مرکب های UV؛ از چالش تا توسعه صنعت چاپ

مرکب های UV؛ از چالش تا توسعه صنعت چاپ

«UV» یکی از روش‌های چاپ است که در دنیای امروزی کاربرد بسیار زیادی دارد‌. چاپ «UV» نسبت به چاپ افست معمولی به همان نسبت که گران‌تر است مزایای فراوان‌تری دارد. ورود به چاپ‌ «UV» در درجه اول یک تصمیم استراتژیک است که این امکان را فراهم می‌کند تا دسترسی به بخش‌های جدیدی از بازار و خریداران میسر شود. ‌در صنعت بسته‌بندی که بخش مهمی از بازار تجاری است، کسانی که حاضر به پرداخت بهای اضافی جهت قابلیت‌های چاپ «UV» و افکت‌های حاصل از آن باشند، برندگان بالقوه‌ای به شمار می‌روند. البته نقش ارزش افزوده چاپ‌«UV» با افزایش تنوع محصولات چاپی و استفاده از طراحی‌های گوناگون بر روی سطوح چاپی مختلف (نظیر افکت‌های مختلف، چاپ متالیک، چاپ بر روی انواع فویل‌ها، پلاستیک‌ها و همچنین انواع پوشش‌های مات و براق) مشخص می‌شود.

انواع مرکب و روش خشک شدن آن‌ها

هر نوع از چاپ بدون تردید نیاز به مرکب دارد. مرکب چاپ مخلوط پراکنده‌ای از رنگدانه‌هاست که درون یک حلال یا محلولی از یک جوهر قرار گرفته و به صورت ماده‌ای سیال، خمیر یا پودر مانند بر روی سطوح مختلف اعمال شده و خشک می‌شود. این ماده از پیگمنت، رزین، حلال و مواد افزودنی تشکیل شده و در صنعت چاپ کاربرد فراوانی دارد. مرکب‌های چاپ معمولاً بر اساس نوع ماشین چاپ و روش چاپ تقسیم‌بندی می‌شوند. در بعضی از موارد این‌ تقسیم‌بندی بر اساس روش خشک‌شدن است مانند مرکب‌های «UV» افست. در چاپ افست معمولی، خشک‌شدن مرکب از طریق اکسیداسیون و در مجاورت هوای محیط اتفاق می‌افتد و به ماهیت مرکب و فرمولاسیون آن بستگی دارد. در این روش از چاپ، مرکب‌ها متناسب با نوع مرکب، سطح چاپ‌شونده و شرایط محیط، به مدت زمان‌های متغیری برای خشک‌شدن نیاز دارند. برای نمونه، مرکب‌هایی که در معرض اشعه مادون قرمز‌ قرار می‌گیرند، سریع‌تر خشک می‌شوند؛که مرکب‌های بر پایه‌ی آب و پوشش‌های ورنی بر پایه‌ی آب در این گروه جای می‌گیرند. البته این مرکب‌ها در حالت عادی نیز بعد از گذشت زمان معینی به خودی خود خشک می‌شوند اما گاهی به خاطر حجم زیاد مرکب بر روی سطح چاپ شونده، اپراتورها از لامپ‌های«‌IR‌» جهت تسریع در روند خشک شدن و جلوگیری از پشت زدن کار استفاده می‌کنند. هرچند چاپکاران گاهی بر این باورند که از هر مرکبی می‌توان جهت چاپ با سیستم خشک‌کن «‌IR‌»‌ استفاده کرد و این در حالی است که اگر مرکب بر پایه آب نباشد، این روش نه تنها به خشک‌شدن آن کمک نمی‌کند بلکه نتیجه‌ی عکس نیز خواهد داشت.

