Недостатки и преимущества технологии УФ-лакирования

Введение
УФ–лакирование – достаточно новый способ обработки печатной продукции. На данный момент среди огромного выбора лакокрасочных материалов все более востребованными становятся лаки УФ-отверждения. Минимальное время упрочнения лаков, отверждаемых с помощью УФ-излучения, позволяет достигнуть максимальной производительности процесса лакирования [1]. В России на данный момент этот инновационный вид покрытий используют не так обширно, как в Европейских странах. Однако стоит отметить, что за последние два-три года выявлено значительное увеличение спроса на данную продукцию.
Известно, что лаки УФ-отверждения начинают постепенно применяться и довольно активно использоваться в самых разных сферах производства. Одной из самых прогрессивных сфер по использованию данной технологии является полиграфия. Сейчас все крупные и некоторые средние типографии предоставляют возможность покрытия лаками данного вида различной полиграфической продукции. Преимущественно, данная технология применяется для оформления обложек книг, справочников, для украшения визиток, блокнотов, при производстве рекламных изделий, упаковки, магнитов и др. Разный эффект достигается путем применения несколько видов лаков. В зависимости от требований, возможно получить матовую или глянцевую поверхность. Кроме этого, разные лаки можно комбинировать и дополнительно добавлять пигментирующие присадки для изменения цвета. Сейчас становится популярным применение УФ-лаков для мебельного производства, а также при производстве некоторых видов строительных материалов (например, паркета).
Обработка материалов под воздействием УФ-лакирования позволяет легко и быстро создавать поверхности, выгодно отличающиеся внешним видом и эксплуатационными характеристиками [1].
УФ-ЛАКИРОВАНИЕ
Ультрафиолетовым лакированием называют один из видов постпечатной обработки полиграфической продукции. Данная обработка заключается в том, что на поверхность изображения или текста наносится ультрафиолетовый лак, который образует специфическую пленку. Для плёнки УФ-лака характерны отличные механические свойства, в частности химическая инертность и эластичность. Во время ультрафиолетового покрытия печатный оттиск с нанесенным на него лаком сразу после выхода из печатной машины отправляется в ультрафиолетовую сушку, где лак полимеризуется, не успев растечься по поверхности. В процесссе на поверхности образуется плотный прозрачный слой лака, который способствует увеличению яркости и контрастности цветов, а также создает глянцевый эффект, что придает продукции интересный внешний вид [1].
Для УФ-лакирования применяется специальный лак, в который входят акриловые смолы и жидкие полимеры. Необходимо отметить, что в составе ультрафиолетового лака отсутствуют растворители, именно поэтому он не улетучивается и не высыхает естественным способом, для его затвердевания нужно иметь ультрафиолетовую лампу определенной мощности. С помощью ультрафиолетовой лампы процесс затвердевания лака происходит почти сразу [1].
УФ-лаки способны придавать поверхности самый высокий глянец по сравнению с печатным и воднодисперсионным лаками. Известно, что наилучший эффект достигается при лакировании «по-сухому» с помощью лакировальной машины [1].
Технология покрытия УФ-лаком предусматривает сплошное или выборочное лакирование, с покрытием отдельных элементов, изображений или текста, с необходимым соблюдением контуров. Сплошное лакирование заключается в покрытии лаком всей поверхности изделия, в результате чего получается однородная глянцевая поверхность с высокими свойствами. Такая поверхность меньше подвержена разрыву, смятию, загрязнениям и другим повреждениям, более устойчива к воздействию перепадов температур, ультрафиолетовых лучей и влаги. Лакированная полиграфическая продукция более практична и долговечна. Выборочное лакирование осуществляется нанесением лака на отдельные участки продукции, что не приводит к улучшению потребительских свойств. Преимуществами выборочного лакирования является красиво выраженная полиграфия, позволяющая акцентировать внимание на определенных участках, например, на выделении шрифта или наиболее значимых изображениях [2].
Рис. 1. Выборочное УФ-лакирование
Кроме матовой и глянцевой поверхности с помощью УФ-лаков можно получить блестящую, рельефную или фактурную поверхность изделиям. В состав глиттерного УФ-лака входят специальные мельчайшие разноцветные стеклянные или алюминиевые частицы, форма и цвет которых могут быть различными. Глиттеры могут быть прозрачными, непрозрачными, флуоресцентными или голографическими. Применение такого лака наиболее уместно для придания праздничности изделиям, например, для открыток или приглашений. С помощью структурно-тактильных лаков можно придать поверхности рельеф и текстуру. Кроме этого, существуют лаки со специальными эффектами: липкий и песочно-сахарный лак, «шипучие пузыри», «чеканка по металлу», «резина», тактильный лак Брайля. Также в лак могут добавляться ароматические добавки в виде капсул, благодаря которым готовая продукция, в основном, отдельные страницы приобретают определенный запах

. Такой лак находит используется в рекламных каталогах парфюмерии, а также в новогодних изделиях можно почувствовать хвойный аромат [2].
