ऑफ़सेट, फ्लेक्सो और स्क्रीन प्रिंटिंग में यूवी मापन

प्रिंटिंग स्याही और कोटिंग की यूवी क्योरिंग (पराबैंगनी उपचारण) में यूवी विकिरण मात्रा (डोज़) संपूर्ण-उपचारण (थ्रू-क्योर), आबंधन और माइग्रेशन को निर्धारित करती है। इसलिए विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) को mW/cm² में और विकिरण मात्रा को mJ/cm² में मापा जाता है – सिस्टम से होकर गुजरने वाले बेल्ट रेडियोमीटर के साथ जैसे curelog या tinyTracker, स्थायी रूप से स्थापित इनलाइन सेंसर के साथ अथवा हाथ में पकड़े जाने वाले उपकरण के साथ। इससे लैंप जीर्णन और उपकरण में परिवर्तन के बावजूद प्रक्रिया पुनरुत्पादनीय बनी रहती है।

यूवी-अभिक्रियाशील स्याही और कोटिंग की क्योरिंग (उपचारण) के लिए निरंतर तीव्रता आवश्यक होती है, जिसे इनलाइन या हाथ में पकड़े जाने वाले रेडियोमीटर से मापा जाता है। यूवी मापन औद्योगिक प्रक्रियाओं में विकिरण तीव्रता को सुनिश्चित करता है और इस प्रकार यूवी-आधारित प्रक्रियाओं में पुनरुत्पादनीयता तथा प्रक्रिया विश्वसनीयता की गारंटी देता है।

यूवी मापन के लिए, अनुप्रयोग और प्रिंटिंग प्रक्रिया के अनुसार 3D पार्ट्स, समतल सब्सट्रेट और लचीले उत्पादों के बीच अंतर किया जाना चाहिए:

यूवी ऑफ़सेट प्रिंटिंग में, स्याही को प्रिंटिंग के तुरंत बाद यूवी विकिरण द्वारा क्योर किया जाता है, जिससे तत्काल आगे की प्रोसेसिंग संभव होती है। वेब ऑफ़सेट सिस्टम को आमतौर पर उच्च गति पर एकसमान परिणाम सुनिश्चित करने के लिए अधिक तीव्रता और बड़े विकिरणन क्षेत्रों की आवश्यकता होती है।

यूवी लेटरप्रेस प्रिंटिंग में उभरी हुई प्रिंटिंग प्लेटों का उपयोग किया जाता है जिनमें अत्यधिक श्यान यूवी स्याही होती है जो प्रत्यक्ष यूवी विकिरणन द्वारा क्योर की जाती है। सीमित स्याही स्थानांतरण और सीमित परत मोटाई के कारण, तुलनात्मक रूप से कम यूवी विकिरण मात्रा पर्याप्त होती है।

यूवी फ्लेक्सोग्राफ़िक प्रिंटिंग में कम श्यानता वाली, तेज़ी से क्योर होने वाली स्याहियों का उपयोग किया जाता है जो लचीली प्रिंटिंग प्लेटों पर स्थानांतरित की जाती हैं। पतली स्याही परत के कारण कम क्योरिंग समय में बहुत उच्च प्रिंटिंग गति संभव होती है।

यूवी स्क्रीन प्रिंटिंग में, गाढ़ी स्याहियों को महीन जाली से दबाकर निकाला जाता है, जिसके परिणामस्वरूप मोटी स्याही परतें बनती हैं। तदनुसार, पूर्ण क्योरिंग सुनिश्चित करने के लिए उच्च यूवी तीव्रता और लंबे एक्सपोज़र समय आवश्यक होते हैं - विशेष रूप से गहरे या अपारदर्शी रंगों के लिए।

यूवी इंकजेट प्रिंटिंग में तरल स्याहियों का उपयोग किया जाता है जिन्हें यूवी LED या मरकरी लैंप द्वारा तुरंत पॉलिमराइज़ किया जाता है। बूंद के अनुप्रयोग और अक्सर कम परत मोटाई के कारण, उच्च परिशुद्धता के साथ लक्षित, आमतौर पर बिंदुवत यूवी विकिरणन महत्वपूर्ण होता है।

