Druk UV – na czym polega i jak wykorzystuje się go w poligrafii przemysłowej?

Druk UV jest często utożsamiany z cyfrowymi drukarkami UV, które nanoszą specjalne tusze UV bezpośrednio na powierzchnię materiału i natychmiast utwardzają je światłem ultrafioletowym. Jest to jednak tylko jedno z zastosowań tej technologii.

W poligrafii przemysłowej farby UV wykorzystuje się również w sitodruku i tampodruku. W tym przypadku sposób nanoszenia farby jest inny, ale zasada jej utrwalania pozostaje podobna – nadruk jest utwardzany za pomocą promieniowania UV.

Odpowiedź na pytanie czym jest druk UV jest zatem szersza: jest to grupa procesów drukowania wykorzystujących farby lub atramenty, które po naniesieniu na podłoże są utwardzane promieniowaniem ultrafioletowym. Sama technologia druku UV nie musi być więc technologią cyfrową.

Na czym polega druk UV i utwardzanie farby?

W klasycznych systemach farbowych utrwalanie może wymagać odparowania rozpuszczalnika, reakcji chemicznej lub działania temperatury. W przypadku farb UV proces przebiega inaczej.

Po naniesieniu farby na powierzchnię detal przechodzi przez obszar działania lampy UV lub UV LED. Promieniowanie inicjuje reakcję fotochemiczną prowadzącą do szybkiego utwardzenia warstwy farby.

Dzięki temu utwardzanie UV może następować bezpośrednio po wykonaniu nadruku. Ma to szczególne znaczenie w produkcji seryjnej, gdzie detal może szybko przejść do następnej stacji drukującej, kontroli jakości albo kolejnego etapu produkcji.

W druku cyfrowym stosuje się specjalne tusze UV, czasem określane również jako tusze polimerowe. Zawierają one między innymi reaktywne monomery, oligomery i fotoinicjatory. Pod wpływem promieniowania UV zachodzi reakcja polimeryzacji, w wyniku której ciekły tusz szybko tworzy utwardzoną warstwę na powierzchni materiału.

W sitodruku i tampodruku stosowane są natomiast specjalistyczne farby UV dostosowane zarówno do technologii nanoszenia, jak i materiału, na którym wykonywany jest nadruk.

Druk UV to nie tylko druk cyfrowy

Cyfrowe drukowanie UV jest obecnie bardzo popularne między innymi w produkcji reklamowej. Drukarka nanosi atrament bezpośrednio z pliku graficznego, bez konieczności przygotowywania sita lub matrycy. Rozwiązanie to dobrze sprawdza się przy małych seriach, zmiennych grafikach i personalizacji.

W produkcji przemysłowej stosuje się jednak również inne metody.

Sitodruk UV

W sitodruku farba jest przeciskana raklem przez odpowiednio przygotowane sito, a następnie utwardzana promieniowaniem UV.

Technologia ta pozwala kontrolować ilość nanoszonej farby i uzyskiwać dobre krycie. Może być stosowana zarówno na płaskich powierzchniach, jak i na odpowiednio prowadzonych detalach przestrzennych lub cylindrycznych.

Sitodruk UV znajduje zastosowanie między innymi przy nadrukach na opakowaniach, panelach, elementach przemysłowych, tworzywach sztucznych, szkle czy powierzchniach lakierowanych.

Tampodruk UV

W tampodruku farba pobierana jest z matrycy przez elastyczny tampon silikonowy, który następnie przenosi nadruk na detal. Po wykonaniu nadruku farba może zostać utwardzona UV.

Tampodruk dobrze sprawdza się przy niewielkich elementach oraz powierzchniach zakrzywionych, wypukłych, wklęsłych i nieregularnych. Może być wykorzystywany do znakowania przycisków, pokręteł, komponentów technicznych czy niewielkich elementów obudów.

Typowym przykładem może być również druk UV na gadżetach, takich jak reklamowe długopisy z logo firmy. Niewielka powierzchnia i cylindryczny kształt takiego produktu dobrze pokazują, dlaczego w określonych zastosowaniach tampodruk może być praktyczniejszy od druku cyfrowego lub sitodruku.

Druk cyfrowy UV czy sitodruk i tampodruk UV?

Wybór technologii powinien zależeć przede wszystkim od detalu i wielkości produkcji.

Druk cyfrowy UV ma istotną przewagę przy krótkich seriach. Nie wymaga przygotowania sita ani matrycy, dlatego rozpoczęcie produkcji jest szybkie, a zmiana grafiki nie powoduje konieczności przygotowania nowej formy drukowej.

Przy dużych wolumenach sytuacja może wyglądać inaczej. W sitodruku i tampodruku konieczne jest wcześniejsze przygotowanie procesu, ale koszt ten rozkłada się następnie na dużą liczbę produktów. Odpowiednio zaprojektowana i zautomatyzowana maszyna do sitodruku może pracować z wysoką powtarzalnością i wydajnością, dzięki czemu koszt wykonania pojedynczego nadruku spada wraz ze wzrostem serii.

Dlatego w produkcji przemysłowej pytanie nie powinno brzmieć: druk cyfrowy czy druk UV?

