Преимущества и недостатки УФ-флексографских красок

Благодаря таким основным преимуществам, как «быстрое отверждение и низкий уровень выбросов ЛОС» , УФ-флексографские краски постепенно вытесняют с рынка традиционные краски на основе растворителей. В настоящее время они широко используются для упаковки пищевых продуктов, печати этикеток и декоративных материалов. Однако из-за особенностей механизма отверждения и состава они также имеют ограничения по стоимости и совместимости с различными материалами.

В данной статье анализируются преимущества и недостатки УФ-флексографских красок с точки зрения производительности, эффективности производства и экологической безопасности, подкрепленные данными реальных испытаний, чтобы предоставить типографиям справочную информацию при выборе чернил.

I. Основные преимущества: удовлетворение современных потребностей печати в эффективности и устойчивости

Сила УФ-флексографских красок обусловлена «технологией ультрафиолетового отверждения». В отличие от красок на основе растворителей, которые испаряются за счёт испарения растворителя, или красок на водной основе, которые испаряются за счёт испарения воды, УФ-краски отверждаются мгновенно, когда фотоинициаторы поглощают УФ-излучение и запускают полимеризацию смолы (время отверждения ≤ 1 секунды). Эта особенность обеспечивает множество конкурентных преимуществ.

1. Быстрое отверждение и высокая эффективность производства

УФ-флексографские краски не зависят от впитываемости материала, температуры и влажности окружающей среды. Под УФ-лампами затвердевание происходит практически мгновенно, что решает давнюю проблему медленного высыхания и размазывания традиционных красок.

• При печати на 600-строчном анилоксовом валике и пленке BOPP УФ-флексографские краски могут развивать скорость до 400 м/мин .

• Нет необходимости в длинных сушильных туннелях, что сокращает площадь цеха на 20–30% .

2. Строгое соблюдение экологических норм и низкий уровень выбросов

В процессе отверждения УФ-флексографские краски практически не выделяют растворителей (содержание ЛОС ≤ 10 г/л ), что значительно меньше, чем у красок на основе растворителей ( 300–500 г/л ) и красок на водной основе ( ≤ 50 г/л ), и не образуют сточных вод.

Они легко соблюдают строгие правила, такие как:

• EU REACH (236 особо опасных веществ не обнаружено)

• FDA 21 CFR 175.300 (соответствие требованиям по контакту с пищевыми продуктами)

• Китай GB 38507-2020 (пределы содержания ЛОС в чернилах)

Это делает их особенно подходящими для упаковки в чувствительных отраслях, таких как пищевая и фармацевтическая промышленность.

3. Отличные свойства и долговечность красочного слоя

После отверждения УФ-чернила образуют высокосшитую трехмерную сеть, что придает красочному слою превосходную твердость, адгезию и химическую стойкость.

• Твердость: 2H–3H; устойчивость к царапинам улучшена с 200 циклов трения до 600+ циклов .

• Адгезия: на обработанной коронным разрядом BOPP-пленке тест на решетчатый надрез достигает 5B , что лучше, чем у чернил на водной основе.

• Химическая стойкость: не меняет цвет и не набухает после 24-часового погружения в 10% раствор уксусной кислоты или 75% раствор этанола.

4. Совместимость с широким спектром носителей

УФ-флексографские краски хорошо работают как на впитывающих, так и на невпитывающих основах без изменения рецептуры, что позволяет сократить расходы при смене заказа.

• Совместимые материалы: пленки BOPP, PET, PE, крафт-бумага, мелованная бумага, алюминиевая фольга, металлизированные пленки (адгезия до 3B).

• Результаты печати: высокая точность воспроизведения точек (150 LPI), высокий глянец и насыщенность цвета, превосходящая показатели чернил на водной основе.

II. Основные недостатки: ограничения по стоимости, энергии и безопасности.

Несмотря на свои преимущества, УФ-флексографские краски также имеют недостатки, в основном связанные с требованиями к их отверждению.

1. Высокие затраты

УФ-флексография требует специального оборудования и расходных материалов, что значительно увеличивает первоначальные инвестиции по сравнению с традиционной флексографией, что является препятствием для малых и средних типографий.

• Стоимость оборудования: система УФ-отверждения стоит около 21 000–42 000 долларов США за единицу .

• Срок службы лампы: 800–1200 часов (3–6 месяцев). Стоимость сменных ламп составляет 70–140 долларов США за штуку , а годовая стоимость расходных материалов на 2800–7000 долларов США выше, чем при использовании традиционных чернил.

• Стоимость чернил: УФ-флексографские краски стоят 8,40–14 долларов США/кг , двухсольвентные краски ( 4,20–7 долларов США/кг ) и 1,5-кратные краски на водной основе ( 5,60–8,40 долларов США/кг ). Специализированные чистящие растворители добавляют ещё 11–17 долларов США/кг .

• Общая оценка затрат: для производственной линии мощностью 10 миллионов м²/год первоначальные инвестиции на 40–60% выше, чем для флексопечати на водной основе, а годовые расходы на расходные материалы выше на 15–20% . Инвестиции обычно окупаются в течение 2–3 лет за счет повышения эффективности.

2. Высокое энергопотребление и риски безопасности

УФ-флексография полностью основана на УФ-отверждении, которое потребляет больше энергии и создает риски для безопасности.

• Потребление энергии: УФ-лампы работают с мощностью 80–120 Вт/см2 . Для 8-цветной УФ-флексографской печатной машины требуется около 100–150 кВт , что в три раза больше , чем для сушки горячим воздухом, что увеличивает расходы на электроэнергию на 7000–14 000 долларов в год .

• Риски безопасности: УФ-излучение (200–280 нм) от УФ-ламп может повредить кожу и глаза, поэтому необходимо использовать экраны и средства индивидуальной защиты. Небольшое количество озона, образующегося во время отверждения, может раздражать дыхательные пути, поэтому необходимо использовать системы озонирования.

III. Сценарии применения и руководство по выбору

Преимущества и недостатки УФ-флексографских красок означают, что они не подходят для всех сфер применения. Вот несколько рекомендаций:

Заключение: Рациональный выбор для баланса производительности и стоимости

УФ-флексографские краски отличаются «быстрым отверждением, экологичностью и превосходной производительностью», что делает их лучшим выбором для высококачественной упаковки. Однако «высокая стоимость и высокое энергопотребление» остаются препятствиями для их повсеместного внедрения.

Типографиям следует выбирать чернила с учётом масштаба производства, позиционирования продукта и приемлемой стоимости. В некоторых случаях «гибридный процесс» (УФ-краска для светлых участков + традиционные краски для базовой печати) может помочь максимально увеличить преимущества, минимизируя недостатки.