ऑफ़सेट और स्क्रीन प्रिंटिंग की तरह ही यूवी फ्लेक्सो प्रिंटिंग पर भी यही सिद्धांत लागू होता है – लेकिन वेब गति अधिक होती है और परतें पतली होती हैं, इसलिए प्रति पास विकिरण मात्रा कम होती है और लैंप जीर्णन जल्दी सामने आता है।

पास के दौरान अंतर्निहित मापन समस्या – शिखर विकिरण तीव्रता, कालिक प्रोफ़ाइल और समाकलित विकिरण मात्रा – को पृष्ठ कन्वेयर सिस्टम के लिए यूवी मापन पर शामिल किया गया है।

सामान्य मुद्रण प्रक्रियाओं की तुलना में विशिष्ट प्रिंट और वेब गति (m/min में):

• वेब ऑफ़सेट सबसे तेज़ पारंपरिक मुद्रण प्रक्रिया है (उदाहरण के लिए समाचार पत्र मुद्रण में)।
• फ्लेक्सोग्राफिक मुद्रण लचीली पैकेजिंग और लेबल के लिए अधिकतम गति प्रदान करता है।
• प्रक्रिया सिद्धांत (मेश के माध्यम से यांत्रिक स्याही अनुप्रयोग) के कारण स्क्रीन प्रिंटिंग काफी धीमी है।
• औद्योगिक अनुप्रयोगों में सिंगल-पास सिस्टम की बदौलत इंकजेट प्रिंटिंग ने काफी बढ़त हासिल की है।
• आज, लेटरप्रेस मुद्रण का उपयोग लगभग विशेष रूप से लेबल मुद्रण में किया जाता है और इसे मध्यम गति सीमा में वर्गीकृत किया जा सकता है।

निम्नलिखित तालिका में मुद्रण प्रक्रियाओं के लिए विशिष्ट स्याही गुणों, प्रिंट और वेब गति (m/min में) तथा यूवी विकिरण मात्रा/विकिरण तीव्रता का अवलोकन दिया गया है। ये आंकड़े उद्योग-मानक औसत मूल्य हैं और मशीन प्रकार, सब्सट्रेट, शुष्कन तकनीक और स्याही अनुप्रयोग पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं।

फिल्म, लेबल, फ्लेक्सिबल पैकेजिंग, श्रिंक स्लीव्स, कागज़ या पतली प्लास्टिक वेब जैसी लचीली सामग्रियों को आमतौर पर निम्नलिखित प्रिंटिंग प्रक्रियाओं से संसाधित किया जाता है:

• फ्लेक्सोग्राफिक प्रिंटिंग: पैकेजिंग फिल्मों, बैगों, लेबलों और नालीदार कार्डबोर्ड कोटिंग के लिए अक्सर उपयोग की जाती है।
• इंकजेट प्रिंटिंग (रोल-टू-रोल): लेबल उत्पादन और औद्योगिक मार्किंग में प्रिंट करने योग्य लचीले मीडिया के लिए।
• वेब ऑफसेट प्रिंटिंग: उच्च प्रिंट रन और गति वाली लचीली वेब के लिए।
  इन प्रक्रियाओं के लिए ऐसे यूवी सिस्टम की आवश्यकता होती है जो कम सब्सट्रेट मोटाई और गतिशील सामग्री फीड के अनुकूल हों।

धातु शीट, कांच, लकड़ी, कठोर प्लास्टिक, कार्डबोर्ड या आकार वाली वस्तुओं (जैसे ट्यूब, बोतलें) जैसे ठोस, आकार में स्थिर सब्सट्रेट को प्राथमिकता से निम्नलिखित क्षेत्रों में प्रिंट किया जाता है:

• स्क्रीन प्रिंटिंग: डिस्प्ले, विज्ञापन साइन बोर्ड, कांच जैसी कठोर या आकार वाली सतहों के लिए।
• लेटरप्रेस प्रिंटिंग: कठोर सब्सट्रेट पर लेबल के लिए।
• शीट-फेड ऑफसेट प्रिंटिंग: कठोर कार्डबोर्ड, कार्टन, धातु या प्लास्टिक प्लेटों के लिए।
• बॉडी प्रिंटिंग: जैसे बोतलों, डिब्बों, कंटेनरों पर।
  ये सब्सट्रेट यूवी मापन उपकरणों की सटीक स्थिति निर्धारण की अनुमति देते हैं और इनके लिए किसी विशेष लचीलेपन की आवश्यकता नहीं होती।

