ES2713862T3 - Método para curar una sustancia, dispositivo para realizar dicho método y tinta - Google Patents

Método para curar una sustancia, dispositivo para realizar dicho método y tinta Download PDF

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Abstract

Un método de curado de sustancias, que incluye el efecto sobre el agente curable que contiene fotoiniciadores y el método se aplica a la superficie del sustrato con la radiación de los LED UV, caracterizado porque la radiación de los LED UV corresponde a la región del espectro donde se encuentran los fotoiniciadores mencionados. El agente curable tiene una sensibilidad máxima, los LED UV se alimentan secuencialmente mediante impulsos de corriente con una frecuencia de 1 kHz a 10 MHz, y el agente curable comprende además de 5 a 10% en peso de acrilatos multifuncionales.

Description

DESCRIPCION
Metodo para curar una sustancia, dispositivo para realizar dicho metodo y tinta
Campo de la invencion
La invencion se refiere a la impresion en gran formato a todo color sobre sustratos de diferentes materiales, como poKmeros flexibles y laminados, vidrio, metal, ceramica, productos de madera, etc.
Antecedentes de la tecnica relacionada
La impresion en gran formato, como la impresion digital a chorro de tinta multicolor en sustratos en rollo, es uno de los metodos mas populares de produccion de materiales publicitarios, reproducciones de alta calidad y otras imagenes pictoricas. Se utiliza para crear objetos interiores, como pancartas de pared de gran formato, carteles, anuncios de ventanas, soportes moviles y paneles de luces en ferias comerciales, y objetos exteriores (externo/exteriores), como carteles, pancartas de pared de gran formato, senales exteriores, portapendones, cajones luminosos, etc. En este caso, los avances en la impresion en gran formato se desarrollan constantemente, por ejemplo, la impresion de alta calidad en tela para la fabricacion de banderas, pancartas, pendones, carteles, impresiones en lienzo para la creacion de reproducciones de pinturas y carteles de alta calidad para el diseno de interiores de tiendas, restaurantes, hoteles, asf como para la impresion en pelfculas sensibles a la presion, rejillas de edificios, papel y pelfculas translucidas, etc.
Varios requisitos se aplican a diferentes objetos de impresion. Por lo tanto, si para una impresion exterior la resolucion de 180-360 dpi es suficiente, la impresion interior a menudo debe tener una resolucion de 720-2880 dpi. Las resoluciones de 360 dpi son adecuadas para imprimir pancartas y carteles que no requieren calidad fotografica, la resolucion de 720 dpi es suficiente para trabajos artfsticos de calidad fotografica, una reproduccion precisa de los colores y 1440 dpi se utiliza para una interpretacion de alta precision de las sombras. Tonos medios, lmeas y colores al imprimir creaciones altamente artfsticas de calidad fotografica con la mas alta resolucion. Dicha impresion se utiliza para producir reproducciones de pinturas de museos y galenas de arte.
La imagen debe estar en contraste, saturada, brillante y clara, y la imagen debe proporcionar los detalles mas pequenos del archivo fuente. Se puede lograr utilizando un equipo especial de impresion y postimpresion, asf como suministros, por ejemplo, tinta o pintura, y tecnologfas especiales.
Para garantizar una alta calidad de impresion, la difusion de tinta o pintura sobre el sustrato es absolutamente inaceptable y, por lo tanto, se necesitan metodos especiales de curado rapido de la tinta, al imprimir, dispositivos para el curado rapido de la tinta y tintas especiales.
El metodo de curado rapido de agentes por radiacion UV se conoce como el que esta disenado para el curado UV de tinta, recubrimientos, barnices, mediante el cual la sustancia que incluye fotoiniciadores se ve afectada por la radiacion UV de los diodos emisores de luz y lamparas fluorescentes en una amplia gama de longitudes de onda. La intensidad de la radiacion UV se controla en funcion de las propiedades de los agentes de curado y las condiciones de curado, manteniendo la temperatura constante de los LED UV.
Por ejemplo, se conocen un metodo de impresion y un dispositivo para imprimir, en el que el curado de la tinta se realiza mediante radiacion ultravioleta (UV), ver Pat. U.S. No. 7,137,696. El metodo incluye el impacto en los puntos de tinta que se depositan en el sustrato al imprimir por radiacion UV desde la fuente de luz primaria, utilizando una pluralidad de LED UV. Con dicha exposicion, se produce una polimerizacion parcial, asf como la consolidacion, la coagulacion y la transformacion de los puntos de tinta en un gel que evita la aparicion de manchas y la propagacion de la tinta.
Despues de la exposicion de los puntos de tinta a la radiacion UV de los LED, se los expone a la radiacion UV de la fuente secundaria de luz UV, incluida al menos una lampara fluorescente, que es una fuente de luz menor. En este caso, los puntos de tinta estan totalmente polimerizados, y ambos estan consolidados y coagulados. La fuente de luz primaria debe ubicarse sobre el sustrato, es decir, sobre puntos de tinta, y la fuente de luz secundaria debe ubicarse debajo del sustrato.
