Czym jest UV?
Promieniowanie Ultrafiletowe (UV) jest promieniowaniem elektromagnetycznym o długości fali krótszej niż promieniowanie widzialne i dłuższe niż promieniowanie rentgenowskie.
Zakres promieniowania ultrafioletowego, jak i jego podziały, mają często zakres umowny. Dlatego więc najczęściej stosuje się podział ze względu na skutki działania ultrafioletu na organizm ludzki. Mamy więc:
UVA (380-315 nm),
UVB (315-280 nm),
UVC (280-10 nm).
W odniesieniu do utwardzania promieniowaniem UV, jest również UVV (z ang. UV visible, UV widzialne o długości spektrum 450-395nm) i jak nazwa wskazuje rozciąga się w widmie światła widzialnego.
Spektrum elektromagnetyczne
Skąd się bierze UV?
Słońce emituje szeroką gamę promieniowania elektromagnetycznego, z czego około 10% energii znajduje się w paśmie/widmie ultrafioletowym. Ziemska atmosfera chroniona jest przed promieniowaniem słonecznym warstwą ozonową, która pochłania 99,9% promieni UVC i część promieniowania UVB. W efekcie około 97% promieniowania docierającego do Ziemi to UVA (warstwa ozonowa powstaje na skutek oddziaływania UVC na ziemską atmosferę).
Promieniowanie UV jest również przez kserokopiarki, lampy błyskowe, spawarki. W przemyśle do wytwarzania promieni UV wykorzystuje się LEDy, lampy łukowe oraz lampy mikrofalowe.
Jakiego rodzaju lampy wykorzystywane są w systemach GEW UV?
Firma GEWUV głównie wytwarza rtęciowe lampy łukowe.
Jak działa rtęciowa lampa łukowa?
Ogólnie rzecz biorąc, rtęciowa lampa łukowa skonstruowana jest z kwarcowej rurki wypełnionej gazem inicjującym oraz niewielką ilością rtęci, zakończoną elektrodami.
Kiedy pojawi się odpowiednie napięcie między elektrodami, dochodzi do jonizacji gazu inicjującego i wzrostu temperatury w lampie. Nagrzany gaz powoduje parowanie rtęci, która zaczyna emitować promieniowanie w zakresie UV.
Działanie typowej lampy UV o mocy wyjściowej 10kW (z podziałem na promieniowanie ultrafioletowe, widzialne oraz podczerwone)
Dlaczego używana jest rtęć?
Większość obecnie stosowanych farb i lakierów jest utwardzanych poprzez ekspozycję na promieniowanie w rejonach 254 nm i 365 nm. Odpowiada to naturalnemu promieniowaniu lampy rtęciowej (widmo przedstawiono poniżej).
Niektóre nowe powłoki i specjalne aplikacje wymagają innych długości fal, takich jak 385 nm i 417 nm. Te i inne żądane spektra mogą być uzyskiwane przez dodanie halogenków.
Widmo promieniowania typowej lampy rtęciowej
- UVV – Utwardzanie cienkich powłok.
- UVA – Utwardzanie grubszych powłok (sitodruk).
- UVB – Ogólne utwardzanie powierzchni.
- UVC – Utwardzanie powierzchni/dotykowe.
Utwardzanie UV – co to jest?
Standardowe farby i powłoki (bazujące na wodzie lub innych rozpuszczalnikach) są suszone poprzez proces odparowania, który usuwa około 40% zawartego rozpuszczalnika.
Farby i powłoki do utwardzania UV zawierają związki chemiczne czułe na promieniowanie UV, zwane fotoinicjatorami. Ich wystawienie na działanie promieni UV inicjuje gwałtowną reakcję katalityczną w powłoce, przekształca z formy płynnej w stałą umiejscawiając wiązania polimerowe. W tym procesie rozpuszczalnik nie jest wymagany; produkt jest utwardzany, a nie suszony, w konsekwencji czego nie ma strat w objętości.
Dlaczego stosować utwardzanie UV?
Patrząc od strony jakości wydruku, farby oraz powłoki UV odznaczają się doskonałą odpornością na działanie chemiczne, temperaturowe oraz na ścieranie. Wysoka zawartość substancji stałych zapewnia większą spójność i lepsze krycie, wysoki połysk oraz przyleganie do podłoża. W przypadku farb flexo osiągane są ostrzejsze struktury punktu rastowego, co wszystko razem składa się na osiągnięcie wysokiej jakości finalnego druku.
Tusze i powłoki UV nie wysychają aż do momentu utwardzenia, w związku z tym nie ma konieczności czyszczenia maszyny po skończeniu zmiany czy w czasie przerw w druku. Brak wyschniętych zanieczyszczeń oraz zapchanych komórek na wałkach rastrowych skraca i upraszcza czas czyszczenia maszyny. W rezultacie maszyna drukująca będzie efektywniej wykorzystywana, a zużycie farby mniejsze. Skrócenie czasu utwardzania umożliwia dużą prędkość produkcji oraz natychmiastowe przetwarzanie produktu (falcowanie, magazynowanie, itp.).
Dzięki temu, że głowica lampowa UV skupia wiązkę promieniowania na powierzchni podłoża, tam gdzie jest ono potrzebne, efektywność energetyczna jest wysoka. Konwencjonalne, energochłonne suszarki/ogrzewarki nie są już potrzebne. Wraz z obniżeniem wytwarzanego ciepła, można przetwarzać więcej materiałów wrażliwych na wysoką temperaturę. Często ważnym czynnikiem jest ograniczona przestrzeń produkcyjna. Suszarki UV są na ogół dużo bardziej zwarte w stosunku do typowych urządzeń
Korzyści płynące z wykorzystania systemów UV obejmują również operatorów. Systemy te zapewniają lepsze, bezpieczniejsze i zdrowsze środowisko pracy. Typowe preparaty UV nie zawierają rozpuszczalników oraz lotnych związków organicznych (VOC), co eliminuje zagrożenie dla zdrowia związane z ich wdychaniem.
Wraz z ograniczeniem częstotliwości czyszczenia maszyny i efektywniejszym wykorzystaniem farb, korzysta na tym środowisko naturalne, a druk staje się przyjemniejszy i prostszy.