مرکب UV

یکی از مهم‌ترین مرکب‌هایی که طی سال‌های گذشته در بازار تجاری حجم مصرف بالایی داشته است، مرکب‌های «UV» هستند که توسط لامپ‌های «UV» خشک می‌شوند. فرمولاسیون این مرکب‌ها به نحوی است که تنها با تابش اشعه ماورا بنفش «UV» قابل خشک‌شدن هستند. در واقع تابش اشعه «UV» باعث ایجاد واکنش‌هایی در پیوندهای سطحی مرکب می‌شود و به فرآیند خشک‌شدن، سرعت می‌بخشد. بزرگترین چالش پیرامون این مرکب‌ها، بالانس بین آب و مرکب است؛ چرا که این کار بسیار ظریف است، مرکب «UV» گران‌تر از هر نوع مرکب معمولی است و برای دستیابی به راندمان بالا و سودآوری مناسب، خشک‌کردن آن نیاز به دانش فنی و تجربه فراوان دارد. در حقیقت، شناخت واکنش‌های مختلف مرکب نسبت به تابش اشعه، مقادیر مختلف جذب اشعه نسبت به رنگ‌های گوناگون و انواع مختلف مرکب‌ها، مرکب سفید، رنگ‌های تفکیکی، ترانسپارنت و… نیاز به تخصص و تجربه دارد. برای مثال رنگ‌های تفکیکی زرد «Y‌»، ماژنتا‌ «M» و سایان «C» زودتر و با انرژی کمتری خشک می‌شوند، در مقابل رنگ مشکی «K»، سفید و نقره‌ای انرژی بیشتری برای خشک‌شدن نیاز دارند. مرکب‌های«UV» معممولاً، به مقدار قابل توجهی انرژی جهت شروع واکنش در فرآیند خشک شدن نیاز دارند ولی بر خلاف خشک‌کن‌های«‌IR‌» یا خشک‌کن‌های گازی‌، گرما عامل اصلی خشک‌شدن مرکب نیست. در سیستم «UV»، واکنش شیمیایی است که باعث پلیمریزه‌شدن مرکب، شکل‌گرفتن سریع پیوندهای سطحی در سرتاسر قشر مرکب و در نتیجه خشک‌شدن آن می‌شود. البته انرژی حاصل از طول موج اشعه «UV» باید به طور یکنواخت و ثابت‌، در طول پروسه چاپ به سطح چاپ‌شونده منتقل شود.

انواع مرکب UV

دو نوع سیستم مرکب «UV» وجود دارد که هر دو می‌توانند در ماشین‌های مختص«UV» یا در ماشین‌های دو منظوره استفاده شوند.

Classic UV Ink

این نوع، تکامل‌یافته روشی است از سال ۱۹۷۰ به طور پیوسته توسط چاپکاران مورد استفاده قرار می‌گرفته است. ‌این مرکب‌ها چه همراه پوشش و چه بدون استفاده از پوشش‌های ورنی قابل استفاده هستند و بر روی طیف وسیعی از سطوح و جنس‌های متفاوت قابلیت چاپ دارند. ماشین چاپ آن‌ها نیز به طور اختصاصی ساخته شده و در ساخت آن، از مواد اولیه منجر به کارآیی و راندمان بهینه در چرخه تولید استفاده شده است.

Hybrid UV

این نوع مرکب‌ها دوگانه‌اند. البته بایستی در حین چاپ با یک پوشش ورنی «UV» همراه شوند. این مرکب‌ها در بعضی موارد، می‌توانند در نوردهای افست معمولی هم مورد استفاده قرار بگیرند، در صورتی که بعضی از انواع مرکب نیاز به لاستیک و نوردهای مخصوص یعنی«Combi» دارند.

انواع ماشین‌های چاپ UV

ماشین‌های چاپ «UV» به طور اختصاصی فقط برای این نوع از چاپ طراحی و ساخته شده‌اند و دو منظوره هستند؛ یعنی برای چاپ افست «UV» یا چاپ افست معمولی قابل استفاده‌اند. در ماشین‌هایی که فقط چاپ «UV» انجام می‌دهند، زمانی برای شستن ماشین در پی تعویض مرکب صرف نمی‌شود؛ زیرا مرکب «UV» در معرض هوا بر روی نوردها خشک نمیشود و این امر، باعث ارتقاء سطح راندمان تولید می‌شود. البته در این نوع چاپ، هزینه مرکب و مواد اولیه بالاتر از مرکب معمولی است. اما در ماشین‌های هیبرید که برای هر دو نوع سیستم استفاده می‌شود«هم مرکب‌های معمولی پایه روغنی و هم مرکب‌های «UV»‌ »، نوردها در هر چرخه باید تنظیم و به منظور تعویض مرکب‌ها به طور کامل شسته شوند که این تعویض‌ها علاوه بر هدررفت زمان‌، کار را نیز دشوار می‌کنند.