Sitodruk i tampodruk również mogą wykorzystywać utwardzanie UV. Właściwe pytanie brzmi: jaka metoda nanoszenia farby UV będzie najbardziej odpowiednia dla konkretnego produktu, materiału, grafiki i zakładanego wolumenu produkcji?

Druk UV na szkle, metalu, PCV i innych materiałach

Jedną z ważnych zalet technologii UV jest możliwość zadruku wielu różnych podłoży. Nie oznacza to jednak, że jedna farba nadaje się do każdego materiału.

W zależności od odpowiednio dobranego systemu farbowego możliwy jest między innymi:

• druk UV na szkle,
• druk UV na metalu,
• druk UV na PCV,
• nadruk na PET i PETG,
• nadruk na PP i PE,
• nadruk na PC i PMMA,
• nadruk na ABS,
• nadruk na powierzchniach lakierowanych,
• nadruk na papierze i kartonie.

Możliwy jest również druk UV na drewnie, jednak w zastosowaniach przemysłowych trzeba uwzględnić rodzaj powierzchni, jej przygotowanie i wymagania dotyczące przyczepności farby.

Materiał ma bezpośredni wpływ na dobór farby. Przykładowo system przeznaczony do szkła musi spełniać inne wymagania niż farba do elastycznego tworzywa sztucznego czy elementu wykonanego z PP.

Jak dobrać farbę UV do materiału?

Farby UV dobiera się nie tylko według koloru. Trzeba uwzględnić materiał podłoża oraz warunki, w których będzie później pracował zadrukowany element.

Znaczenie mogą mieć między innymi:

• przyczepność do konkretnego materiału,
• odporność na ścieranie,
• odporność na wodę i wilgoć,
• odporność na alkohol i środki chemiczne,
• elastyczność,
• wymagany stopień krycia,
• połysk lub mat,
• odporność na późniejsze procesy technologiczne.

W przypadku niektórych materiałów konieczne jest również przygotowanie powierzchni przed drukiem. Może obejmować czyszczenie i odtłuszczanie, a w przypadku trudniejszych tworzyw także aktywację powierzchni.

Keller oferuje specjalistyczne farby UV do sitodruku i tampodruku dobierane do materiału oraz wymagań konkretnego procesu.

Osobną grupę stanowi lakier UV. W druku przemysłowym może być wykorzystywany do zabezpieczania powierzchni albo tworzenia określonych efektów, na przykład połysku, matu czy wypukłej warstwy 3D.

Zalety druku UV

Najważniejszą zaletą jest szybkie utwardzenie nadruku. Odpowiednio zaprojektowany proces pozwala dzięki temu ograniczyć czas pomiędzy drukiem a kolejnymi etapami produkcji.

W zależności od zastosowanej farby druk UV może zapewnić również:

• wysoką odporność na ścieranie,
• odporność na wilgoć i wodę,
• odporność chemiczną,
• wysokie krycie,
• dobrą przyczepność do określonych materiałów,
• stabilność w produkcji seryjnej,
• wysoki połysk lub inne efekty powierzchniowe,
• możliwość szybkiego nanoszenia kolejnych kolorów.

W sitodruku i tampodruku istotną zaletą jest dodatkowo możliwość połączenia właściwości farb UV z wydajnością procesu przygotowanego do dużych serii.

Jakie ograniczenia ma druk UV?

Druk UV nie jest technologią uniwersalną i bezwarunkową.

Przede wszystkim farba musi być właściwie dobrana do materiału. Niewłaściwy system farbowy może powodować problemy z przyczepnością, trwałością albo odpornością nadruku.

Proces wymaga również odpowiedniego systemu utwardzania i kontroli jego parametrów. Znaczenie ma między innymi rodzaj źródła UV, dawka promieniowania, prędkość przesuwu detalu oraz właściwości nanoszonej warstwy.

Niektóre podłoża wymagają wcześniejszego przygotowania powierzchni, a przy nowych materiałach lub szczególnie wymagających zastosowaniach konieczne mogą być próby technologiczne.

Również wybór samej metody nanoszenia farby powinien wynikać z ekonomiki procesu. Druk cyfrowy UV może być bardzo korzystny przy krótkich i zmiennych seriach, ale nie zawsze będzie najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem dla setek tysięcy identycznych komponentów.

Maszyna do druku UV w produkcji przemysłowej

Maszyna do druku UV nie musi oznaczać cyfrowej drukarki UV. W przemyśle może być to również maszyna sitodrukowa lub tampodrukowa wyposażona w odpowiednio dobrany system utwardzania.

Proces może obejmować kolejne etapy:

przygotowanie powierzchni -> pozycjonowanie detalu -> naniesienie farby -> utwardzanie UV -> kolejny kolor -> ponowne utwardzenie -> kontrola jakości.

Keller projektuje maszyny pod konkretny produkt, materiał i zakładany cykl produkcyjny. Konstrukcja może uwzględniać:

• dedykowane przyrządy mocujące,
• automatyczne podawanie detali,
• kilka stacji drukujących,
• systemy UV,
• możliwość przezbrojenia maszyny na kolejne warianty produktu.

Oprócz projektowania i budowy maszyn Keller oferuje również farby UV do sitodruku i farby tampodrukowe. Pozwala to dobrać technologię nanoszenia, system utwardzania i farbę jako elementy jednego procesu, zamiast traktować je jako niezależne części produkcji.