Виклик кристалізації в УФ-друкі
УФ{0}}друкарські фарби містять фотоініціатори, які можуть кристалізуватися на поверхні стін під час коливань температури. Гладкість нагрівача PFA визначає міцність зчеплення кристалів і подальше порушення потоку чорнила. Кількісний аналіз 18 цифрових пресів показує, що поверхні PFA Ra 0,1 мкм знижують адгезію кристалів на 85% порівняно з поверхнями Ra 0,8 мкм, подовжуючи термін служби фільтра з 2 до 14 днів і зменшуючи засмічення друкуючої головки на 70%.
Механізм адгезії кристалів
Фотоініціатори (наприклад, дифеніл(2,4,6-триметилбензоїл)фосфіноксид, 2-гідрокси-2-метилпропіофенон) випадають в осад, коли температура чорнила падає нижче 40 градусів. Кристали (1-20 мкм) прилипають до поверхонь через силу Ван-дер-Ваальса та механічне зчеплення з нерівностями поверхні. На шорстких поверхнях (Ra 0,8 мкм) кристали осідають у западинах і перешкоджають видаленню потоком чорнила (напруга зсуву 2-5 Па). На гладких поверхнях (Ra 0,1 мкм) максимальна глибина западини становить 0,3-0,5 мкм, що недостатньо для повного укриття кристалів розміром 2 мкм, дозволяючи потоку зміщувати їх.
Адгезія кристалів проти шорсткості поверхні
| Шорсткість поверхні (Ra) | Максимальна глибина виїмки (мкм) | Сила адгезії кристала (nN, кристал 5 мкм) | Напруга зсуву від видалення кристалів (Па) | Зменшення швидкості потоку чорнила від кристалів (%) |
|---|---|---|---|---|
| 0.1µm | 0.3-0.5 | 12 | 1.2 | 2% |
| 0.2µm | 0.6-1.0 | 18 | 1.8 | 5% |
| 0.4µm | 1.2-2.0 | 35 | 3.5 | 15% |
| 0.6µm | 1.8-3.0 | 55 | 5.5 | 30% |
| 0.8µm | 2.5-4.0 | 85 | 8.5 | 50% |
| 1.0µm | 3.0-5.0 | 120 | 12 | 70% |
Вплив температурних коливань
Температура УФ-чорнила контролюється на рівні 45 градусів ±2 градуси. Перегрівання (збій системи охолодження) може призвести до зниження температури чорнила до 30 градусів, викликаючи швидку кристалізацію. Швидкість росту кристалів на стінці:
| Шорсткість поверхні | Щільність зародження кристалів при 30 градусах (кристалів/см²) | Час до 50% покриття поверхні при 30 градусах | Час очищення після повернення до 45 градусів |
|---|---|---|---|
| 0.1µm | 50 | 4 години | 10 хв |
| 0.4µm | 200 | 1 година | 30 хв |
| 0.8µm | 500 | 20 хв | 60 хв (лише частково) |
На гладких поверхнях не тільки росте менше кристалів, але й очищується швидше, коли температура повертається до нормального, оскільки кристали слабко прикріплені.
Зсув потоку та видалення кристалів
Потік УФ-чорнила в лініях подачі при в’язкості 500 сП і 0,5 м/с створює напругу зсуву стінки 4-6 Па. Для поверхонь Ra 0,1 мкм (напруга видалення 1,2 Па) кристали безперервно змітаються. Для поверхонь Ra 0,8 мкм (напруга зняття 8,5 Па) кристали залишаються прикріпленими. У мертвих зонах (низький потік) гладкі поверхні все ще накопичують кристали, але повільніше.
Стабільність поверхні PFA в УФ-чорнилі
УФ{0}}чорнила містять реакційноздатні мономери та фотоініціатори, які з часом можуть ушкоджувати PFA. Поверхні Ra 0,1 мкм зберігають гладкість краще, ніж Ra 0,8 мкм, оскільки існує менше нерівностей, які підлягають хімічному травленню. Після 2000 годин використання УФ-чорнила при 45 градусах Ra 0,1 мкм збільшується до 0,12 мкм; Ra 0,8 мкм збільшується до 0,9-1,1 мкм у міру збільшення долин. Різниця в ефективності адгезії кристалів зберігається протягом усього терміну експлуатації нагрівача.
Методи виробництва ультра-гладкого PFA
Для досягнення Ra 0,1 мкм потрібне поліроване-алмазне компресійне формування. Електроформовані нікелеві форми з Ra 0,02 мкм створюють поверхні PFA з Ra 0,08-0,12 мкм. Екструдований PFA не може досягти Ra нижче 0,4 мкм через лінії фільєри та ефекти течії розплаву полімеру. Для роботи з УФ-чорнилом використовуйте нагрівачі PFA, виготовлені під тиском, із задокументованою шорсткістю поверхні.
Інструкції щодо специфікацій нагрівачів УФ-чорнила
For UV-curable ink supply lines at 45°C, specify PFA heaters with surface roughness Ra ≤ 0.15µm and maximum valley depth (Rv) ≤ 0.8µm. Require supplier certification of roughness by optical profilometry on production samples. For presses with frequent temperature fluctuations or extended idle periods (weekend shutdowns), specify Ra ≤ 0.1µm. For high-flow systems (>1 м/с), якщо напруга зсуву перевищує 10 Па, Ra 0,4 мкм може бути прийнятним. Запитуючи пропозиції, укажіть тип фотоініціатора чорнила, діапазон робочих температур і умови потоку. Премія за ультра-гладкий PFA (25-35% у порівнянні зі стандартом) виправдана меншою кількістю замін фільтрів, меншою кількістю засмічень друкуючої головки та меншими відходами під час великого цифрового друку. Для нових конструкцій пресів розташовуйте нагрівачі у вертикальних секціях, де кристали, що відриваються від гладких поверхонь, потрапляють у фільтр, а не досягають друкуючих головок.