هرچند این نوع ماشین‌ها برای انواع چاپ تجاری و بسته‌بندی و بر روی تمام سطوح، قابل استفاده هستند و باعث شده‌اند، سیستم چاپ افست به روش‌«UV» با رونق گرفتن مرکب‌های هیبرید و بهسازی سیستم‌های پوشش ورنی جایگاه کاربردی‌تری در سیستم افست ورقی پیدا کنند. پیش از این، چاپ «UV» به چاپکاران با تجربه‌ای محول می‌شد که توانایی مدیریت مشکلات احتمالی و کنترل زمان و انرژی برای دستیابی به نتیجه دلخواه را داشتند؛ ولی امروزه این فرآیند با اتوماسیون همراه شده، مراحل مختلف آن قابل پیش‌بینی و کنترل است و چاپکارانی که اولین کارشان در چاپ «UV» در قالب واحد پوشش «UV» فلکسو در انتهای ماشین چاپ بود با ورود مرکب‌های «UV» هیبریدی، شیوه تازه‌ای را تجربه کردند. نسل اول مرکب‌های «UV»‌هیبریدی، مخلوطی از مرکب‌های معمولی و اجزای «UV» بودند و به همین دلیل به آن‌ها «هیبرید» به معنای دوگانه یا مختلط گفته می‌شد. این مرکب‌ها، حاوی آغازگرهای نوری‌«Photo initiators» به عنوان عنصر اصلی خشک‌شدن مرکب در اثر تابش اشعه «UV» بودند. ولی اکنون، مرکب‌های «UV» هیبریدی با درجه خلوص بالا تولید می‌شوند و در آن‌ها دیگر اثری از اجزای تشکیل‌دهنده مرکب‌های معمولی وجود ندارد. امروزه واژه «هیبرید» گرچه برای این مرکب‌ها استفاده می‌شود اما به واقع در سازگاری این مرکب‌ها با نوردها و داروهای استفاده شده برای مرکب‌های معمولی معنا می‌یابند و ربطی به اجزای تشکیل‌دهنده مرکب نداردو این ماحصل تکامل مواد اولیه تشکیل‌دهنده مرکب‌هاست. به عبارتی به همان نسبت که در تهیه پلیت‌ها، لاستیک‌های چاپ، نوردها و مواد شوینده نوآوری دخیل شده، در این مواد نیز ارتقای کیفیت به چشم می‌خورد تا بدان‌جا که تعداد زیادی از چاپکاران بعد از مشاهده مزایای فراوان چاپ با مرکب هیبرید، دیگر سراغ چاپ با مرکب‌های معمولی نرفته‌اند. امروز فعالان حوزه چاپ به خوبی واقف هستند که سیستم چاپ «UV» علاوه بر درخشندگی و براقیت فوق العاده، امکان چاپ بر روی مواد مختلف از فیلم‌های پلیمری نازک گرفته تا ورق‌های فلزی ضخیم را ایجاد کرده و امکان جابجایی، برش و دایکات ورق‌های بخش تحویل ماشین چاپ را بلافاصله بعد از چاپ فراهم می‌سازند، ویژگی که میزان خروجی را افزایش می‌دهد و مانع سوخت زمان در چرخه تولید می‌شود.

چالش انرژی گرمایی

با وجود مزایای فراوان، یکی از چالش‌های اصلی چاپ«UV»، کنترل و مهارکردن انرژی حرارتی است‌. در «لامپ‌های‌ «UV» ‌کوارتز»، وقتی برق در مدار جریان می‌یابد، جیوه به پلاسما تبدیل می‌شود و اشعه «UV» از خود ساطع می‌کند. از این حیث، مرکب‌های «UV» نیاز به درصد بالاتری از انرژی دارند که در نتیجه پلیمریزه ‌شدن و در قالب واکنش شیمیایی که باعث سخت مرکب مایع می‌شود در کسری از ثانیه تأمین می‌شود. علاوه بر آن، لامپ‌های کوارتز قبل از حرکت ماشین و شروع چاپ، به مدت زمان مشخصی برای گرم‌شدن نیاز دارند و فعال‌سازی لامپ و زمان شروع چاپ باید با هم هماهنگ باشند و این در حالی است که لامپ‌ها در زمانی که ماشین در فاز چاپ نیست، نباید فعال باشند. به همین‌ دلیل تولیدکنندگان سیستم‌های «UV» انواع مختلفی از روش‌ها را جهت تنظیم خودکار فرآیند روشن و خاموش‌ کردن و همگام‌سازی آنها با شروع و پایان چاپ ابداع کرده‌اند.

نوآوری و کاهش مصرف انرژی

معمولاً وجود یک چالش، می‌تواند به تولید یک محصول جدید برای ساده‌سازی یک فرآیند شود؛ مانند استفاده از لامپ‌های «‌LED». استفاده از این نوع لامپ‌ها اغلب در پرینترهای«‌Ink jet‌»‌ و چاپگرهای عریض به عنوان خشک‌کن رایج است. نکته قابل توجه درباره این لامپ‌ها انرژی بسیار کمی است که مصرف می‌کنند، چیزی کمتر از ۷۰ درصد انرژی مصرفی لامپ‌های معمولی. این لامپ‌ها هیچ گرما و گازی تولید نمی‌کنند، ولی به سرعت روشن می‌شوند و نیازی به زمان برای گرم‌شدن ندارند. بسیاری از تولیدکنندگان سیستم‌های چاپ‌ «UV» اینک در پی استفاده از لامپ‌های «LED-UV» هستند و بر مزایای آن متمرکز شده‌اند. یک لامپ «UV» حدود ۱۰۰۰ساعت عمر مفید دارد، ولی لامپ‌ «‌LED»، تقریباً ۱۲ برابر بیشتر یعنی ۱۲۰۰۰ ساعت کار می‌کند. در حالت عادی هر سیستم «UV»، برای هر لامپ ۲۸ کیلووات برق مصرف می‌کند در صورتی که هر لامپ‌ «‌LED». تنها ۷ کیلو وات برق مصرف کرده و ۷۰ درصد مصرف کمتری نسبت به دیگر لامپ‌ها دارد.

