چاپ افست UV: ماشین‌ها، مرکب‌ها و خشک‌کن‌ها

چاپ افست UV نسبت به چاپ افست معمولی، به همان نسبتی که گران‌تر است، مزایای فراوانتری دارد. ورود به چاپ UV در درجه اول یک تصمیم استراتژیک است که به چاپکار امکان می‌دهد به بخش‌های جدیدی از بازار و خریداران دسترسی پیدا کند. در بخش بسته‌بندی که بخش عمده‌ای از این بازار را تشکیل می‌دهد، کسانی که حاضر به پرداخت بهای اضافی جهت قابلیت‌های چاپ UV و افکت‌های حاصل از آن باشند، مشتری بالقوه به شمار می‌روند.

نقش ارزش افزوده چاپ UV با افزایش تنوع محصولات چاپی و استفاده از طراحی‌های گوناگون بر روی سطوح چاپی مختلف مشخص می‌شود:

• افکت‌های گوناگون و چاپ متالیک
• چاپ بر روی انواع فویل‌ها و پلاستیک‌ها
• انواع پوشش‌های مات و براق

به این ترتیب، چاپ افست UV با امکان چاپ بر روی طیف وسیعی از سطوح و جنس‌های مختلف، از ارزش افزوده قابل توجهی برخوردار می‌شود.

 برای آشنایی با مبانی چاپ افست و تفاوت آن با سایر روش‌ها، مقاله آشنایی با افست خشک را بخوانید.

 انواع مرکب و روش خشک شدن

چگونگی خشک شدن مرکب در انواع روش‌های چاپی، از اهمیت بسزایی برخوردار است.

خشک شدن مرکب در چاپ افست معمولی

در چاپ افست معمولی با مرکب‌های رایج، خشک شدن مرکب از طریق اکسیداسیون آن و در مجاورت هوای محیط اتفاق می‌افتد. این فرآیند به ماهیت مرکب، فرمولاسیون آن، نوع سطح چاپ‌شونده و شرایط محیط بستگی دارد.

خشک‌کن IR (مادون قرمز)

از یک سو می‌توان به مرکب‌هایی اشاره کرد که با قرار گرفتن در معرض اشعه مادون قرمز (Infrared)، عمل خشک‌شدنشان اندکی تسریع می‌شود. در این روش، مرکب‌های پایه آب و پوشش‌های ورنی پایه آب مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نکته مهم: چاپکاران گاهی بر این باورند که از هر مرکبی می‌توان جهت چاپ با سیستم خشک‌کن IR استفاده کرد، درحالی‌که اگر مرکب پایه آب (Water Base) نباشد، نه تنها به خشک‌شدن آن کمک نمی‌کند بلکه نتیجه عکس حاصل خواهد شد.

 برای آشنایی با انواع مختلف خشک‌کن‌ها و نحوه انتخاب آن‌ها، مقاله انواع خشک‌کن در چاپ را مطالعه کنید.

 مرکب UV چیست؟

نسل دیگری از مرکب‌ها که چندین سال پیش روانه بازار شده و به‌صورت تجاری عرضه می‌شوند، مرکب‌های UV هستند که توسط لامپ‌های UV خشک می‌شوند.

فرمولاسیون این مرکب‌ها به‌نحوی است که تنها با تابش اشعه ماوراءبنفش (UV) خشک می‌شوند. تابش اشعه UV باعث ایجاد واکنش‌هایی در پیوندهای سطحی مرکب شده و عمل خشک‌شدن به سرعت (در کسری از ثانیه) انجام می‌شود.

 چالش اصلی: بالانس آب و مرکب

بزرگ‌ترین چالش در چاپ UV، بالانس بین آب و مرکب است. این محدوده بسیار باریک است و مرکب UV بسیار گران‌تر از مرکب معمولی چاپ است. برای راندمان بالا و سودآوری مناسب، نیاز به دانش فنی و تجربه فراوان دارید:

• شناخت واکنش‌های مختلف مرکب نسبت به تابش اشعه
• مقادیر مختلف جذب اشعه نسبت به رنگ‌های گوناگون
• انواع مختلف مرکب‌ها (سفید، رنگ‌های تفکیکی، ترانسپارنت و…)

 رنگ‌های تفکیکی زرد (Y)، ماژنتا (M) و سایان (C) زودتر و با انرژی کمتری خشک می‌شوند. در مقابل، رنگ مشکی (K)، سفید و نقره‌ای انرژی بیشتری جهت خشک‌شدن نیاز دارند.

