Технология электронного отверждения (EB)

Технология отверждения красок электронным излучением (electron beam, EB) давно применяется в узкоспециализированных сегментах, в т. ч. на рынке упаковки жидких продуктов, покрываемых поверх традиционных красок стойким к истиранию высокоглянцевым лаком. Но

Первые системы электронного отверждения красок были громоздки и дороги — даже при окупаемых расходах размещать их после каждой печатной секции многокрасочной флексомашины было непрактично. Первое подобное устройство, увиденное автором, Банк Англии за ненадобностью подарил Pira в начале 90-х. Точные размеры забылись, осталось лишь впечатление массивного 2-метрового куба весом несколько тонн, отверждавшего краски на ленте шириной 0,5 м. За новое устройство банк когда-то заплатил больше 500 тыс. фунтов стерлингов. Для исследовательских экспериментов и разработок система подходила, а вот для флексографской машины — вряд ли. За последние годы подобные устройства стали заметно компактнее и экономичнее. Теперь укомплектованная электронной сушкой флексомашина — реальный вариант.

Как это работает

Закрепляемые электронным излучением краски, лаки и адгезионные составы характеризуются 100% отверждением, как и УФ-составы. Главное отличие — для запуска процесса достаточно энергии электронов, инициаторы в краске не нужны. Дополнительный фактор — отверждение под азотной прослойкой: кислород его не замедляет, поэтому не нужно дополнительных химикатов для его нейтрализации.
Образование межмолекулярных связей и отверждение под потоком электронных лучей аналогично УФ-отверждению. Нагреваемые электричеством вольфрамовые нити в вакуумной камере генерируют поток электронов, а те, разогнавшись до высокой скорости, попадают на запечатываемый материал, проходя сквозь специальное окно из фольги. Энергия электронов зависит от напряжения, определяющего глубину их проникновения в материал и макс. толщину отверждаемого или высушиваемого материала. Доза и глубина контролируются в зависимости от требуемого уровня отверждения. Для ламинирования энергии нужно больше, чем для печати, ибо электроны дополнительно проходят слой носителя.
Технология EB
В полиграфии применяют многокатодные системы низкой мощности с линейным излучением, состоящие из серии вольфрамовых нитей по ширине полотна. Они надёжны и равномерно дозируют поток электронов. При печати в систему подаётся азот, предотвращающий ингибирование кислородом. При ламинировании необходимости в этом нет, ибо адгезионный состав сверху закрыт ламинатом.

Последние разработки

В новом поколении устройств напряжение стало ниже — экранирование облегчилось, габариты уменьшились. Со снижением цен и размеров сушки стали встраивать в печатные машины, последние годы идут эксперименты с вариантами исполнения. Основные разработки ведут Drent Goebel (офсетные машины), а также KoPack и Comexi (флексографское оборудование) совместно с Sun Chemical. Для флексографии особо интересна технология WetFlex от Sun Chemical для электронного отверждения красок UniQure и печати «сырая по сырой». Краски, по аналогии с офсетными, последовательно наносятся на материал без межсекционных сушек — достаточно одной системы электронного отверждения в конце машины.

Сферы применения

Самый перспективный рынок — гибкая упаковка: печать, ламинирование и даже замещение некоторых ламинатов. Наносимые методом «сырая по сырой» краски электронного отверждения подходят для офсета и флексографии — одна система обеспечивает печать на плёночных материалах со скоростью более 300 м/мин. Краски имеют отличные печатные и потребительские свойства, хорошую стойкость на плёночной продукции, что чрезвычайно важно для изделий садоводства и агропромышленного комплекса. Серьёзной альтернативы сольвентным краскам в этой сфере нет, хотя даже они, по тем или иным причинам, не всегда удовлетворяют требованиям. Электронное отверждение может выручить при печати по термоусадочным рукавным этикеткам: заметного излучения тепла нет, единственный источник нагрева материала — экзотермические процессы отверждения красок, поднимающие температуру полотна всего на пару градусов.
Другая потенциальная сфера — ламинирование: электронно-отверждаемые клеи способны заменить традиционные. Непрозрачные плёнки не поглощают электронов, следовательно, возможно одновременное ламинирование сдвоенных материалов. Клеящий состав отверждается мгновенно, значит, заламинированный материал можно сразу обрабатывать в линию, что недопустимо с традиционными адгезивами.
Когда барьерные свойства материала (водо- или газонепроницаемость) не нужны, ламинирующую плёнку можно заменить электронным лаком. Например, при выпуске пищевой упаковки, когда запечатанный с обратной стороны полипропилен традиционно ламинируют другой полипропиленовой плёнкой, герметизируя краску. При работе с электронным отверждением используется более плотный полипропилен, запечатываемый с лицевой стороны и покрываемый в линию отверждаемым электронами составом.

