Некоторые аспекты процесса УФ-отверждения лаков и красок Что необходимо знать об УФ-полимеризующихся материалах. Технологические рекомендации

В области отделки печатной продукции все большую популярность завоевывают лаки, отверждаемые под действием УФ-излучения. По сравнению с другими видами лаков (оксиполимеризующимися на масляной основе, дисперсионными на водной основе и на базе летучих растворителей) в их пользу можно привести много аргументов: глянец, стойкость к истиранию, малое время высыхания (менее 1 с), возможность избирательного нанесения лака, экологическая чистота и низкий расход электроэнергии. По первым четырем параметрам УФ-лаки значительно превосходят другие. (Хотя здесь речь идет о лаках, то же самое можно отнести и к УФ-краскам.) Отверждение этих материалов происходит в специальных модулях сушки, которые отличаются невысоким расходом электроэнергии и небольшими габаритами.

На отечественном рынке полиграфматериалов появилась масса различных лаков и красок, отверждаемых под действием УФ-излучения. Причем, если краски предлагаются производителями в основном для трафаретной и флексографской печати, то лаки — и для офсета. Стоит отметить, что в состав покрытия для определенного способа печати вводятся различные компоненты и добавки, исключающие использование этого продукта для другого вида печати. Важным фактором при покупке УФ-лаков и красок является информация от производителя о необходимой для полимеризации энергетической освещенности (экспозиции) и максимально возможной скорости отделки печатного оттиска при использовании определенного вида лака или краски. Весомой также является информация от поставщика о способности печатной продукции длительно сохранять свои потребительские свойства. Например, некоторые лаки со временем желтеют, что может весьма негативно сказаться на изображении. Другой неприятный фактор, проявляющийся со временем — снижение стойкости к истиранию. Это ведет к тому, что яркая блестящая поверхность становится мутной и исцарапанной. Следует упомянуть о том, что при использовании УФ-отверждаемых лаков могут возникнуть трудности, связанные с растеканием лака по запечатанной поверхности, а также с высыханием залакированного оттиска. В этом случае рекомендуется лакировать уже высохшие оттиски (речь идет об использовании обычных офсетных красок) или же печатать соответствующими УФ-красками — это сочетание дает оптимальное качество.

К сожалению, УФ-лаки и краски отечественными производителями не выпускаются. Материалы зарубежных фирм, как уже отмечалось, имеют довольно высокую, а иногда явно завышенную стоимость, что существенно ограничивает их применение. И естественно, актуальным является производство отечественных аналогов. По подсчетам экономистов, в этом случае их стоимость уменьшится как минимум на четверть. Однако, при налаживании собственного производства может возникнуть масса сложностей, связанных как с финансовым, так и с техническим обеспечением, а главное, с разработкой химического состава материалов.

Для решения последней части проблемы в Московском государственном университете печати на кафедре химии и материаловедения проводятся исследования для разработки фотополимеризующейся композиции (ФПК) — основы лакокрасочных материалов УФ-сушки. Целью этих работ является создание такой основы, которая была бы лишена выше описанных недостатков. На базе предыдущих исследований кафедры была разработана олигомерно-мономерная смесь, компоненты которой выпускаются отечественной химической промышленностью и гарантируют отсутствие наиболее существенных недостатков (желтизна и снижение стойкости на истирание в процессе хранения). Но работа не могла считаться законченной: необходимо выбрать оптимальный фотоинициатор, который определяет столь существенный параметр, как время отверждения композиции. Критерием выбора фотоинициатора было наименьшее время, необходимое для высыхания. Сутью данной работы являлось исследование поведения наиболее распространенных за рубежом фотоинициаторов при их введении в разработанную МГУП олигомерно-мономерную смесь с целью выявления наиболее эффективного, а также подбор некоторых существенных технологических параметров УФ-сушки. Следует отметить, что скорость отверждения композиции в числе прочих факторов зависит от влияния кислорода воздуха, поглощающей способности фотоинициатора и его способности инициировать реакцию полимеризации. Одна из целей работы — изучение влияния кислорода на процесс УФ-сушки, так как обычно лакирование производят на воздухе.

В процессе работы была изучена кинетика фотополимеризации мономерно-олигомерной смеси, лежащей в основе ряда красок и лаков УФ-отверждения, при наличии контакта с воздухом в присутствии фотоинициаторов, являющихся производными антрахинона.

Была приготовлена ФПК, состоящая из смеси мономера МГФ-9 и олигомера из числа диановых эпоксиакрилатов, в которую поочередно вводились небольшие количества различных фотоинициаторов: 2-третбутилантрахинона, 2,7-дитретбутилантрахинона, 1-хлорантрахинона.

Для каждого фотоинициатора на инфракрасном спектрофотометре при длине волны 930 нм получали данные для построения кривых приращения числа двойных связей. По этим кривым определяли кинетику отверждения данной ФПК в виде зависимости величины конверсии приращения числа двойных связей, влияющей на полимеризацию, от времени отверждения. Облучение происходило под УФ-лампой ДРТ-400 через определенные интервалы времени при энергетической освещенности 0,1 Вт/см² (толщина слоя 30 мкм).

Время отверждения ФПК определялось так называемым «методом отлипа», то есть пробой на отсутствие липкости. Метод заключается в следующем: на поверхность композиции после воздействия УФ-лучей накладывается фильтровальная бумага, на которую ставится 50-граммовая гирька. Затем ее снимают и смотрят, остается ли на лаковой поверхности след. При его отсутствии время и степень отверждения считаются достаточными; если же след остается, то следует продолжить облучение. На практике часто используется упрощенный метод: липкость определяется кончиками пальцев (при этом особого влияния на здоровье человека не ощущается).^* Но первый способ, безусловно, более точен.