مرکب‌های UV مقدار قابل توجهی انرژی جهت شروع واکنش نیاز دارند، ولی برخلاف خشک‌کن‌های IR یا خشک‌کن‌های گازی در ماشین‌های Web، گرما عامل خشک‌شدن مرکب نیست. در سیستم UV، آغازگر واکنش شیمیایی (Photoinitiator) باعث پلیمریزه شدن مرکب و شکل‌گیری سریع پیوندهای سطحی در سراسر قشر مرکب می‌شود. انرژی نورانی مربوط به طول موج اشعه UV باید به‌طور یکنواخت و ثابت در طول پروسه چاپ به سطح چاپ‌شونده منتقل شود.

 برای درک بهتر تاریخچه و فرمولاسیون مرکب‌ها، مقاله پیدایش و سیر تکامل مرکب چاپ را بخوانید.

 انواع مرکب UV

دو نوع سیستم مرکب UV وجود دارد که هر دو می‌توانند در ماشین‌های مختص UV یا ماشین‌های دو منظوره استفاده شوند:

 Classic UV Ink (مرکب UV کلاسیک) .1

نوع تکامل‌یافته و قابل پیش‌بینی بوده که از سال ۱۹۷۰ به‌طور پیوسته توسط چاپخانه‌داران مصرف می‌شود. ویژگی‌ها:

• چه همراه پوشش ورنی و چه بدون پوشش، قابل استفاده هستند
• بر روی طیف وسیعی از سطوح و جنس‌های متفاوت قابل چاپ‌اند
• ماشین چاپ به‌طور اختصاصی جهت چاپ UV ساخته شده و از مواد اولیه مشخص جهت کارآیی و راندمان بهینه استفاده می‌شود

 Hybrid / Non-Classic UV Ink (مرکب UV هیبرید).2 

این مرکب‌ها دوگانه هستند. ویژگی‌ها:

• بایستی با یک پوشش ورنی UV در حین چاپ استفاده شوند
• در بعضی موارد می‌توانند با نوردهای افست معمولی نیز استفاده شوند
• بعضی انواع نیاز به لاستیک و نوردهای مخصوص (Combi) دارند
• خشک‌کن UV یا هوای گرم/IR در انتهای ماشین و پس از آخرین واحد چاپ مورد نیاز است

گاهی بسته به پوشش مرکب و سرعت ماشین، استفاده از خشک‌کن‌های بین برج‌های ماشین چاپ نیز ضروری به نظر می‌رسد.

 انواع ماشین‌های چاپ UV

ماشین‌های چاپ UV به‌طور اختصاصی فقط برای چاپ UV طراحی و ساخته می‌شوند، یا دو منظوره هستند که برای چاپ افست UV یا چاپ افست معمولی قابل استفاده باشند.

 ماشین‌های اختصاصی UV

در ماشین‌هایی که فقط چاپ UV انجام می‌دهند:

• زمانی صرف شستن ماشین برای تعویض مرکب نمی‌شود
• مرکب UV در معرض هوا روی نوردها خشک نمی‌شود
• انجام یک پروسه (چاپ با مرکب UV) راندمان تولید را بالا می‌برد
• هزینه مرکب و مواد اولیه بالاتر از مرکب معمولی است

 ماشین‌های هیبرید (دو منظوره)

در ماشین‌های هیبرید که هم مرکب‌های معمولی (پایه روغنی) و هم مرکب‌های UV استفاده می‌شوند:

• نوردها هر بار برای کارهای مختلف باید تنظیم شوند
• برای تعویض مرکب‌ها به‌طور کامل شسته شوند
• تعویض‌ها علاوه بر زمان زیاد، کاری دشوار است
• برای انواع چاپ تجاری، بسته‌بندی و بر روی تمام سطوح قابل استفاده و مطلوب هستند

 برای آشنایی با ماشین‌های چاپ افست، به صفحه ماشین‌آلات چاپ افست مراجعه کنید.

