Универсальное отверждение <i><A HREF="#vr"><SUP>*</SUP></A></i>

Сравнительно недавно УФ-краски во флексографии использовались для запечатывания бумажной и картонной продукции, включая коробки и этикетки. Кризис перепроизводства на этикеточном рынке и медленное развитие сегмента картонной тары заставляют производственников обращаться к новым материалам.

Речь о металлизированной и усадочной плёнке, а также других носителях для гибкой упаковки, открывающих дорогу в перспективные и прибыльные сегменты рынка. Многие из этих материалов чувствительны к высоким температурам, разрешены для первичной пищевой упаковки и предъявляют повышенные требования к системам УФ-отверждения. Осознав это, поставщики оборудования разработали ряд решений, одновременно сократив энергозатраты и время технологических простоев, попутно решая проблемы роста цен и ужесточения конкуренции.

Типовая УФ-лампа более 50% энергии отдаёт в форме ИК-излучения, генерируя в процессе отверждения большое количество тепла, с которым приходится бороться при работе не столько с самоклеящимися этикетками и картоном, сколько с термочувствительными материалами (металлизированной, усадочной и другими тонкими плёнками). Свести его к минимуму поставщики систем УФ-отверждения стараются с помощью дихроичных отражателей, теплоотводов с воздушным и водяным охлаждением, наполненных водой стеклянных поглотителей перед лампами. Для крайне чувствительных к нагреванию материалов температура запечатываемого полотна поддерживается охлаждающими цилиндрами.

Сушка GEW VCP с охлаждающими цилиндрами

Дихроичные (холодные) зеркала — отражатели специальной формы из стекла или полированного алюминия, покрытые тонким слоем специального материала, отражающего максимальный объём УФ-излучения и поглощающего энергию ИК-спектра. Сегодня это самый популярный метод борьбы с нагревом в УФ-системах.

Функциональность и эффективность зеркала зависят от его формы, характера покрытия и материала, на который оно нанесено. Многие производители потратили массу сил на разработку конструкции, ведь зеркала формируют тепловой баланс. Поглощаемая дихроичным зеркалом ИК-энергия рассеивается встроенными в корпус лампы теплоотводами с воздушным или водяным охлаждением. Первый вариант рекомендуется для узкорулонного оборудования, ибо на широких машинах не столь эффективен — часть производителей устанавливает в них водные системы. Хотя воздух для охлаждения лампы в них всё равно используется, но в ограниченном объёме, сокращая объём пыли и грязи на рефлекторах.

При печати в линию на крайне термочувствительных материалах поддерживать температуру полотна удобно с помощью охлаждающих цилиндров, поверх которых оно проходит при отверждении. Предусматриваются они в конструкции изначально либо в качестве опции от поставщиков систем отверждения (например, IST и GEW). В машине с охлаждающими цилиндрами нужно помнить о разумном балансе — ведь тепло способствует отверждению.

Как правило, системы УФ-отверждения работают с электродными ртутными дуговыми лампами среднего давления. При остановке машины их не выключают, а переводят в режим ожидания с сокращённым потреблением энергии, иначе при запуске лампы придётся прогревать. Во время останова полотно находится под лампой, и его приходится защищать от тепла, отворачивая корпус лампы (в системах Vti) или закрывая её плотными охлаждаемыми шторками (GEW и IST). Fusion предлагает системы с лампами без электродов, мгновенно переходящими в рабочее состояние (включаются/выключаются вместе с машиной). Плюс — неизменный спектр излучения в течение срока службы. Единственное ограничение — длина (150 или 250 мм), поэтому на широкорулонных машинах их группируют.

Система электропитания Vti

С удорожанием энергоносителей разработчики пытаются сокращать стоимость эксплуатации систем, повышая производительность при уменьшении энергопотребления. IST предлагает электронные источники питания ELC, потребляющие меньше энергии (в т. ч. в режиме ожидания до 20%) и продляющие срок эксплуатации лампы до 2500 ч. Благодаря рефлектору URS новой конструкции на материал поступает на 20% больше излучения: лампа 140 Вт/см эквивалентна традиционной лампе 200 Вт/см по мощности излучения и скорости отверждения.

GEW представила новый электронный ламповый контроллер e-brick, на 30% снижающий энергозатраты при характеристиках отверждения, аналогичных традиционным балластным источникам питания. Сокращается потребление энергии в режиме ожидания до 18% по сравнению с 40% для балластных систем. Vti разработала систему электропитания Square Wave Electronic Power Supply (SWEPS), которая на 20% эффективнее традиционных электромагнитных источников, что позволяет серьёзно экономить средства.

Для отверждения краски на высокоскоростных машинах нужно больше УФ-излучения из-за укороченного времени обработки, что достигается наращиванием мощности лампы (пошаговым или непрерывным) одновременно с повышением скорости печати. Системы с непрерывной регулировкой выдают оптимальное для конкретной скорости количество УФ-излучения, что положительно сказывается на энергопотреблении.