Следует отметить, что УФ-лаки существуют для всех основных способов печати. На данный момент производятся лаки для следующих способов печати [2]:
– офсетный,
– флексографический,
– трафаретный.
Наиболее распространенным способом является покрытие УФ-лака через лакировальную секцию офсетных и флексографических печатных машин. Офсетное УФ-лакирование широко реализуется для создания элитной упаковки и пластиковых карт. Основой технологии является использование ролевых и листовых печатных машин, благодаря которым получаются красочные оттиски с наружной поверхности и беленые с оборотной стороны.
Для производства самоклеящихся этикеток, сувениров и полиграфической продукции с фирменным дизайном используется флексографическое УФ-лакирование. Рентабельность данной технологии осуществима в условиях объединения нескольких постепечатных процессов ламинирования в одну линию, например, склейки или фальцовки [3].
В случае небольших тиражей трафаретное лакирование является наиболее оптимальным вариантом, позволяющее наносить слой лака значительной толщины, применять матовые и глянцевые лаки в различных комбинациях и использовать огромный цветовой спектр красок. Лакирование трафаретным способом чаще всего осуществляется автономно на лакировальной машине.
УФ-ЛАКИ РАДИКАЛЬНОГО И КАТИОННОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ
В зависимости от механизма реакции полимеризации, УФ-лаки подразделяются на две группы [4]:
– лаки радикального отверждения,
– лаки катионного отверждения.
Различия в механизмах катионной и радикальной полимеризации заключаются в фотоинициаторе (фото-катализаторе) – веществе, инициирующем формирование полимерных цепей. Также, фотоинициаторами называют соединения, которые при поглощении ультрафиолетового света переходят в возбужденное состояние с последующим внутримолекулярным распадом, приводящим к образованию радикалов. При радикальном механизме отверждения фотоинициатор поглощает свет и генерирует свободные радикалы, а при катионном механизме образуются катионы, которые запускают полимеризацию.
В лаках радикального отверждения связующим являются акрилаты (олигоэфир или олигоуретанакрилаты). Процесс полимеризации начинается с помощью свободных радикалов, инициируемых в результате воздействия УФ-излучения входящим в состав фотополимера фотоинициатором. Фотоинициаторы при затвердевании расщепляются на соединения, образующие яркую пленку, подобную полимерной. В лаках катионного отверждения связующим выступают чаще всего эпоксидные смолы. Фотоинициаторы катионных лаков под воздействием ультрафиолетового излучения инициируют механизм отверждения и разлагают кислоты, которые оказывают влияние на связующее вещество [5].
Необходимо отметить, что достоинствами лаков катионного отверждения считаются отсутствие запаха, очень хорошая адгезия к различным материалам и высокая эластичность лаковой пленки, не имеющая значительной усадки. К недостаткам можно выделить высокую стоимость и более продолжительное время застывания по сравнению с лаками радикального отверждения. Также, в данном случае, кроме УФ-излучения требуется дополнительная обработка ИК-излучением для окончательного отверждения. Именно по этой причине лаки катионного отверждения целесообразно использовать только для выполнения ответственных работ на невпитывающих материалах с высокими требованиями к механическим свойствам плёнки.
Сравнение основных характеристик катионной и радикальной систем отверждения приведено в таблице 1.
Таблица 1. Сравнение катионной и радикальной систем отверждения [5]
Катионная Радикальная
Высокая скорость отверждения Очень высокая скорость отверждения
Краска полностью закрепляется по истечении некоторого времени  Покрытие затвердевает практически мгновенно
Очень хорошие печатно-технические характеристики при печати на всех видах пленки Хорошие печатно-технические характеристики при использовании большинства пленок
Высокая стоимость Дешевле лаков катионного отверждения
Полное отсутствие липкости Незначительная липкость поверхности в результате неполного отверждения
Пленка получается достаточно твердой Для получаемой пленки характерна хрупкость
Низкое поверхностное натяжение запечатываемого материала или щелочность бумаги могут оказывать негативное влияние на процесс отверждения Процесс отверждения не зависит от свойств запечатываемого материала
Незначительное влияние ингибирования кислородом воздуха на закрепление краски Необходимо ингибирование кислородом воздуха, особенно при небольшой толщине красочного слоя
(0,5 г/м2)
Отсутствие остаточного запаха Присутствие остаточного запаха
Отсутствие деформации термоусадочных пленок и обтяжных этикеток Возможная деформация термоусадочных пленок и обтяжных этикеток
Скорость протекания катионного механизма затвердевания меньше, чем у радикальных, но в тоже время внутренние напряжения в полученном полимере успевают релаксировать за счёт конформационных перегруппировок макромолекулярных цепей