Ofset, fleksografik ve serigrafi baskıda UV ölçümü

Baskı mürekkeplerinin ve kaplamaların UV kürlenmesinde UV dozu, tam kürlenmeyi, yapışmayı ve migrasyonu belirler. Bu nedenle mW/cm² cinsinden irradyans ve mJ/cm² cinsinden doz ölçülür - curelog veya tinyTracker gibi sistem içinden geçen bant radyometreleriyle, kalıcı olarak monte edilmiş hat içi (inline) sensörlerle veya el tipi ölçüm cihazlarıyla. Bu sayede lamba yaşlanmasına ve ekipman değişikliklerine karşın süreç tekrarlanabilir kalır.

UV-reaktif mürekkeplerin ve kaplamaların kürlenmesi, hat içi veya el tipi radyometrelerle ölçülen sabit yoğunluklar gerektirir. UV ölçümü, endüstriyel proseslerde ışınım yoğunluğunu güvence altına alır ve böylece UV tabanlı proseslerde tekrarlanabilirliği ve proses güvenilirliğini garanti eder.

UV ölçümünde, uygulamaya ve baskı prosesine bağlı olarak 3D parçalar, düz substratlar ve esnek ürünler arasında ayrım yapılmalıdır:

UV ofset baskıda mürekkep, baskıdan hemen sonra UV ışınlamayla kürlenir, bu da anında ileri işlemeye imkân tanır. Rulo ofset sistemleri genellikle yüksek hızlarda tekdüze sonuçlar sağlamak için daha yüksek yoğunluklar ve daha büyük ışınlama bölgeleri gerektirir.

UV tipo baskı, doğrudan UV ışınlamayla kürlenen yüksek viskoziteli UV mürekkeplerle kabartma baskı kalıpları kullanır. Noktasal mürekkep transferi ve sınırlı katman kalınlığı nedeniyle nispeten düşük UV dozları yeterlidir.

UV fleksografik baskı, esnek baskı kalıplarına aktarılan düşük viskoziteli, hızlı kürlenen mürekkeplerle çalışır. İnce mürekkep katmanı, kısa kürlenme süreleriyle çok yüksek baskı hızlarına imkân tanır.

UV serigrafi baskıda, macun kıvamındaki mürekkepler ince gözenekli bir elekten geçirilerek kalın mürekkep katmanları oluşturulur. Buna göre, özellikle koyu veya opak renkler için tam kürlenmeyi sağlamak amacıyla yüksek UV yoğunlukları ve uzun ışınlama süreleri gereklidir.

UV mürekkep püskürtmeli (inkjet) baskı, UV LED'ler veya merkür lambalarla anında polimerize edilen sıvı mürekkepler kullanır. Damla uygulaması ve genellikle düşük katman kalınlığı nedeniyle, yüksek hassasiyetle hedeflenmiş, genellikle noktasal UV ışınlama kritik önem taşır.

UV fleksografik baskı için de ofset ve serigrafi baskıdaki aynı ilkeler geçerlidir - ancak rulo hızları daha yüksek ve katmanlar daha ince olduğundan, geçiş başına doz daha küçüktür ve lamba yaşlanması daha çabuk kendini gösterir.

Geçiş sırasındaki tepe irradyans, zaman profili ve entegre doz ile ilgili temel ölçüm sorunu, konveyör sistemleri için UV ölçümü sayfasında ele alınmaktadır.

Yaygın baskı süreçleriyle karşılaştırıldığında tipik baskı ve şerit hızları (m/dak olarak):

• Web ofset, geleneksel baskı süreçleri arasında en hızlı olanıdır (örn. gazete baskısında).
• Fleksografik baskı, esnek ambalaj ve etiketler için maksimum hız sunar.
• Serigrafi baskı, süreç prensibi nedeniyle (elek yoluyla mekanik mürekkep uygulaması) belirgin şekilde daha yavaştır.
• Mürekkep püskürtmeli (inkjet) baskı, endüstriyel uygulamalarda tek geçişli (single-pass) sistemler sayesinde önemli ölçüde yakalamıştır.
• Günümüzde tipo baskı, hemen hemen sadece etiket baskısında kullanılmaktadır ve orta hız aralıklarına atanabilir.

Aşağıdaki tabloda, baskı süreçleri için tipik mürekkep özellikleri, baskı ve şerit hızları (m/dak olarak) ve UV dozu/irradyansına ilişkin bir genel bakış yer almaktadır. Rakamlar, sektörde standart olan ortalama değerlerdir ve büyük ölçüde makine tipine, altlığa, kurutma teknolojisine ve mürekkep uygulamasına bağlıdır.