Se conocen un metodo de polimerizacion de la sustancia y un dispositivo para su implementacion, donde el curado de la sustancia se produce con la irradiacion con radiacion de semiconductores, que tiene tanto la longitud de onda como la energfa que son capaces de iniciar una fotorreaccion, ver la patente de EE. UU. No. 6,683,421. Los diodos emisores de luz o laser que pueden ser individuales, o reunidos y formando un conjunto de diodos.
Un metodo de agente de curado por radiacion UV y un dispositivo para su implementacion que esta disenado para el curado de tintas, recubrimientos o adhesivos que contiene fotoiniciadores UV, mediante su irradiacion por LED UV en dos etapas, donde las longitudes de onda en la primera y segunda etapa de irradiacion son diferentes y corresponden a un rango de longitud de onda de 180 nm-420 nm, son conocidos, ver Patente de EE.UU. No. 7,211,299. En el dispositivo, los LED UV se ensamblan en filas e irradian la luz en un rango espedfico de longitudes de onda. Las filas de LED UV que irradian la luz en el espectro visible se pueden organizar de modo que sea posible monitorear visualmente el funcionamiento del dispositivo. El dispositivo esta equipado con un sistema de enfriamiento UV LED que soporta la temperatura deseada, lo que proporciona la intensidad de luz necesaria. Los LED UV se disponen a una distancia tal del agente de curado para proporcionar uniformidad de la luz, que se emite desde los LED UV.
Un metodo especial para que sea mas uniforme y rapido el curado de productos con un recubrimiento curable por UV resistente a los aranazos o impresion curable por UV en el mismo con alta intensidad UV la luz, se conoce, vease la patente de EE.UU. No. 10/908,651 y la patente de EE.UU. No. 10/907,180. En esos metodos para curado ultravioleta (UV) de tintas, recubrimientos y adhesivos con UV fotoiniciadores en su interior que, cuando se exponen a la luz UV, convertir monomeros en las tintas, recubrimientos y adhesivos a los polfmeros de union para solidificar el material monomero y se colocan en una variedad de productos utilizando uno o mas modulos de diodos emisores de luz ultravioleta de alta potencia (UV LED). Pero esos metodos no divulgan que la radiacion nombrada de los LED UV corresponde a la region del espectro donde los fotoiniciadores nombrados, contenidos en el agente curable, tienen la maxima sensibilidad y que los LED UV son alimentados secuencialmente por pulsos de corriente con frecuencia de 1 kHz -10 MHz.
Un metodo y aparato para imprimir un producto, artfculo u otro objeto en una estacion de impresion y para mejorar la aplicacion de luz UV en una estacion de curado a UV Iniciadores de fotos en una tinta curable UV aplicada a un producto, artfculo u otro objeto en la estacion de impresion, es conocido, vease la patente de EE.UU. No. 10/789,020. En este metodo y aparato, la luz ultravioleta se emite para curar la tinta en productos, artfculos u otros objetos donde la tinta tiene fotoiniciadores UV que, cuando se exponen a la luz UV, convierten monomeros en tinta, para enlazar polfmeros para solidificar el material de monomero. Pero este metodo no divulga que la radiacion nombrada de los LED UV corresponde a la region del espectro donde los fotoiniciadores nombrados, contenidos en el agente curable, tienen la maxima sensibilidad y que los LED UV son alimentados secuencialmente por los pulsos de corriente con frecuencia de 1 kHz -10 MHz.
Se proporciona un aparato y un metodo de curado UV para mejorar el curado UV de tintas, recubrimientos y adhesivos que tienen fotoiniciadores Uv en su interior al someter las tintas, curables por UV, recubrimientos o adhesivos a luz Uv a diferentes longitudes de onda 10/753,947. En este aparato, la luz ultravioleta se emite a diferentes emisiones de longitud de onda, y se dispone en una disposicion aleatoria, intercalada, mixta o secuencial para curar tintas, recubrimientos o adhesivos curables por UV de espesores variables y/o que tengan pigmentos y aditivos seleccionados en ellos. Las tintas, recubrimientos o adhesivos tienen fotoiniciadores UV que, cuando se exponen a la luz UV, convierten los monomeros en las tintas, recubrimientos o adhesivos para unir polfmeros para solidificar el material del monomero. Este aparato no divulga que la radiacion nombrada de los LED UV corresponde a la region del espectro donde los fotoiniciadores nombrados, contenidos en el agente curable, tienen una sensibilidad maxima y que los LED UV se alimentan secuencialmente por pulsos de corriente con una frecuencia de 1 kHz - 10 MHz. Se conoce un dispositivo para la implementacion de este metodo de curado con agentes por radiacion UV, que contiene dos fuentes de radiacion UV: la fuente primaria de radiacion UV como filas de LED UV conectadas en serie con diferentes longitudes de onda, y la fuente secundaria de radiacion UV como una o mas lamparas fluorescentes, se conoce, ver la patente de EE. UU. No. 7,175,712. Las filas de LED de una fuente primaria se fijan en el sustrato que se instala en el radiador con enfriamiento por aire. Un sensor de temperatura esta ubicado en el radiador y conectado a la unidad de control de los LED UV. Si hay varias filas de LED, el espacio entre las filas adyacentes se desplaza en 1/x, donde x es el numero de filas, o los LED estan dispuestos en un patron de tablero de ajedrez. Para proteger los LED UV de la tinta UV u otras sustancias, se utiliza una lamina protectora de plastico transparente.