مقابله با گرمای UV

در پی انرژی زیادی که با تابش اشعه «UV»، ایجاد و منتقل می‌شود، حرارت زیادی به وجود می‌آید که باید آن را کنترل کرد. اگر این حرارت که در زمان چاپ به وجود می‌آید به وسیله یک سیستم خنک‌کننده از بین نرود، سطح چاپ را به حدی گرم می‌کند که در هنگام تماس، دست را خواهد سوزاند. یکی از راه های مقابله با این حرارت، استفاده از سیستم آب سرد است که هم ماشین چاپ و هم اطاقک مربوط به لامپ «UV» را خنک می‌کند. دریچه‌گردان خودکاری که بر روی لامپ تعبیه شده، در زمانی که ماشین از حرکت می ایستد با بسته شدن، سطوح چاپ شونده را در مقابل حرارت محافظت می‌کند. برای کاهش هرچه بیشتر انتقال حرارت به ماشین چاپ هم غلاف بیرونی پوشاننده لامپ به طور کامل با آب سردی که در آن جریان دارد، خنک می‌شود.

از سویی دیگر، رفلکتورها بخش مهمی از سیستم «UV» را تشکیل می‌دهند. لامپ‌های «UV» کوارتز بین ۴۵ تا ۵۰ درصد از انرژی را به سطح چاپ‌شونده منتقل می‌کنند، در صورتی که رفلکتورهایی که لامپ را احاطه کرده‌اند مابقی انرژی را به سطح چاپ‌شونده می‌رسانند و این یعنی کنترل گرمای ناشی از لامپ‌های «UV» نیازمند استفاده از روش‌ها و فناوری‌های نوین است. در حال حاضر، بسیاری ازشرکت‌ها، برای خنک‌‌سازی از سیستم آب سرد استفاده می‌کنند. رفلکتورها در سیستم‌هایی که توسط جریان هوا خنک می‌شوند، اغلب توسط مواد چندرنگی پوشیده شده‌اند که کار انتقال بهینه انرژی به ورق‌های چاپی و همچنین جذب انرژی حرارتی مادون قرمز را انجام می‌دهند.

برخی از سیستم‌های خاص‌«UV» نظیر سیستم‌ «‌Cool Cure‌» که برای چاپ و بسته‌بندی محصولاتی که به طور مستقیم با مواد غذایی در ارتباط هستند یا برای موادی مانند پلاستیک‌ یا فویل‌هایی که تحمل گرمای ناشی از سیستم«UV» معمولی را ندارند، بکار برده می‌شوند، با جایگزینی نیتروژن به جای اکسیژن، راندمان کار در پروسه خشک‌سازی مرکب را بالا برده، انرژی کمتری مصرف کرده و گرمای انتقال یافته به ورق چاپی را به حداقل می‌رسانند. اینک بسیاری از شرکت‌ها مدعیاند، با کمک سیستم‌هایی نظیر «Twin Ray UV IF» و فقط با استفاده از رفلکتور «UV»، دو فرستنده و دو عدد لامپ کوچک در یونیت «UV»، گرما را بیش از ۵۰ درصد کاهش داده‌اند. این دو لامپ که ۳۰۰ وات انرژی تولید می‌کنند این امکان را فراهم آورده‌اند تا سطوح چاپی حساس به حرارت، بدون کوچکترین تغییر شکل و بی‌نیاز از سیستم‌های خنک‌کننده‌، با بالاترین سرعت چاپ شوند. البته این در حالی است که برخی از شرکت‌ها نیز به جای استفاده آب با هوای سرد توانسته‌اند تغییرات بزرگی را به وجود آورند. در این روش، از هشت عدد لامپ ۱۰ اینچی به صورت خطی استفاده می‌شود تا در طول مدت چاپ متناسب با نیاز، نوع و ابعاد کار، اپراتور این قابلیت را بیابد که تعداد مشخصی از لامپ‌ها را به دلخواه روشن کند، مابقی لامپ‌ها به حال خاموش یا خواب رفته و نیازی به روشن‌ ماندن همه لامپ‌ها نباشد. و البته هنوز هم پژوهش‌ها برای پیدا کردن شیوه‌های جدیدتر ادامه دارد.

جهت سفارش چاپ لطفا با ما تماس بگیرید
۰۳۱۳۸۱۰۸