सब्सट्रेट प्रकार, सतह ज्यामिति और उत्पादन वातावरण के आधार पर विभिन्न मापन विधियों का उपयोग किया जाता है। दो स्थापित दृष्टिकोण - रंग-परिवर्तक विकिरण मात्रा मापन फिल्में और इलेक्ट्रॉनिक यूवी मापन उपकरण - की अलग-अलग शक्तियाँ और सीमाएँ हैं जिन्हें अनुप्रयोग के अनुसार ध्यान में रखना आवश्यक है।

रंग-परिवर्तक विकिरण मात्रा मापन फिल्में:
ये पॉलिमर-आधारित फिल्में आपतित यूवी विकिरण पर एक अपरिवर्तनीय रंग परिवर्तन के साथ प्रतिक्रिया करती हैं जो विकिरण मात्रा बढ़ने के साथ अधिक तीव्र हो जाता है। ये विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं जहाँ पारंपरिक सेंसर तकनीक अपनी सीमा तक पहुँच जाती है - उदाहरण के लिए फिल्म, कागज़ या वस्त्र जैसे लचीले सब्सट्रेट पर, साथ ही चलती उत्पादन लाइनों के भीतर घूमने वाली, अवतल या पहुँच में कठिन सतहों पर। अपनी कम मोटाई और यांत्रिक लचीलेपन के कारण, इन्हें प्रक्रिया को बाधित किए बिना बड़े क्षेत्रों में लगाया जा सकता है। शुद्ध रूप से दृश्य मूल्यांकन में सीमाएँ मौजूद हैं।

ये फिल्में विशेष रूप से इनके लिए उपयुक्त हैं

• लचीले सब्सट्रेट, क्योंकि ये पतली, मोड़ने योग्य होती हैं और बड़े क्षेत्रों में लगाई जा सकती हैं।
• घूमने वाली, अनियमित या पहुँच में कठिन सतहें, उदाहरण के लिए पैकेजिंग वेब में

सीमा: विशेष मूल्यांकन प्रणालियों के बिना कोई सटीक मात्रात्मक मूल्यांकन नहीं। तापमान और पर्यावरणीय प्रभाव प्रतिक्रिया को प्रभावित कर सकते हैं।

यूवी मापन उपकरण (विकिरणमापी, सेंसर):
इलेक्ट्रॉनिक विकिरणमापी और सेंसर प्रणालियाँ उच्च पुनरुत्पादनीयता के साथ यूवी तीव्रता और विकिरण मात्रा के मात्रात्मक माप प्रदान करती हैं। ये प्रणालियाँ अंशांकित होती हैं और राष्ट्रीय मानकों के अनुरेखणीय होती हैं। ये स्थिर प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त हैं जिनमें सब्सट्रेट स्थिर रहते हैं और जहाँ सेंसर की स्थिति सटीक रूप से परिभाषित की जा सकती है। अनुप्रयोग क्षेत्रों में प्रक्रिया अनुवीक्षण के लिए स्थिर इनलाइन प्रणालियाँ और रखरखाव व गुणवत्ता आश्वासन के लिए मोबाइल हाथ में पकड़े जाने वाले मापन उपकरण दोनों शामिल हैं। संकुचित मशीन क्षेत्रों में सेंसर की ऊँचाई निर्णायक होती है; चलते सब्सट्रेट के लिए, curelog जैसे यात्रा करने वाले विकिरणमापी उत्पाद के साथ प्रणाली से गुज़रते हैं।

क्लासिक यूवी मापन प्रणालियाँ विशेष रूप से इनके लिए उपयुक्त हैं

• स्थिर समर्थन और नियंत्रित स्थिति वाले ठोस पदार्थ।
• इनलाइन मापन प्रणालियाँ, हाथ में पकड़े जाने वाले मापन उपकरण या नियमित प्रणाली जाँच के लिए।
• गुणवत्ता-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से अपरिहार्य।