Film, etiket, esnek ambalaj, shrink sleeve, kağıt veya ince plastik şeritler gibi esnek malzemeler tipik olarak aşağıdaki baskı işlemleri kullanılarak işlenir:

• Fleksografik baskı: ambalaj filmleri, torbalar, etiketler ve oluklu mukavva kaplamaları için sıklıkla kullanılır.
• Mürekkep püskürtmeli baskı (rulodan ruloya): etiket üretiminde ve endüstriyel işaretlemede baskı yapılabilen esnek ortamlar için.
• Web ofset baskı: yüksek baskı adetleri ve hız gerektiren esnek şeritler için.
  Bu işlemler, düşük substrat kalınlıklarına ve dinamik malzeme beslemesine uyarlanmış UV sistemleri gerektirir.

Metal levhalar, cam, ahşap, sert plastikler, karton veya şekillendirilmiş nesneler (örn. tüpler, şişeler) gibi katı, boyutsal olarak kararlı substratlar tercihen aşağıdaki alanlarda basılır:

• Serigrafi (elek baskı): ekranlar, reklam tabelaları, cam gibi sert veya şekillendirilmiş yüzeyler için.
• Tipo baskı: sert substratlar üzerindeki etiketler için.
• Tabaka ofset baskı: sert karton, kutular, metal veya plastik plakalar için.
• Gövde baskısı: örn. şişeler, kutular, kaplar üzerinde.
  Bu substratlar, UV ölçüm cihazlarının hassas konumlandırılmasına izin verir ve özel bir esneklik gerektirmez.

Substrat türüne, yüzey geometrisine ve üretim ortamına bağlı olarak farklı ölçüm yöntemleri kullanılır. Yerleşik iki yaklaşım - renk değiştiren doz ölçüm folyoları ve elektronik UV ölçüm cihazları - uygulamaya bağlı olarak dikkate alınması gereken farklı güçlü yönlere ve sınırlamalara sahiptir.

Renk değiştiren doz ölçüm folyoları:
Bu polimer bazlı filmler, gelen UV ışınımına doz arttıkça yoğunlaşan geri dönüşümsüz bir renk değişimi ile tepki verir. Bunlar özellikle geleneksel sensör teknolojisinin sınırlarına ulaştığı uygulamalar için uygundur - örneğin film, kağıt veya tekstil gibi esnek substratlarda ve hareketli üretim hatları içindeki döner, içbükey veya erişimi zor yüzeylerde. Düşük kalınlıkları ve mekanik esneklikleri sayesinde süreci aksatmadan geniş alanlara uygulanabilirler. Sınırlamalar, salt görsel değerlendirmede mevcuttur.

Bu folyolar özellikle şunlar için uygundur:

• İnce, esnek ve geniş alanlara uygulanabildikleri için esnek substratlar.
• Örneğin ambalaj şeritlerinde olduğu gibi döner, düzensiz veya erişimi zor yüzeyler

Sınırlama: Özel değerlendirme sistemleri olmadan hassas nicel değerlendirme mümkün değildir. Sıcaklık ve çevresel etkiler tepkimeyi etkileyebilir.

UV ölçüm cihazları (radyometreler, sensörler):
Elektronik radyometreler ve sensör sistemleri, UV yoğunluğu ve dozunun yüksek tekrarlanabilirlikle nicel ölçümlerini sağlar. Bu sistemler kalibre edilmiştir ve ulusal standartlara metrolojik olarak izlenebilir. Sensörün konumunun hassas şekilde tanımlanabildiği, sabit substratlı kararlı süreçler için uygundur. Uygulama alanları arasında, süreç izleme için sabit hat içi (inline) sistemler ile bakım ve kalite güvencesi için taşınabilir el tipi ölçüm cihazları bulunur. Dar makine alanlarında sensörün yüksekliği belirleyicidir; hareketli substratlar için curelog gibi hareketli radyometreler ürünle birlikte sistemden geçer.

Klasik UV ölçüm sistemleri özellikle şunlar için uygundur:

• Kararlı destek ve kontrollü konuma sahip katı malzemeler.
• Hat içi (inline) ölçüm sistemleri, el tipi ölçüm cihazları veya periyodik sistem kontrolleri için.
• Kalite açısından kritik uygulamalar için özellikle vazgeçilmezdir.

Kısıtlama: Erişimin olmadığı dar makine alanları, düz, hareketli cihazlar veya kalıcı olarak monte edilmiş hat içi sensörler gerektirir.

Katı substratlar ve 3D bileşenler için UV ölçümü

Ahşap üzerindeki UV kaplamalar mobilya, parke ve iç mekan tasarımı endüstrilerinde kullanılır ve aşınma direncini, kimyasal dirençi ve parlaklık seviyesini iyileştirir. Zorluk, homojen olmayan yüzey yapısında, substratın emiciliğinde ve doğal malzemelerin sıcaklık davranışında yatmaktadır. Bu nedenle UV sistemlerinin, termal hasara veya deformasyona neden olmadan tam olarak gereken dozu vermesi gerekir. Genellikle koordineli UV kürleme ile birden fazla kaplama katmanı (astar, ara kat ve son kat) uygulanır. Substrat büyük formatlı ve esnek değildir.

