УФ-краски. Радикальные и катионные

Существуют два принципиально различающихся вида реакции фотополимеризации — радикальный и катионный, и два типа УФ-отверждаемых лакокрасочных материалов — с радикальным и катионным механизмами отверждения.

Таблица 2. Сравнение катионной и радикальной систем отверждения

Катионная Радикальная
Высокая скорость отверждения Очень высокая скорость отверждения
Окончательная полимеризация после отверждения. Краска полностью закрепляется по истечении некоторого времени — до 6 часов (так называемая темновая полимеризация) Покрытие отверждается практически мгновенно
Очень хорошие печатно-технические свойства при печати на всех типах пленки, на полиамиде или алюминиевой фольге Хорошие печатно-технические свойства на большинстве используемых пленок
Дороже красок радикального типа Дешевле катионных
Полное отсутствие липкости Неполное отсутствие липкости (неполное отверждение)
Твердая красочная пленка Более хрупкая красочная пленка
Низкое поверхностное натяжение запечатываемого материала или щелочность бумаги могут мешать отверждению Независимость процесса отверждения от свойств запечатываемого материала
Малое влияние ингибирования кислородом воздуха на закрепление краски Ингибирование кислородом воздуха, особенно при малой толщине красочного слоя (<0,5 г/м2)
Отсутствие какого-либо остаточного запаха Наличие остаточного запаха
Отсутствие деформации термоусадочных пленок и обтяжных этикеток Возможная деформация термоусадочных пленок и обтяжных этикеток

При радикальном механизме отверждения фотоинициатор поглощает свет и генерирует свободные радикалы; при катионном образуются катионы, которые инициируют полимеризацию. В качестве связующего в радикальных лакокрасочных материалах применяются акрилаты (олигоэфир — или олигоуретанакрилаты), а в катионных — в основном эпоксидные смолы.

Наиболее широкое распространение получили радикальные материалы. Это связано с их меньшей стоимостью по сравнению с катионными, однако у радикальных материалов имеется и ряд существенных недостатков:

  • недостаточная адгезия и стойкость на истирание, особенно при запечатывании различных пленочных материалов для изготовления колбасной оболочки (например, полиамида);
  • наличие остаточного запаха;
  • невозможность их использования для печати пищевой упаковки.

Эти недостатки полностью отсутствуют у катионных УФ-материалов.

Как видно из таблицы, в большинстве случаев радикальные краски обеспечивают качественную печать при невысокой стоимости. Однако для достижения наилучших печатно­технических и потребительских свойств рекомендуется использовать краски катионного типа.

Основными красками УФ-отверждения, используемыми во флексографической печати, являются краски радикальной полимеризации. И здесь стоит отметить основные серии используемых красок:

  • краски для печати самоклеящейся этикетки;
  • краски для печати колбасной оболочки технические;
  • краски для печати термоусадочных рукавов.

Из всего многообразия красок для печати самоклеящихся этикеток стоит выделить краски с высокой пигментацией и хорошей текучестью. Ведь именно эти свойства позволяют печатать высоколиниатурными анилоксовыми валами и получать яркие, контрастные с минимальным растискиванием оттиски и тем самым уменьшать расход краски, мощность УФ-сушек, улучшать адгезию к основе.

Краски для печати по колбасной (полиамидной) оболочке должны отвечать требованиям по адгезии и температурному воздействию, так как сначала производят печать, а потом набивают оболочку и варят в кипящей воде.

Краски для печати термоусадочной пленки должны быть пластичными (термоусадка может быть на 70% от первоначальных размеров), высокопигментированными и реактивными, поскольку УФ-сушки выделяют большое количество ИК-излучения и при печати могут деформировать пленку.

Виды УФ-отверждения

УФ-отверждение разделяют на радикальное и катионное, причем последнее наиболее часто применяется при обработке пластмасс и в металлообрабатывающей промышленности для окрашивания трехмерных деталей (табл. 2). В техническом плане для окрашивания металла и пластмасс лучше подходят УФ-краски радикального отверждения, так как они в большинстве случаев имеют лучшую реактивность и поэтому быстрее отверждаются. Радикальные УФ-краски, как прозрачные, так и цветные, позволяют получить большую толщину сухого слоя, что для катионных систем часто невозможно. К тому же стоимость радикальных УФ-систем значительно ниже катионных. Как показали исследования, без дополнительной сушки катионные УФ-покрытия склонны к образованию пузырей на металле. Несмотря на это, катионные системы имеют свое преимущество — безупречную адгезию к различным подложкам, грунтованным поверхностям и даже таким проблемным металлам, как никель. Радикальные системы не могут обеспечить такой адгезии. Отвержденная пленка катионного УФ-покрытия не содержит низкомолекулярных соединений и совершенно не имеет запаха.