UV-Druckfarben- und Pigmentpastendispersion: Temperaturkontrolliertes Dreiwalzenmahlen
UV-härtende Druckfarben – einschließlich UV-Offset-, UV-Flexodruck- und UV-Siebdruckfarben – stellen eine der anspruchsvollsten Anwendungen in der Pastenverarbeitung dar.
Diese Systeme beinhalten hohe Pigmentbeladungen (oft 15 bis 30 % organische oder anorganische Pigmente), die in reaktive Acryloligomere, Monomere und Photoinitiatoren dispergiert sind.
Um eine brillante optische Dichte, hohen Glanz und gestochen scharfe Punktwiedergabe auf Hochgeschwindigkeitsdruckmaschinen zu erzielen, müssen Pigmentagglomerate auf unter 5 Mikrometer vermahlen werden.
SMIDA entwickelt präzise, intern wassergekühlte Dreiwalzenmühlen, die die intensive laminare Scherung liefern, die für die Dispergierung von UV-Farben erforderlich ist, ohne eine vorzeitige Monomerpolymerisation auszulösen.
Die grundlegende Herausforderung beim UV-Tintenfräsen ist die durch Scherung verursachte Wärme.
Reaktive Acrylatmonomere und freie Radikal-Photoinitiatoren reagieren chemisch empfindlich auf Temperaturspitzen über 45–50 °C, die zu Gelierung in der Mühle und zum Verderben von Chargen führen können.
Bei herkömmlichen, ungekühlten Mühlen oder schlecht gekühlten Kugelmühlen kommt es häufig zu einer Überhitzung hochviskoser Tintenbasen.
Dieser Fachartikel erklärt, wie eine präzise Spaltkontrolle, die Konstruktion interner Hohlkühlwalzen und ein ausgewogener Abstreiferabzug ein optimales Verarbeitungsfenster für UV-Farben schaffen.
Überwindung der thermischen Empfindlichkeit von UV-Monomeren
Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösemittel- oder Mineralölfarben, die durch Oxidation oder Verdunstung trocknen, enthalten UV-Farben keine flüchtigen Lösemittel und bestehen zu 100 % aus reaktiven Feststoffen.
Beim Durchlaufen enger Walzenspalten durch hochviskose Oligomere entsteht durch die intensive mechanische Scherung eine erhebliche Reibungswärme.
Wenn die Oberflächentemperaturen die Aktivierungsschwelle von Photoinitiatoren oder Wärmestabilisatoren überschreiten, beginnen sich lokale Polymerketten auf der Walzenoberfläche zu vernetzen.
Die SMIDA-Dreiwalzenmühlen verwenden Hohlwalzen aus legiertem Stahl oder Keramik, die mit drehbaren Wasseranschlüssen mit zwei Kreisläufen ausgestattet sind und gekühltes Wasser (12–18 °C) zirkulieren lassen, um die Wärme sofort an der Innenwand aufzunehmen.
Entagglomeration feiner organischer Pigmente und Ruß
Phthalocyaninblau, Chinacridonmagenta, Diarylidgelb und hochstrukturierte Ruße bilden dichte, zusammenhängende Agglomerate.
In einer Dreiwalzenmühle erfährt die Farbpaste beim Übertragen über die langsame, mittlere und schnelle Walze einen starken Geschwindigkeitsgradienten (Verhältnis 1:3:9).
Dieser laminare Geschwindigkeitsunterschied erzeugt hohe Dehnungs- und Scherspannungen, die die Pigmentoberflächen mit Monomervehikel benetzen und Cluster sauber aufbrechen.
Nach zwei bis drei kalibrierten Durchgängen sinkt die Partikelgröße konstant auf Hegman 7,5 bis 8 (unter 3 bis 5 Mikrometer).
Auswahl des Schabermessers und Walzenoberflächenschutz
Für den Austrag von hochviskosen UV-Farben ist ein gleichmäßiger, sauberer Abgang von der Walze erforderlich, ohne die Walzenhaut zu beschädigen.
Herkömmliche Klingen aus Federstahl können mikroskopisch kleine Ritzspuren hinterlassen, wenn sie zu fest gegen die Walzen aus Leichtmetall gepresst werden.
Für die Verarbeitung von UV-Farben empfiehlt SMIDA Schaberklingen aus gehärtetem Kohlenstoffstahl oder hochdichtem Verbundpolymer, die auf exakte Fasenwinkel geschliffen sind.
Ausbalancierte Abstreiferhalter gewährleisten einen gleichmäßigen Anpressdruck über die gesamte Walzenlänge und nehmen die klebrige Farbpaste sauber auf, ohne dass es zu lokalen Überhitzungen kommt.
Betriebsparameter für die UV-Tintenfräsung
Prozessparameter | Zielbetriebsfenster | SMIDA Engineering Advantage |
Maximale Schlammtemperatur | unter 40–45 °C während der aktiven Scherung | Doppelte Drehgelenk-Wasserkühlungskanäle |
Ziel Hegman Feinheit | unter 5 μm (Hegman 7,5–8,0) | Wiederholbare Spalteinstellung im Mikrometerbereich |
Viskositätsbereich | 5.000 bis >100.000 mPa·s | Ein starrer Gusseisenrahmen verhindert die Durchbiegung des Spalts. |
Anzahl der Pässe | 2 bis 3 aufeinanderfolgende Durchgänge | Hohe Deagglomerationseffizienz im Einzeldurchgang |
Material für das Abnahmemesser | Präzisionsgeschliffener Stahl / Verbundwerkstoff | Gleichmäßiger Messerdruck verhindert Walzenritzen |
Häufig gestellte Fragen
Warum bildet UV-Farbe manchmal eine Haut oder verdickt sich auf den Walzen der Farbmühle?
Hautbildung entsteht durch übermäßige Oberflächentemperatur, die freie Radikale aktiviert, oder durch intensive UV-Beleuchtung in der Umgebung der Maschine.
Die Walzenoberflächentemperatur sollte durch Kühlwasserzirkulation unter 40 °C gehalten werden. Die Walzenmühle ist vor direkter Sonneneinstrahlung und hochintensiven UV-Werkstattlampen zu schützen.
Kann eine Dreiwalzenmühle metallische UV-Farben (Bronze- oder Aluminiumflocken) verarbeiten?
Ja, aber die Bediener müssen größere Spaltbreiten (typischerweise 20–30 Mikrometer) einstellen, um die Additive zu entklumpen, ohne dass die Metallflocken zu stumpfem Pulver zerkleinert werden.
Durch sorgfältige Spaltkalibrierung bleibt der brillante Metallglanz erhalten, während gleichzeitig ein gleichmäßiger Tintenauftrag erzielt wird.
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Die Herstellung von Premium-UV-Farben erfordert Anlagen, die eine aggressive Scherdispersion mit einer strengen Temperaturregelung in Einklang bringen.
SMIDA fertigt direkt ab Werk Dreiwalzenmühlen und Planeten-Zentrifugalmischer, die nach den Normen CE, ISO 9001, ISO 14001 und ISO 45001 zertifiziert sind.
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