3D kaplamada, dekoratif ve fonksiyonel yüzey özellikleri elde etmek için uzaysal olarak şekillendirilmiş nesneler (örn. tüketici ürünleri, otomotiv parçaları) UV ile kürlenen kaplamalarla kaplanır. Karmaşık geometri, çok eksenli lamba düzenlemeleri veya uyarlanmış ışınlama karakteristiğine sahip robotik kullanılarak hassas şekilde koordine edilmiş UV ışınlaması gerektirir. Gölge bölgeleri ve yansımalar eşit olmayan doz dağılımına yol açar, bu nedenle UV ölçüm sistemleri veya simülasyon destekli UV düzenleri gereklidir.

Substratlar üç boyutludur ve UV lambasına olan mesafe değişkendir.

Katı substratlar için standart ölçüm cihazları UV ölçümü için uygunken, üç boyutlu ürünler için özel olarak tasarlanmış UV ölçüm cihazları doğrudan yüzeyde ölçüm yapılmasına olanak tanır.

Opsytec, UV irradyansını ve dozunu hassas şekilde belirlemek için kanıtlanmış iki radyometre tasarımı kullanır: UV radyometresi RMD ve yüksek dinamikli konveyör bant radyometresi curelog. İlki, değiştirilebilir, kalibre edilmiş sensörler sayesinde farklı spektral aralıklara ve uygulama gereksinimlerine esnek uyarlanmaya olanak tanır ve günler boyunca doz ölçümü ve kaydını destekler. Curelog ise, sürekli baskı ve kürleme sistemlerinde bulunan hızlı döngülü süreçlerde 2.000 Hz'e kadar örnekleme hızlarıyla kesin ölçümler sunar. Bir bant ölçüm cihazı olarak kompakt ve kablosuzdur.

Opsytec portföyü ayrıca, endüstriyel UV süreçlerinin gereksinimlerine hassas şekilde uyarlanabilen hat içi ve PLC uyumlu sensörler ile özel tasarımlar gibi özel çözümler içerir. Belirli şekle ve uygulamaya uyarlanarak UV ölçümü yalnızca daha hassas hale gelmekle kalmaz, aynı zamanda sürece daha yakın ve tekrarlanabilir hale gelir.

Önemli bir avantaj, sensörün ilgili üretim sürecine mekanik olarak entegrasyonunda yatmaktadır. Difüzör - ışınıma duyarlı giriş yüzeyi - ışınlanacak malzemenin yüzeyine düz ve tam oturacak şekilde tasarlanmıştır. Bu şu şekilde sağlanır:

• Ölçüm tam olarak ilgili ışınlama alanında gerçekleştirilir,
• Eğim açıları, gölge bölgeleri veya saçılan ışık nedeniyle sapma oluşmaz,
• Malzeme yüzeyindeki gerçek ışınım dozu kaydedilir
• Karmaşık ışınlamada (örn. kavisli yüzeylerde) bile gerçekçi bir UV doz ölçümü elde edilir.

Endüstriyel baskıda, spektral emisyonu ilgili kürleme prosesinin gereksinimlerine özel olarak uyarlanmış belirli lamba türleri kullanılır. Kısa dalga UV aralığında karakteristik emisyon çizgilerine sahip cıva buharlı lambalar, UVA spektrumunda spektral genişletme için galyum katkılı lambalar ve dar spektral bant genişliğine ve yüksek enerji verimliliğine sahip modern UV LED sistemleri kullanılmaktadır. UV kaynağının seçimi, baskı mürekkeplerinin ve kaplamaların kimyasal bileşimine olduğu kadar substrat, taşıyıcı hızı ve enerji girdisi gibi prosese özgü parametrelere de bağlıdır.
UV ölçümü için lamba türü bilinmeli ve kalibrasyon laboratuvarına bildirilmelidir. Tipik lambalar şunlardır:

Lejant / Lamba Türleri Detaylı Olarak:

✔ = tipik olarak kullanılır

– = Yaygın bir uygulama değildir

• Düşük basınçlı lamba (düşük basınçlı Hg): Emisyon esas olarak 254 nm'de → Dezenfeksiyon/sterilizasyon.
• Orta basınçlı Hg lamba: Yüksek çıkışa sahip geniş spektrum → ofset baskı, fleksografik baskı ve serigrafi için klasik lambalar.
• Metal halide lambalar: Cıva + metal halidler (Fe, Ga vb.) → kalın tabakalar için UV-A/B içeriğini artırır.
• UV LED: Dar bantlı, verimli, hemen çalışmaya hazır (365–405 nm). Sıcaklığa hassas prosesler için idealdir.
• Eksimer lamba: Yarı-monokromatik VUV/UVC (örn. 172 nm, 222 nm) → matlaştırma, özel polimerizasyon.

Bu kaynak türlerinin her birinin arkasındaki spektrum, doz oranı ve oksijen inhibisyon davranışının temelleri, UV kürleme ve fotopolimerizasyon uygulama sayfasında ele alınmaktadır.