Informacje dotyczące promieniowania ultrafioletowego

Czym jest ultrafiolet (UV)?
Co jest źródłem UV?
Jak system GEW wytwarza promieniowanie UV?
Jak działa lampa rtęciowa?
Dlaczego używamy rtęci?
Czym jest utwardzanie promieniami UV?
Dlaczego warto stosować utwardzanie UV?

Promieniowanie ultrafioletowe (UV) jest promieniowaniem elektromagnetycznym o długości fali krótszej niż promieniowanie widzialne lecz dłuższej niż promieniowanie rentgenowskie.

Ponieważ powietrze jest "przejrzyste" dla promieni UV to promieniowanie o długości fali krótszej niż 200nm, jest często dzielone na ultrafiolet :

bliski (długość fali 380-200nm),
skrajny lub próżniowy UV (200-10nm).

Bardziej popularnym podziałem, zwłaszcza w odniesieniu do zdrowia ludzkiego i środowiska naturalnego jest podział następujący:

UVA (380-315 nm),
UVB (315-280 nm),
UVC (280-10 nm).

W kontekście utwardzania ultrafioletem  rozróżniamy także UVV (UV visible - ultrafiolet widzialny, 450-395nm). Jak wskazuje na to nazwa, UVV jest w widmie światła widzialnego.

Słońce emituje szeroki zakres promieniowanie elektromagnetycznego z czego około 10% to promieniowanie w zakresie ultrafioletowym. Na Ziemi chronieni jesteśmy przed częścią tego promieniowania przez warstwę ozonową, która pochłania UV w taki sposób, że 99% całkowitego promieniowania ultrafioletowego, która dociera do powierzchni Ziemi to promieniowanie typu UVA. Ozon jest wytwarzany w reakcji promieniowania typu UVC z  atmosferą.

Ultrafiolet jest również "wytwarzany" przez urządzenia takie jak fotokopiarki, lampy  błyskowe lub aparaty do spawania łukowego.

Innymi źródłami światła UV są diody LED, lampy łukowe i lampy mikrofalowe.

Przeważnie używamy łukowych lamp rtęciowych o średnim ciśnieniu.

Łukowa lampa rtęciowa, w dużym uproszczeniu składa się z długiej i szczelnej tuby ze szkął kwarcowego, wypełnionej gazem inicjującym u małą ilością rtęci, a na każdym końcu ma elektrodę.

Gdy napięcie zostaje przyłożone pomiędzy elektrody, gaz inicjujący zostaje najonizowany i zaczyna się rozgrzewać. Gorący gaz powoduje parowanie rtęci, która emituje promieniowanie z którego część jest w zakresie ultrafioletowym.

Większość obecnie dostępnych farb drukarskich i powłok utwardzana jest przez kontakt z promieniowaniem w zakresie 254nm i 365nm. Zakres ten odpowiada naturalnemu spektrum emisji lampy rtęciowej bez gazu szlachetnego, tak jak przedstawiono poniżej.

Niektóre z nowoczesnych powłok oraz specjalnych zastosowań wymagają innych długości fal, np. 385nm i 417nm. Te i inne zakresy promieniowania mogą zostać wytworzone przez dodanie halogenków metalu. Spektrum emisyjne promieniowania typowej lampy rtęciowej przedstawiono poniżej.

UVV Do utwardzania grubych warstw.. UVA Dla cięższych powłok drukarskich, np. sitodruk. UVB Do utwardzania skrośnego w drukowaniu fleksograficznym/ogólne utwardzanie powierzchni farb drukarskiej UVC Do utwardzania powierzchniowego / dotykowego

Tradycyjne farby drukarskie i powłoki (wodne lub rozpuszczalnikowe) suszone są w procesie odparowywania, który usuwa około 40% objętości nałożonej farby/ powłoki.

Farby drukarskie i powłoki utwardzane promieniowaniem UV zawierają w sobie "fotoinicjator" który jest specjalnym składnikiem czułym na promieniowanie UV. W kontakcie z intensywnym promieniowaniem UV "fotoinicjator" inicjuje szybką reakcję katalityczną w farbie lub powłoce przekształcając ją ze stanu ciekłego w stan stały w postaci polimeru usieciowanego. Rozpuszczalniki nie są potrzebne w tym procesie; produkt zostaje utwardzony a nie wysuszony. W związku z tym nie ma utraty jego objętości.

Z punktu widzenia jakości, farby drukarskie i powłoki utwardzane promieniowaniem UV mają doskonałe właściwości chemiczne i odpornościowe (ścieranie i wysoka temperatura). Wysoka zawartość ciał stałych powoduje wyższą lepkość oraz lepszy kolor farb i powłok, zapewniając wysoki połysk wykończenia, a także lepszą konsystencję pomiędzy podłożami. Dzięki stosowaniu farby drukarskich fleksograficznych utwardzanych UV, osiągnięta zostaje lepsza ostrość punktu i doskonały efekt końcowy.

Ponieważ farby drukarskie i powłoki utwardzane promieniowaniem UV nie wyschną dopóki nie zostaną utwardzone, nie ma potrzeby mycia maszyn na końcu zmiany lub pomiędzy cyklami. Mycie jest w tym przypadku łatwiejsze i szybsze, ponieważ nie trzeba usuwać zaschniętych zanieczyszczeń ani zatkanych komórek cylindra aniloxowego. W związku z tym eksploatacja maszyny będzie znacznie usprawniona - bez strat z parowania zużycie farby drukarskiej zostanie zredukowane. Skrócony czas utwardzania pozwala na wysoką prędkość produkcji i natychmiastowe przetwarzanie końcowe (układanie, zaginanie, polerowanie itp.).

Polepszona zostanie także wydajność w zużyciu energii, ponieważ głowica z lampą UV ogniskuje energię dokładnie w miejscu, w którym jest to konieczne - czyli na powierzchni podłoża. Nieskuteczne i energochłonne tradycyjne podgrzewacze/suszarki nie są już potrzebne. W tym przypadku mniejsza ilość generowanego ciepła umożliwia obróbką bardziej termoczułych rodzajów podłoża. Również zmniejszone wymogi przestrzenne są tutaj ważnym czynnikiem. Systemy suszenia UV są przeważnie bardziej kompaktowe niż standardowe podgrzewacze/suszarki.

Korzyści odnosi również personel obsługujący prasę drukarską. Operatorzy maszyn drukarskich przeważnie preferują pracę z systemami utwardzania promieniami UV, ponieważ zapewniają one lepsze, bezpieczniejsze i korzystniejsze dla zdrowia warunki pracy. Ponieważ typowe substancje utwardzane promieniami UV nie zawierają rozpuszczalników i Lotnych Związków Organicznych (LZO), unika się zagrożeń związanych z wdychaniem szkodliwych oparów. Oprócz tego korzyści odniesie również środowisko naturalne. Zmniejszona częstotliwość mycia maszyn i  lepsza konsystencja druku, powoduje że wszelkie prace drukarskie stają się łatwiejsze.