Электронный процесс изменяет характеристики некоторых плёнок, хотя проблема не так актуальна, как ранее, ибо проникающая мощность новых установок не столь велика. Иногда свойства материалов меняются в положительную сторону, иногда — в отрицательную. В любом случае, при работе с технологией следует провести предварительное тестирование материала, оценить последствия. Часть поставщиков плёнок уже приобрела опыт, проведя эксперименты.

Преимущества

У технологии есть достоинства, особенно ценные для гибкой упаковки. Одно из главных — отсутствие в красках присущего свободно-радикальным УФ-составам неприятного запаха, вызываемого фотоинициаторами и другими химикатами. Поэтому электронные краски предпочтительнее для прямой печати на пищевой упаковке.
При УФ-печати возникают проблемы с отверждением белой, чёрной и синей красок из-за отражения и поглощения пигментами УФ-излучения. Электронная печать отличается «дальтонизмом» — пигмент не мешает излучению проникать сквозь красочную плёнку, все цвета отверждаются с одной скоростью. И она может быть плотнее, а скорость печати — выше по сравнению с УФ-системами. Дополнительный плюс — из-за отсутствия проблем с замедлением отверждения на поверхности материала увеличивается глянец и стойкость к царапанию.
Адгезионные составы электронного отверждения для ламинирования фиксируются мгновенно, поэтому ламинат наносится по всей ширине плёнки, а качество контролируется в реальном времени (не стоит забывать о преимуществах безостановочной послепечатной обработки и порезки в линию). В отличие от работы с традиционными клеями, готовые бобины не нужно складировать в ожидании полного отверждения. Поставщики адгезивов регулируют их вязкость в зависимости от метода нанесения, поэтому для нанесения покрытий подойдёт традиционное оборудование.
Хотя цена одного устройства электронного отверждения для 8-красочной машины дороже восьми УФ-сушек, поставщики заверяют, что экономия энергии и повышенная скорость легко компенсируют затраты.

Перспективы

До сих пор электронное отверждение оставалось узкоспециализированной технологией, её применение во флексографии ограничивали габариты и стоимость установок. Но ситуация резко меняется! Появление компактных и недорогих устройств с пониженными энергопотреблением и мощностью, разработки производителей офсетного и флексографского оборудования в сотрудничестве с поставщиками красок означают, что технология стала доступна. Она представляет реальный интерес для флексографских типографий, желающих расширить круг клиентов. Поскольку электронные системы можно установить на уже работающее оборудование, они актуальны для заинтересованных в полном выполнении требований по охране окружающей среды. По мнению Рика Сандерса из Energy Sciences, запечатываемые электронными красками плёночные материалы уже используются для прямой печати по пищевой упаковке. Интерес к системам растёт, чему способствует интенсивное развитие флексографской и офсетной индустрии.

____________________________________________________________
* Журнал FlexoTech, январь/февраль 2007 г. © FlexoTech, Published by Whitmar Publications Ltd.
____________________________________________________________

Технология не стоит на месте, и ситуация с системами электронно-лучевого отверждения яркое тому подтверждение. В статье, опубликованной казалось бы совсем недавно — в январском номере FlexoTech, говорится о перспективных разработках в этой области, а между тем уже в июле немецкая упаковочная типография Schultz Constantin из города Рот провела день открытых дверей, в ходе которого представила новое приобретение — Comexi FW 1508 EB — первую серийную флексографскую машину с EB-сушкой. Машина используется для печати пищевой упаковки на алюминиевой фольге (для крышек йогуртов, фармацевтики и косметики), бумаге, PET, PA, BOPP, CPP. Технология электронно-лучевого отверждения в сочетании с другими техническими и технологическими инновациями позволилa Schultz продемонстрировать заказчикам реальное повышение качества и гибкости выполнения заказов без повышения стоимости. Немецкая фирма стала первой в мире упаковочной типографией, использующей технологию электронно-лучевого отверждения WetFlex в ежедневном производстве. Следующие инсталляции не заставят себя долго ждать!

Источник https://www.publish.ru/articles/200802_4822692