Osiągnięcie idealnej polimeryzacji farby w druku fleksograficznym wymaga precyzyjnego zbalansowania energii UV. Wąskowstęgowy druk etykiet wymusza na operatorach maszyn ciągłą adaptację do zmieniających się podłoży, od chłonnych papierów po syntetyczne folie PE czy PP. Prawidłowa regulacja dawki UV decyduje nie tylko o estetyce produktu, ale przede wszystkim o jego parametrach technicznych, takich jak odporność mechaniczna czy brak migracji składników farby.
Fizyka utwardzania: Dawka a natężenie
W procesie UV rozróżniamy dwa kluczowe parametry: natężenie (irradiancja) oraz dawkę (energia). Natężenie, mierzone w W/cm², to szczytowa moc docierająca do powierzchni w danym momencie. Odpowiada ono za inicjację procesu polimeryzacji i penetrację warstwy farby. Dawka, wyrażona w mJ/cm², to całkowita energia, jaką farba otrzymuje podczas przejścia pod lampą.
W druku wąskowstęgowym czas ekspozycji jest krótki. Przy wysokich prędkościach rzędu 150-200 m/min, odpowiednie ustawienie mocy lamp staje się krytyczne. Zbyt niska dawka skutkuje „niedoutwardzeniem” spodu warstwy farby. Prowadzi to do problemów z przyczepnością i ryzyka zrywania farby podczas testu taśmy.
Specyfika podłoży w druku etykiet
Każdy materiał inaczej reaguje na promieniowanie UV oraz towarzyszące mu ciepło. Papiery powlekane dobrze absorbują energię, jednak ich porowatość może powodować wsiąkanie fotoinicjatorów przed ich aktywacją. Wymaga to natychmiastowego utwardzania tuż po nałożeniu farby.
Folie polimerowe (BOPP, PE, PET) stanowią większe wyzwanie. Są wrażliwe na temperaturę generowaną przez konwencjonalne lampy rtęciowe. Nadmierna dawka ciepła powoduje deformację wstęgi, co niszczy pasowanie kolorów. Tutaj kluczową rolę odgrywa technologia LED UV. Emituje ona światło o wąskim spektrum, eliminując promieniowanie podczerwone (IR). Dzięki temu podłoża foliowe pozostają stabilne wymiarowo nawet przy wysokich dawkach energii.
Podłoża metalizowane oraz folie aluminiowe odbijają znaczną część promieniowania. Operator musi uwzględnić efekt „odbicia”, który może przyspieszać utwardzanie, ale też powodować niepożądane polimeryzowanie farby na płytach fotopolimerowych, co skraca ich żywotność.
Przejście na technologię LED UV w fleksografii
Systemy LED UV rewolucjonizują druk wąskowstęgowy. W przeciwieństwie do lamp łukowych, diody LED oferują stałą wydajność przez cały okres eksploatacji. W klasycznych systemach rtęciowych spadek mocy następuje stopniowo, co wymaga od operatora częstych korekt prędkości druku lub zwiększania prądu na lampach.
LED UV operuje zazwyczaj na falach o długości 385 nm lub 395 nm. Ta długość fali głęboko penetruje nawet mocno pigmentowane farby białe i czarne. Regulacja dawki w systemach LED jest liniowa i bezpośrednio powiązana z prędkością maszyny. Nowoczesne sterowniki automatycznie dostosowują moc diod do aktualnego tempa pracy, co minimalizuje straty materiałowe podczas rozbiegu maszyny.
Procedura kalibracji dawki UV
Prawidłowa regulacja nie powinna odbywać się „na oko”. W profesjonalnej drukarni niezbędne jest użycie radiometru. Urządzenie to mierzy rzeczywistą energię docierającą do podłoża.
- Pomiar bazowy: Należy zmierzyć dawkę przy standardowej prędkości produkcyjnej dla czystego podłoża.
- Test utwardzania farby: Wydrukuj testowe pasy poszczególnych kolorów (szczególnie kryjącej bieli i czerni).
- Test mechaniczny: Wykonaj test nacięcia krzyżowego oraz test taśmy (Scotch test). Jeśli farba zostaje na taśmie, zwiększ moc lampy o 10% lub zmniejsz prędkość o 15%.
- Test odporności na rozpuszczalniki: Przetarcie powierzchni szmatką nasączoną alkoholem izopropylowym (IPA) pozwala sprawdzić stopień usieciowania wierzchniej warstwy.
