Dispersione di inchiostri e paste di pigmenti per stampa UV: fresatura a tre rulli a temperatura controllata.
Gli inchiostri da stampa a polimerizzazione UV, comprese le formulazioni per la stampa offset UV, flessografica UV e serigrafica UV, rappresentano una delle applicazioni più impegnative nella lavorazione delle paste.
Questi sistemi incorporano elevate concentrazioni di pigmenti (spesso dal 15% al 30% di pigmenti organici o inorganici) dispersi in oligomeri acrilici reattivi, monomeri e fotoiniziatori.
Per ottenere una densità ottica brillante, un'elevata lucentezza e una riproduzione nitida dei punti su macchine da stampa ad alta velocità, gli agglomerati di pigmento devono essere macinati al di sotto dei 5 micron.
SMIDA progetta laminatoi a tre rulli di precisione, raffreddati internamente ad acqua, che forniscono l'intenso taglio laminare necessario per disperdere gli inchiostri UV senza innescare la polimerizzazione prematura del monomero.
La sfida fondamentale nella fresatura con inchiostro UV è il calore indotto dallo sforzo di taglio.
I monomeri acrilici reattivi e i fotoiniziatori a radicali liberi sono chimicamente sensibili ai picchi termici superiori a 45-50 °C, che possono causare la gelificazione all'interno del mulino e il deterioramento dei lotti.
I mulini standard non raffreddati o i mulini a sfere con raffreddamento inadeguato surriscaldano frequentemente le basi di inchiostro ad alta viscosità.
Questo articolo tecnico spiega come il controllo preciso dello spazio tra i rulli, la progettazione interna a rulli di raffreddamento cavi e il bilanciamento del raschiatore creino una finestra di lavorazione ottimale per gli inchiostri UV.
Superare la sensibilità termica dei monomeri UV
A differenza degli inchiostri convenzionali a base di solventi o oli minerali che si asciugano per ossidazione o evaporazione, gli inchiostri UV non contengono solventi volatili e rimangono solidi reattivi al 100%.
Quando gli oligomeri ad alta viscosità passano attraverso le strette strozzature dei rulli, l'intensa sollecitazione di taglio meccanico genera un notevole calore da attrito.
Se le temperature superficiali superano la soglia di attivazione dei fotoiniziatori o degli stabilizzatori termici, le catene polimeriche localizzate iniziano a reticolare sulla superficie del rullo.
I laminatoi a tre rulli SMIDA utilizzano rulli cavi in acciaio legato o ceramica dotati di raccordi rotativi ad acqua a doppio circuito, che fanno circolare acqua refrigerata (12–18 °C) per assorbire immediatamente il calore sulla superficie interna.
Deagglomerazione di pigmenti organici fini e nerofumo
I blu di ftalocianina, i magenta di chinacridone, i gialli diarilidici e i neri di carbonio ad alta struttura formano agglomerati compatti e coesi.
In un laminatoio a tre rulli, la pasta d'inchiostro subisce un elevato gradiente di velocità (rapporto 1:3:9) durante il trasferimento attraverso i rulli lento, centrale e veloce.
Questo differenziale di velocità laminare genera elevate sollecitazioni di allungamento e di taglio che bagnano le superfici del pigmento con il veicolo monomerico e disgregano nettamente gli aggregati.
Entro due o tre passaggi calibrati, la dimensione delle particelle si riduce costantemente a valori Hegman compresi tra 7,5 e 8 (inferiori a 3-5 micron).
Selezione della lama raschiante e protezione della superficie del rullo
L'erogazione di inchiostri UV ad alta viscosità richiede un distacco fluido e pulito dal rullo di stampa, senza danneggiare la superficie del rullo stesso.
Le tradizionali lame in acciaio armonico possono lasciare segni microscopici se serrate troppo contro i rulli in lega.
Per la lavorazione con inchiostri UV, SMIDA raccomanda l'utilizzo di lame raschiatrici in acciaio al carbonio temprato o in polimero composito ad alta densità, affilate con angoli di smusso precisi.
I supporti raschianti bilanciati assicurano una pressione di contatto uniforme su tutta la lunghezza del rullo, raccogliendo in modo pulito la pasta di inchiostro appiccicosa senza punti di surriscaldamento localizzati.
Parametri operativi della fresatura a inchiostro UV
Parametro di processo | Finestra operativa target | Vantaggio ingegneristico di SMIDA |
Temperatura massima della sospensione | al di sotto di 40–45 °C durante il taglio attivo | Canali di raffreddamento ad acqua a doppia unione rotante |
Finezza di Hegman Target | inferiore a 5 μm (Hegman 7,5–8,0) | Regolazione ripetibile del gap a livello micrometrico |
Intervallo di viscosità | Da 5.000 a >100.000 mPa·s | Il telaio rigido in ghisa resiste alla flessione dello spazio vuoto |
Numero di passaggi | Da 2 a 3 passaggi consecutivi | Elevata efficienza di deagglomerazione in un unico passaggio |
Materiale per coltello di prelievo | acciaio rettificato di precisione / composito | Anche una pressione uniforme del coltello impedisce la formazione di graffi con il rullo |
Domande frequenti
Perché a volte l'inchiostro UV si indurisce o si addensa sui rulli del mulino?
La formazione di pellicola superficiale è causata da temperature superficiali eccessive che attivano i radicali liberi o da un'intensa illuminazione UV ambientale intorno alla macchina.
Mantenere la temperatura della superficie dei rulli al di sotto dei 40 °C mediante la circolazione di acqua refrigerata e proteggere il mulino dalla luce solare diretta o da lampade UV ad alta intensità.
Un laminatoio a tre rulli è in grado di gestire inchiostri UV metallici (con scaglie di bronzo o alluminio)?
Sì, ma gli operatori devono calibrare spazi più ampi (in genere 20-30 micron) per disaggregare gli additivi senza ridurre le scaglie metalliche in polvere opaca.
Un'accurata calibrazione dello spazio tra gli elettrodi preserva la brillantezza metallica garantendo al contempo una stesura uniforme dell'inchiostro.
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La produzione di inchiostri UV di alta qualità richiede attrezzature in grado di bilanciare un'aggressiva dispersione per taglio con una rigorosa moderazione della temperatura.
SMIDA produce laminatoi a tre rulli e miscelatori centrifughi planetari con vendita diretta dalla fabbrica, certificati secondo gli standard CE, ISO 9001, ISO 14001 e ISO 45001.
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