UV インク印刷における結晶化の課題
UV- 硬化型印刷インクには光開始剤が含まれており、温度変動時に壁面で結晶化する可能性があります。 PFA ヒーターの平滑度は、結晶の接着強度とその後のインクの流れの乱れを決定します。 18 のデジタル印刷施設からの定量分析により、Ra 0.1µm の PFA 表面は Ra 0.8µm の表面と比較して結晶の付着が 85% 減少し、フィルターの寿命が 2 日から 14 日に延長され、プリントヘッドの詰まりが 70% 減少することが示されています。
結晶の付着メカニズム
光開始剤 (ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノンなど) は、インク温度が 40 度以下に低下すると沈殿します。結晶 (1 ～ 20µm) は、ファンデルワールス力と表面の凹凸との機械的な連動によって表面に付着します。粗い表面 (Ra 0.8µm) では、結晶が谷の中に留まり、インクの流れによる除去に抵抗します (せん断応力 2 ～ 5 Pa)。滑らかな表面 (Ra 0.1μm) では、谷の最大深さは 0.3 ～ 0.5μm で、2μm の結晶を完全に保護するには不十分で、流れによって結晶が除去されます。
結晶の付着力と表面粗さの関係
| 表面粗さ（Ra） | 最大谷深さ (μm) | 結晶付着力 (nN、5μm 結晶) | 結晶除去せん断応力 (Pa) | クリスタルによるインク流量の減少 (%) |
|---|---|---|---|---|
| 0.1µm | 0.3-0.5 | 12 | 1.2 | 2% |
| 0.2µm | 0.6-1.0 | 18 | 1.8 | 5% |
| 0.4µm | 1.2-2.0 | 35 | 3.5 | 15% |
| 0.6µm | 1.8-3.0 | 55 | 5.5 | 30% |
| 0.8µm | 2.5-4.0 | 85 | 8.5 | 50% |
| 1.0µm | 3.0-5.0 | 120 | 12 | 70% |
温度変動の影響
UVインク温度は45度±2度に管理されています。過熱現象 (冷却システムの故障) によりインクが 30 度まで低下し、急速な結晶化を引き起こす可能性があります。壁での結晶成長速度:
| 表面粗さ | 30 度での結晶核生成密度 (結晶/cm2) | 30 度で表面被覆率が 50% になるまでの時間 | 45度に戻ってから晴れるまでの時間 |
|---|---|---|---|
| 0.1µm | 50 | 4時間 | 10分 |
| 0.4µm | 200 | 1時間 | 30分 |
| 0.8µm | 500 | 20分 | 60分（一部のみ） |
滑らかな表面は結晶の成長が少ないだけでなく、結晶が緩く付着しているため、温度が通常に戻ったときにより速く透明になります。
フローせん断と結晶の除去
500 cP の粘度および 0.5 m/s での供給ライン内の UV インクの流れにより、4 ～ 6 Pa の壁せん断応力が生成されます。Ra 0.1μm の表面 (除去応力 1.2 Pa) では、結晶が連続的に掃き落とされます。 Ra 0.8μm の表面 (除去応力 8.5 Pa) では、結晶が付着したままになります。デッドゾーン (低流量) では、滑らかな表面に結晶が蓄積しますが、その速度は遅くなります。
UVインクにおけるPFAの表面安定性
UV- 硬化型インクには、時間の経過とともに PFA を攻撃する可能性がある反応性モノマーと光開始剤が含まれています。 Ra 0.1μm の表面は、化学的にエッチングされる凹凸が少ないため、Ra 0.8μm よりも優れた平滑性を維持します。 45 度の UV インク中で 2000 時間放置すると、Ra 0.1μm が 0.12μm に増加します。谷が拡大するにつれて、Ra 0.8μm は 0.9 ～ 1.1μm に増加します。結晶付着性能の違いは、ヒーターの寿命を通じて持続します。
超平滑 PFA の製造方法-
Ra 0.1µm を達成するには、ダイヤモンド-研磨の圧縮成形が必要です。 Ra 0.02μm の電鋳ニッケル金型により、Ra 0.08-0.12μm の PFA 表面が得られます。押出された PFA は、ダイ ラインとポリマーのメルト フロー効果により、0.4µm 未満の Ra を達成できません。 UV インク サービスの場合は、表面粗さが文書化された圧縮成形 PFA ヒーターを指定してください。
UVインクヒーター仕様ガイド
For UV-curable ink supply lines at 45°C, specify PFA heaters with surface roughness Ra ≤ 0.15µm and maximum valley depth (Rv) ≤ 0.8µm. Require supplier certification of roughness by optical profilometry on production samples. For presses with frequent temperature fluctuations or extended idle periods (weekend shutdowns), specify Ra ≤ 0.1µm. For high-flow systems (>せん断応力が 10 Pa を超える場合、Ra 0.4μm が許容される場合があります。見積もりを依頼する際は、インクの光開始剤のタイプ、動作温度範囲、および流量条件を提供してください。非常に滑らかな PFA (標準より 25-35%) のプレミアムは、フィルタ交換の減少、プリントヘッドの詰まりの減少、大量のデジタル印刷における無駄の削減によって正当化されます。新しい印刷機の設計では、滑らかな表面から剥がれた結晶がプリントヘッドに到達せずにフィルターに落ちる垂直セクションにヒーターを配置します。