 سیستم هیبرید و تکامل آن

سیستم چاپ افست به روش UV با رونق گرفتن مرکب‌های هیبرید و بهسازی سیستم‌های پوشش ورنی، در حال باز کردن جای خود در سیستم افست ورقی است.

 نسل اول مرکب‌های هیبرید

پیش از این، چاپ UV به چاپکاران جسور و پر تلاش و با تجربه محول می‌شد. بسیاری از چاپکاران افست ورقی، اولین تجربه‌شان را در زمینه چاپ UV در قالب واحد پوشش UV فلکسو در انتهای ماشین چاپ تجربه کرده‌اند.

نسل اول مرکب‌های UV هیبرید، مخلوطی از مرکب‌های معمولی و اجزای UV بودند (به همین دلیل «هیبرید» به معنای دوگانه یا مختلط نامیده شد) که حاوی آغازگرهای نوری (Photoinitiators) به عنوان عنصر اصلی جهت خشک‌شدن مرکب در اثر تابش اشعه UV بودند.

 نسل جدید مرکب‌های هیبرید

امروزه آخرین نسل از مرکب‌های UV هیبرید با درجه خلوص بالا تولید می‌شود که در آن دیگر اثری از اجزای تشکیل‌دهنده مرکب‌های معمولی وجود ندارد. اگرچه واژه «هیبرید» همچنان استفاده می‌شود، اما این مربوط به سازگاری این مرکب‌ها با نوردها و داروهای استفاده‌شده برای مرکب‌های معمولی است و ربطی به اجزای تشکیل‌دهنده مرکب ندارد.

 مزایای سیستم چاپ UV

• درخشندگی و براقیت فوق‌العاده
• امکان چاپ بر روی مواد مختلفی: از فیلم‌های پلیمری نازک تا ورق‌های فلزی ضخیم
• امکان جابجایی، برش و دایکات ورق‌ها بلافاصله بعد از چاپ
• افزایش میزان خروجی ماشین (بدون زمان خشک‌شدن)
• مقاومت بیشتر جلد مجلات در مقابل سایش
• تحویل ورق‌های بادوام‌تر

 برای درک بهتر کاربرد چاپ UV در صنعت بسته‌بندی، مقاله ویژگی‌های یک بسته‌بندی خوب را بخوانید.

 لامپ‌های UV و انرژی گرمایی

یکی از چالش‌های اصلی چاپ UV، کنترل و مهار انرژی حرارتی است که در اثر کار لامپ‌های UV به وجود می‌آید.

لامپ‌های کوارتز UV

در لامپ‌های UV کوارتز رایج، وقتی برق در مدار جریان می‌یابد، جیوه به پلاسما تبدیل می‌شود که در نتیجه پلاسما اشعه UV از خود ساطع می‌کند.

ویژگی‌ها:

• مرکب‌های UV نیاز به دوز شدیدی از انرژی UV دارند
• پلیمریزاسیون و واکنش شیمیایی در کسری از ثانیه اتفاق می‌افتد
• لامپ‌های کوارتز قبل از حرکت ماشین نیاز به زمان گرم‌شدن دارند
• فعال‌کردن لامپ و زمان شروع چاپ باید هماهنگ باشد
• لامپ‌ها در زمانی که ماشین بر روی چاپ نیست نباید فعال باشند
• مقدار قابل توجهی گاز ازن تولید می‌کنند که وارد محیط می‌شود

 لامپ‌های LED UV: نقطه عطف جدید

ابداع LED (Light Emitting Diode) نقطه عطف پژوهش‌ها در ارتباط با سیستم UV به شمار می‌رود.