Dla druku etykiet spożywczych konieczne jest wykonanie testów migracji. Niedostateczna dawka UV pozostawia wolne fotoinicjatory, które mogą przenikać przez podłoże do wnętrza opakowania.
Wpływ koloru i gęstości pigmentu
W druku fleksograficznym każdy kolor ma inną barierę przepuszczalności dla promieni UV. Farby ciemne absorbują więcej światła, utrudniając fotonom dotarcie do dolnych warstw farby przy podłożu. Farby metaliczne zawierają cząstki aluminium, które działają jak lustra, rozpraszając promieniowanie.
W takich przypadkach regulacja dawki musi być indywidualna dla każdej sekcji drukującej. Pierwsza stacja (często biel podkładowa) wymaga najwyższej energii. Jeśli biel nie zostanie poprawnie utwardzona, kolejne warstwy kolorów procesowych CMYK nie będą miały stabilnego fundamentu, co doprowadzi do delaminacji farby.
Problemy z inhibicją tlenową
W druku cienkowarstwowym, jakim jest fleksografia, tlen z powietrza może hamować proces polimeryzacji na samej powierzchni farby. Objawia się to „lepkością” wydruku, mimo że farba pod spodem wydaje się sucha. Problem ten jest szczególnie widoczny przy niskich dawkach energii i stosowaniu lamp LED.
Rozwiązaniem jest zwiększenie natężenia w końcowej fazie utwardzania lub zastosowanie systemów z osłoną azotową (inertyzacja). Wąskowstęgowe maszyny do druku opakowań giętkich coraz częściej korzystają z azotu, aby zredukować wymaganą dawkę UV i zwiększyć prędkość produkcji przy jednoczesnym wyeliminowaniu zapachu resztkowego.
Konserwacja układów utwardzania
Nawet najlepsze ustawienia zawiodą, jeśli system UV nie jest serwisowany. W przypadku lamp rtęciowych, odbłyśniki (reflektory) muszą być nieskazitelnie czyste. Zmatowiałe reflektory mogą obniżyć dawkę docierającą do wstęgi nawet o 50%, mimo że lampa pobiera taką samą ilość prądu.
W systemach LED kluczowe jest chłodzenie. Zbyt wysoka temperatura pracy diod drastycznie skraca ich żywotność i zmienia charakterystykę emisji światła. Regularna kontrola przepływu cieczy chłodzącej lub czystości filtrów powietrza jest nieodzownym elementem utrzymania stałej dawki UV.
Optymalizacja procesu a koszty energii
Precyzyjna regulacja dawki UV to także optymalizacja kosztów. Praca z lampami ustawionymi na 100% mocy przy wolnym druku to marnotrawstwo energii i niepotrzebne obciążenie termiczne maszyny. Współczesne systemy sterowania pozwalają na tworzenie profili utwardzania dla konkretnych prac.
Zapisanie parametrów (prędkość, moc lamp, rodzaj podłoża) w pamięci maszyny pozwala na szybkie przezbrojenie. Operator, wybierając zlecenia na folii PE, automatycznie ładuje bezpieczne limity mocy, chroniąc materiał przed przegrzaniem i zapewniając powtarzalność jakości.
Rola farb i lakierów o niskiej migracji
W druku etykiet farmaceutycznych i spożywczych, regulacja dawki UV wiąże się bezpośrednio z bezpieczeństwem produktu. Farby typu “Low Migration” wymagają ściśle określonego okna energetycznego. Zbyt mała dawka to oczywiste ryzyko migracji. Zbyt duża dawka może jednak prowadzić do degradacji polimeru i powstania innych lotnych związków organicznych.
Dlatego w technologii wąskowstęgowej coraz częściej stosuje się systemy monitoringu UV w czasie rzeczywistym. Czujniki zamontowane za każdą lampą przesyłają dane do komputera sterującego, który koryguje parametry pracy bez przerywania druku.
Przyszłość regulacji UV w druku wąskowstęgowym
Integracja systemów inspekcji wizyjnej z kontrolą lamp UV to kolejny krok w rozwoju branży. Systemy te potrafią wykryć błędy w połysku lakieru, co często jest pierwszym sygnałem zmiany wydajności systemu utwardzania.
Dla profesjonalnego drukarza zrozumienie zależności między rodzajem podłoża a dawką UV jest fundamentem sukcesu. Niezależnie od tego, czy pracujemy na klasycznych systemach rtęciowych w druku offsetowym, czy na nowoczesnych maszynach fleksograficznych z technologią LED, precyzyjny pomiar i świadoma regulacja parametrów są jedyną drogą do uzyskania trwałego i bezpiecznego nadruku.