सीमा: पहुँच रहित संकुचित मशीन स्थानों के लिए सपाट, यात्रा करने वाले उपकरण या स्थायी रूप से स्थापित इनलाइन सेंसर की आवश्यकता होती है।

ठोस सब्सट्रेट और 3D घटकों के लिए यूवी मापन

लकड़ी पर यूवी कोटिंग का उपयोग फर्नीचर, पार्केट और इंटीरियर डिज़ाइन उद्योगों में किया जाता है और यह घर्षण प्रतिरोध, रासायनिक प्रतिरोध और चमक स्तर में सुधार करता है। चुनौती असमान सतह संरचना, सब्सट्रेट की अवशोषण क्षमता और प्राकृतिक पदार्थों के तापमान व्यवहार में है। इस प्रकार यूवी प्रणालियों को थर्मल क्षति या विरूपण के बिना सटीक आवश्यक विकिरण मात्रा प्रदान करनी चाहिए। समन्वित यूवी क्योरिंग (उपचारण) के साथ अक्सर कोटिंग की कई परतें (प्राइमर, मध्यवर्ती और टॉप कोट) लगाई जाती हैं। सब्सट्रेट बड़े आकार का और अलचीला है।

3D कोटिंग में, अलंकारिक और कार्यात्मक सतह गुणों को प्राप्त करने के लिए स्थानिक रूप से आकार दी गई वस्तुओं (उदाहरण के लिए उपभोक्ता सामान, ऑटोमोटिव भाग) को यूवी-क्योरिंग कोटिंग के साथ कोट किया जाता है। जटिल ज्यामिति के लिए बहु-अक्ष लैंप व्यवस्था या अनुकूलित विकिरणन विशेषताओं वाली रोबोटिक्स का उपयोग करते हुए सटीक रूप से समन्वित यूवी विकिरणन आवश्यक है। छाया क्षेत्र और परावर्तन असमान विकिरण मात्रा वितरण की ओर ले जाते हैं, इसलिए यूवी मापन प्रणालियाँ या सिमुलेशन-समर्थित यूवी लेआउट आवश्यक हैं।

सब्सट्रेट त्रिविमीय (थ्री-डायमेंशनल) होते हैं और यूवी लैंप की दूरी परिवर्तित होती रहती है।

ठोस सब्सट्रेट के लिए, यूवी मापन हेतु मानक मापन उपकरण उपयुक्त होते हैं, जबकि त्रिविमीय उत्पादों के लिए, अनुकूलित यूवी मापन उपकरण सतह पर सीधे मापन की अनुमति देते हैं।

यूवी विकिरण तीव्रता और विकिरण मात्रा को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए Opsytec दो सिद्ध विकिरणमापी डिज़ाइनों का उपयोग करता है: यूवी विकिरणमापी RMD और उच्च गतिशील कन्वेयर बेल्ट विकिरणमापी curelog। पहला विकल्प, विनिमेय, अंशांकित सेंसर के कारण विभिन्न वर्णक्रमीय परिसरों और अनुप्रयोग आवश्यकताओं के अनुरूप लचीले अनुकूलन की अनुमति देता है और कई दिनों तक विकिरण मात्रा मापन और रिकॉर्डिंग का समर्थन करता है। दूसरी ओर, curelog निरंतर मुद्रण और क्योरिंग (उपचारण) प्रणालियों जैसी तेज़-चक्रीय प्रक्रियाओं में 2,000 Hz तक की प्रतिचयन दर के साथ सटीक माप प्रदान करता है। एक टेप मापन उपकरण के रूप में, यह कॉम्पैक्ट और वायरलेस है।

Opsytec के पोर्टफोलियो में अनुकूलित विशेष समाधान भी शामिल हैं - जैसे इनलाइन और PLC-संगत सेंसर के साथ-साथ विशेष डिज़ाइन - जिन्हें औद्योगिक यूवी प्रक्रियाओं की आवश्यकताओं के अनुसार सटीक रूप से तैयार किया जा सकता है। विशिष्ट आकार और अनुप्रयोग के अनुकूलन से, यूवी मापन न केवल अधिक सटीक हो जाता है, बल्कि प्रक्रिया के अधिक निकट और पुनरुत्पादनीय भी हो जाता है।