При обычном отверждении красок свободно-радикальной полимеризации присутствующий в воздухе кислород замедляет формирование свободных радикалов, снижая эффективность образования межмолекулярных связей, приводя к неполному отверждению красочной плёнки. Результат — неприятный запах из-за остаточных компонентов, не вовлечённых в реакцию.

При запечатывании такими красками упаковки, напрямую контактирующей с продуктами питания, отверждать их рекомендуется в атмосфере с пониженным содержанием кислорода. Ламповый модуль заполняют азотом, дабы отверждение проходило под инертной азотной подушкой. Технология повышает стоимость и затраты на эксплуатацию, хотя в решениях с рециклингом азота его потребление невелико — 12 м³/ч при скорости машины 150 м/мин. Инертные азотные системы предлагают GEW, IST и Print Concept.

У отверждения в атмосфере с пониженным содержанием кислорода есть и иные преимущества, в т. ч. существенное снижение уровня фотоинициаторов в краске, что значительно уменьшает усадку красочной плёнки, требования к охлаждению воздухом. Не вырабатывается озон, повышается скорость печати, сокращается потребление электроэнергии, улучшаются поверхностные свойства продукции (глянец, твёрдость, сопротивление истиранию). Понижение мощности актуально для работы с термочувствительными материалами, ибо при печати вырабатывается меньше тепла. Наращивание скоростей, снижение энергозатрат, потенциальное удешевление красок и отсутствие озона компенсируют удорожание подобных систем.

Система быстрой замены ламп FLC в блоке IST BLK-U2

Другой важный аспект, которому уделяется недостаточно внимания, — контроль за мощностью излучения УФ-ламп. Вину за проблемы с отверждением часто возлагают на производителей красок, забывая, что даже для качественной и корректно подобранной краски всегда есть риск неполного отверждения, особенно при работе машины на максимальных скоростях. Один из самых эффективных способов борьбы с подобными проблемами — поддержание спектра излучения ламп в заданных границах с помощью приборов, доступных в т. ч. и от поставщиков ламп.

Во многих системах отверждения предусматриваются устройства контроля в линию или специальные точки доступа для снятия показаний ручным прибором. Проверке ламп типографии часто предпочитают их регулярную замену (через 1000 ч и даже чаще). Но нет гарантий, что лампа своё отработала — целесообразнее регулярный контроль с заменой лишь при падении мощности ниже определённых границ. Это увеличит средний срок службы ламп, а экономический эффект от проверок — хороший стимул для постоянного контроля.

Если системы УФ-отверждения постоянно работают на пиковой мощности, не обойтись без регулярных очистки и замены рефлекторов. Упростить их и сократить простои помогут кассетные конструкции (ламповый модуль выдвигается из машины на специальном креплении). Кассеты можно дополнить системой быстрой замены ламп, за считанные секунды вставляемых в корпус по аналогии с люминесцентными.

Последнее поколение систем УФ-отверждения удобнее и экономичнее по энергопотреблению, нежели решения, предлагавшиеся пару лет назад. Меры борьбы с перегревом позволят без проблем запечатывать УФ-красками практически все термочувствительные материалы. Замещение кислорода азотом снижает уровень запаха (в т. ч. при печати на плёнках для первичной пищевой упаковки) при массе иных преимуществ, но пока технология медленно приживается в типографиях.

^* Журнал FlexoTech, июль/август 2006 г. © FlexoTech, Published by Whitmar Publications Ltd.

НАШИ

Перед покупкой оборудования, оснащённого УФ-системами, важно понять, какой тип продукции будет выпускаться, сделав выбор УФ-сушки и типа её охлаждения приоритетной задачей. По опыту инсталляций и эксплуатации техники могу сказать, что на узкорулонных машинах спасает только водное охлаждение. Печатая этикетку clear-on-clear, имеющий воздушное охлаждение печатник не раз вспомнит про водное. Дооснащать же сушку валиками с водным охлаждением — дорогое удовольствие: разница в цене, по сравнению с изначальной установкой водного, около 20%. Выбор типа рефлектора — обычного или дихроического — зависит от выполняемых работ. Безусловно, второй многократно лучше отсекает ИК-спектр. Когда парк оборудования большой, позволяет целенаправленно загружать каждую машину конкретным типом заказов, то на простых этикеточных агрегатах можно сэкономить, оснастив их сушками с воздушным охлаждением. Они успешно справятся с задачей. Подчеркну: УФ-сушки требуют бережного отношения. Своевременный планово-профилактический ремонт с заменой периодически изнашиваемых частей (УФ-ламп, рефлекторов, кварцевых фильтров и стёкол, термодатчиков) сэкономит деньги покупателя и продлит работу сушек.

Семичев Андрей (andrey@uvservice.ru), генеральный директор компании UV-service