مزایای لامپ‌های LED UV:

وضعیت فعلی:

• تعدادی از تولیدکنندگان سیستم‌های چاپ UV در حال پژوهش برای تولید لامپ‌های LED UV هستند
• کمپانی Ryobi در حال عرضه تجاری این لامپ‌هاست
• کمپانی مرکب‌سازی Toyo در زمینه تولید مرکب‌های اختصاصی جهت لامپ‌های LED UV همراهی می‌کند
• Ryobi از لامپ‌های LED ۳۶۵ نانومتر ساخت شرکت پاناسونیک استفاده می‌کند

چالش فعلی LED UV:

• این لامپ‌ها فقط یک طول موج UV تولید می‌کنند (معمولا ۳۶۵ یا ۳۹۵ نانومتر)
• مرکبی با فرمولاسیون خاص می‌طلبند که با این طیف نوری هماهنگ باشد
• هنوز تردید وجود دارد که آیا LED UV می‌تواند انرژی مورد نیاز جهت خشک‌کردن مرکب سفید و ورنی UV را نیز تأمین کند یا خیر

 برای آشنایی با استانداردهای محیط چاپخانه از جمله دما و تهویه، مقاله استاندارد محیط چاپخانه را مطالعه کنید.

 مقابله با گرمای UV

به‌خاطر انرژی زیادی که در خلال تابش اشعه UV منتقل می‌شود، حرارت زیادی به وجود می‌آید که باید آن را از بین برد. اگر این حرارت به‌وسیله یک سیستم خنک‌کننده از بین نرود، سطح چاپ‌شونده را به حدی گرم می‌کند که در هنگام تماس دست را می‌سوزاند.

 سیستم‌های خنک‌کننده

• سیستم آب سرد: هم ماشین چاپ و هم اتاقک مربوط به لامپ UV را خنک می‌کند
• دریچه گردان خودکار: بر روی لامپ UV تعبیه شده و در زمانی که ماشین از حرکت می‌ایستد، بسته شده و سطوح چاپ‌شونده را در مقابل حرارت حفظ می‌کند
• خنک‌کردن غلاف لامپ: غلاف بیرونی پوشاننده لامپ UV به‌طور کامل با آب سرد خنک می‌شود

 رفلکتورها

رفلکتورها بخش مهمی از سیستم UV را تشکیل می‌دهند:

• لامپ‌های UV کوارتز بین ۴۵ تا ۵۰ درصد از انرژی UV را به سطح چاپ‌شونده منتقل می‌کنند
• رفلکتورهایی که لامپ UV را احاطه کرده‌اند، مابقی انرژی UV را به سطح چاپ‌شونده هدایت می‌کنند
• در بسیاری از سیستم‌ها (مانند Nordson, IST, Grafix, GEW, Eltosh) رفلکتورها توسط مواد چندرنگی پوشیده شده‌اند که برای انتقال بهینه انرژی UV و جذب انرژی حرارتی مادون قرمز عمل می‌کنند

 سیستم‌های نوین خنک‌کننده و کم‌مصرف

 ارتقا با نیتروژن

GEW بر این مدعاست که تمام سیستم‌های UV این کمپانی قابلیت ارتقا جهت کارکردن با نیتروژن را دارند. با جایگزینی نیتروژن به جای اکسیژن:

• راندمان کار در پروسه خشک‌شدن مرکب به‌خوبی بالا می‌رود
• انرژی کمتری مورد نیاز است
• گرمای انتقال‌یافته به ورق چاپی به حداقل می‌رسد

جمع‌بندی

چاپ افست UV یکی از پیشرفته‌ترین تکنیک‌های چاپ ورقی است که با ترکیب مرکب‌های UV، لامپ‌های LED نسل جدید و سیستم‌های خنک‌کننده هوشمند، به مرحله‌ای از بلوغ و پایداری رسیده است. بهسازی و اصلاح در طراحی واحدهای خشک‌کن UV به چاپکاران کمک کرده که پروسه چاپ را هم با راندمان انرژی بالا و هم با اپراتوری آسان به انجام برسانند.

 برای آشنایی با سایر روش‌های چاپ و مقایسه آن‌ها، به راهنمای جامع روش‌های چاپ مراجعه کنید.