एक प्रमुख लाभ संबंधित उत्पादन प्रक्रिया में सेंसर के यांत्रिक एकीकरण में निहित है। डिफ्यूज़र - विकिरण-संवेदी प्रवेश सतह - को इस तरह डिज़ाइन किया गया है कि यह विकिरणित किए जाने वाले पदार्थ की सतह पर समतल और आकार-अनुरूप रूप से बैठता है। यह सुनिश्चित करता है कि:

• मापन सटीक रूप से संबंधित विकिरणन क्षेत्र में किया जाता है,
• झुकाव कोण, छाया क्षेत्र या प्रकीर्णित प्रकाश के कारण कोई विचलन नहीं होता,
• पदार्थ की सतह पर वास्तविक विकिरण मात्रा दर्ज की जाती है
• जटिल विकिरणन (उदाहरण के लिए वक्रित सतहों के साथ) में भी एक यथार्थवादी यूवी विकिरण मात्रा मापन प्राप्त किया जाता है।

औद्योगिक मुद्रण में विशिष्ट प्रकार के लैंप उपयोग किए जाते हैं जिनका वर्णक्रमीय उत्सर्जन संबंधित क्योरिंग (उपचारण) प्रक्रिया की आवश्यकताओं के अनुसार विशेष रूप से तैयार किया जाता है। लघु-तरंग यूवी परिसर में विशिष्ट उत्सर्जन रेखाओं वाले मरकरी वाष्प लैंप, यूवीए वर्णक्रम में वर्णक्रमीय विस्तार हेतु गैलियम-डोपित लैंप, तथा संकीर्ण वर्णक्रमीय बैंडविड्थ एवं उच्च ऊर्जा दक्षता वाले आधुनिक यूवी LED सिस्टम उपयोग किए जाते हैं। यूवी स्रोत का चुनाव मुद्रण स्याहियों और कोटिंग्स की रासायनिक संरचना के साथ-साथ सब्सट्रेट, कन्वेयर गति और ऊर्जा निवेश जैसे प्रक्रिया-संबंधी मापदंडों पर भी निर्भर करता है।
यूवी मापन के लिए, लैंप के प्रकार को ज्ञात होना चाहिए और अंशांकन प्रयोगशाला को सूचित किया जाना चाहिए। विशिष्ट लैंप इस प्रकार हैं:

लीजेंड / लैंप प्रकार विस्तार से:

✔ = सामान्यतः प्रयुक्त

– = सामान्य अनुप्रयोग नहीं

• निम्न-दाब लैंप (निम्न-दाब Hg): मुख्यतः 254 nm पर उत्सर्जन → विसंक्रमण/स्टरलाइज़ेशन।
• मध्यम-दाब Hg लैंप: उच्च आउटपुट के साथ विस्तृत स्पेक्ट्रम → ऑफ़सेट प्रिंटिंग, फ्लेक्सो प्रिंटिंग और स्क्रीन प्रिंटिंग के लिए क्लासिक लैंप।
• मेटल हैलाइड लैंप: मरकरी + मेटल हैलाइड्स (Fe, Ga आदि) → मोटी परतों के लिए UV-A/B अंश बढ़ाते हैं।
• यूवी LED: संकीर्ण-बैंड, दक्ष, तत्काल आरंभ के लिए तैयार (365–405 nm)। तापमान-संवेदी प्रक्रियाओं के लिए आदर्श।
• एक्साइमर लैंप: क्वासी-मोनोक्रोमैटिक VUV/UVC (उदाहरण के लिए 172 nm, 222 nm) → मैटिंग, विशेष पॉलीमराइज़ेशन।

इन सभी स्रोत प्रकारों के पीछे स्पेक्ट्रम, विकिरण मात्रा दर और ऑक्सीजन अवरोधन व्यवहार की मूल बातें अनुप्रयोग पृष्ठ यूवी क्योरिंग और फोटोपॉलीमराइज़ेशन पर विस्तार से दी गई हैं।