เทคนิคและคุณลักษณะของการพิมพ์ UV

โดยทั่วไป การพิมพ์ด้วยแสงยูวีเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีในหมวดหมู่ต่อไปนี้:

1. อุปกรณ์แหล่งกำเนิดแสงยูวี

ซึ่งรวมถึงหลอดไฟ แผ่นสะท้อนแสง ระบบควบคุมพลังงาน และระบบควบคุมอุณหภูมิ (ทำความเย็น)

(1) โคมไฟ

หลอด UV ที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือหลอดไอปรอท ซึ่งมีปรอทอยู่ภายในหลอด ในบางกรณี อาจมีการเติมโลหะอื่นๆ เช่น แกลเลียม เพื่อปรับสเปกตรัมของแสงที่ปล่อยออกมา

หลอดไฟเมทัลฮาไลด์และหลอดไฟควอตซ์ก็มีการใช้งานอย่างแพร่หลาย และส่วนใหญ่ยังคงนำเข้าจากต่างประเทศ

ช่วงความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาจากหลอดไฟ UV สำหรับการบ่มจะต้องอยู่ระหว่างประมาณ 200–400 นาโนเมตร จึงจะมีประสิทธิภาพในการบ่ม

(2) แผ่นสะท้อนแสง

หน้าที่หลักของแผ่นสะท้อนแสงคือการเบี่ยงเบนรังสี UV กลับไปยังวัสดุรองรับเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการอบแห้ง (UV Tech Publications, 1991) อีกบทบาทที่สำคัญคือช่วยรักษาอุณหภูมิการทำงานของหลอดไฟให้เหมาะสม

โดยทั่วไปแล้วแผ่นสะท้อนแสงจะทำจากอะลูมิเนียม และค่าการสะท้อนแสงโดยทั่วไปจะต้องอยู่ที่ประมาณ 90%

มีการออกแบบตัวสะท้อนแสงพื้นฐานสองแบบ ได้แก่ แบบโฟกัส (รูปวงรี) และแบบไม่โฟกัส (รูปพาราโบลา) โดยมีรูปแบบเพิ่มเติมที่พัฒนาโดยผู้ผลิตต่างๆ

(3) ระบบควบคุมพลังงาน

ระบบเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าปริมาณรังสียูวีจะคงที่ รักษาประสิทธิภาพและความสม่ำเสมอในการอบแห้ง ในขณะเดียวกันก็ปรับให้เข้ากับความเร็วในการพิมพ์ที่แตกต่างกันได้ บางระบบควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์ ในขณะที่บางระบบควบคุมด้วยไมโครคอมพิวเตอร์

 

2. ระบบระบายความร้อน

เนื่องจากหลอด UV ไม่เพียงปล่อยรังสี UV เท่านั้น แต่ยังปล่อยความร้อนอินฟราเรด (IR) ด้วย ทำให้เครื่องทำงานที่อุณหภูมิสูง (ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิพื้นผิวของหลอดควอตซ์อาจสูงถึงหลายร้อยองศาเซลเซียส)

ความร้อนสูงเกินไปอาจทำให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์สั้นลง และอาจทำให้วัสดุพิมพ์ขยายตัวหรือเสียรูปทรง ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการจัดตำแหน่งระหว่างการพิมพ์ ดังนั้น ระบบระบายความร้อนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

 

3. ระบบจ่ายหมึก

เมื่อเปรียบเทียบกับหมึกพิมพ์ออฟเซ็ตทั่วไป หมึก UV มีความหนืดสูงกว่าและมีแรงเสียดทานมากกว่า จึงอาจทำให้ชิ้นส่วนของเครื่องจักร เช่น ผ้ารองพิมพ์และลูกกลิ้งสึกหรอได้

ดังนั้น ในระหว่างการพิมพ์ หมึกในถังหมึกควรได้รับการกวนอย่างต่อเนื่อง และลูกกลิ้งและผ้าห่มในระบบหมึกควรทำจากวัสดุที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการพิมพ์ UV

เพื่อรักษาเสถียรภาพของหมึกและป้องกันการเปลี่ยนแปลงความหนืดที่เกิดจากอุณหภูมิ ระบบควบคุมอุณหภูมิของลูกกลิ้งจึงมีความสำคัญเช่นกัน

 

4. ระบบระบายความร้อนและระบบไอเสีย

ระบบเหล่านี้ช่วยกำจัดความร้อนและโอโซนส่วนเกินที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการพอลิเมอไรเซชันและการอบแห้งของหมึกพิมพ์

โดยทั่วไปแล้วจะประกอบด้วยมอเตอร์ดูดควันและระบบท่อส่งควัน

[การเกิดโอโซนส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับคลื่นแสงยูวีที่มีความยาวคลื่นต่ำกว่า ~240 นาโนเมตร ระบบสมัยใหม่หลายระบบลดปริมาณโอโซนโดยใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบกรองหรือแบบ LED]

 

5. หมึกพิมพ์

คุณภาพของหมึกเป็นปัจจัยสำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อผลลัพธ์ของการพิมพ์ UV นอกจากจะมีผลต่อการสร้างสีและขอบเขตสีแล้ว ความสามารถในการพิมพ์ของหมึกยังส่งผลโดยตรงต่อการยึดเกาะ ความแข็งแรง และความทนทานต่อการขัดถูของงานพิมพ์ขั้นสุดท้ายด้วย

คุณสมบัติของสารกระตุ้นปฏิกิริยาด้วยแสงและโมโนเมอร์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพการทำงาน

เพื่อให้หมึก UV ยึดเกาะได้ดี เมื่อหมึก UV ที่เปียกสัมผัสกับวัสดุพิมพ์ แรงตึงผิวของวัสดุพิมพ์ (dynes/cm) ต้องสูงกว่าแรงตึงผิวของหมึก (Schilstra, 1997) ดังนั้น การควบคุมแรงตึงผิวของทั้งหมึกและวัสดุพิมพ์จึงเป็นเทคโนโลยีสำคัญในงานพิมพ์ UV

 

6. อุปกรณ์วัดพลังงานรังสียูวี

เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น การเสื่อมสภาพของหลอดไฟ ความผันผวนของกระแสไฟฟ้า และการเปลี่ยนแปลงความเร็วในการพิมพ์ สามารถส่งผลต่อการอบแห้งได้ จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องตรวจสอบและรักษาระดับพลังงาน UV ให้คงที่ ดังนั้น เทคโนโลยีการวัดพลังงาน UV จึงมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการพิมพ์ UV