Para evitar la propagacion de la tinta y las manchas de tinta durante su aplicacion rapida sobre el sustrato, se realiza un curado parcial o completo, mediante radiacion UV de la fuente principal de radiacion de los LED UV, lo que conduce al endurecimiento termico y la polimerizacion parcial y/o transformacion de gotas de tinta en el gel. La terminacion del curado de la tinta se debe realizar mediante un efecto de radiacion UV de la fuente secundaria de radiacion UV, es decir, una o mas lamparas fluorescentes. Entre la tinta curada con UV, los recubrimientos, los barnices y las fuentes de radiacion UV, es posible crear una zona libre de oxfgeno de gas inerte, por ejemplo, helio, que es anaerobico, para aumentar el rendimiento de los fotoiniciadores UV.
La fuente primaria de radiacion UV consiste en filas de LED UV, donde los LED adyacentes tienen una longitud de onda diferente al menos dentro de dos rangos diferentes. Los LED UV con diferentes longitudes de onda se organizan en orden aleatorio, mixto o secuencial. Para lograr longitudes de onda mas diversificadas, se usa la fuente secundaria de radiacion UV, incluidas una o algunas lamparas fluorescentes, y compuestos de fosforo disenados para intensificar la radiacion con una longitud de onda determinada. Por ejemplo, la lampara fluorescente tipo 2011S proporciona radiacion con una longitud de onda de 351 nm, tipo 2052 - 371 nm, tipo 2092 - 433 nm y tipo 2162 - 420 nm. Ademas, se utilizan LED UV con una longitud de onda de 400 nm, ya que, al aumentar la longitud de onda, aumenta el factor de eficiencia de los LED, lo que permite aumentar la capacidad de la radiacion UV de manera efectiva. Preferiblemente, alternar los LED UV en filas de modo que se use la radiacion de LED con diferentes longitudes de onda dentro del rango entre 180 nm y 420 nm.
El curado de polfmeros gruesos requiere radiacion UV con una longitud de onda mas larga. El curado de la superficie requiere radiacion UV con una longitud de onda mas corta. Los recubrimientos pigmentarios que curan se mejoran mediante radiacion UV con una longitud de onda diferente a la absorbida por los pigmentos. Esto tambien se refiere a las propiedades de absorcion de resinas y aditivos de tinta, recubrimientos y adhesivos.
Ademas, algunos LED UV pueden emitir luz en la parte visible del espectro, de modo que el usuario puede observar visualmente si el dispositivo funciona o no. El sistema de enfriamiento por aire proporciona la temperature deseada de los LED UV a la intensidad de radiacion deseada. El sistema de enfriamiento por aire consta de un radiador con los LED UV en el sustrato y un ventilador para mantener una temperatura constante de los LED UV, la temperatura del sustrato o la intensidad de radiacion. La mejora de la refrigeracion del sustrato mantiene la temperatura del sustrato a un nivel constante, estabilizandose asf La intensidad de radiacion constante, ya que el calentamiento de los LED UV puede llevar a una disminucion de la intensidad de radiacion.
El conjunto individual de LED UV tambien se utiliza para proporcionar la misma cafda de voltaje en cada LED UV y, por lo tanto, lograr la misma corriente y radiacion en cada LED UV de un grupo que esta en paralelo. La disminucion actual en la direccion de conduccion entre los LED UV vana de 5% a 10%, por lo que se minimizan las perdidas a traves de los LED UV individuales.
La distancia entre la fuente de radiacion UV y el agente de curado debe seleccionarse para una intensidad de radiacion igual en todos los puntos de la superficie irradiada de la sustancia.
La unidad de control de los LED UV esta disenada para encender y apagar los LED UV, asf como para estabilizar la intensidad de radiacion de los LED UV. Para evitar que los LED UV se sobrecalienten periodicamente, la fuente de alimentacion se enciende y apaga con una frecuencia relativamente alta. El penodo depende de la intensidad de la radiacion UV.
El metodo descrito anteriormente para el curado de sustancias mediante radiacion UV y el dispositivo para implementarlo tiene desventajas significativas.
El metodo conocido de curado de sustancias por radiacion UV y el dispositivo para su implementacion utiliza lamparas fluorescentes, y por lo tanto tiene todos los inconvenientes relacionados con las lamparas fluorescentes, como el factor de baja eficiencia, alta temperatura de funcionamiento, corta vida util, bajo respeto al medio ambiente debido a liberacion de ozono, un gran consumo de energfa, restringiendo el area de su aplicacion. En particular, este metodo no se puede utilizar en impresoras a todo color de chorro de tinta piezoelectrico con varios tipos de cabezales de impresion para obtener imagenes a todo color en superficies de diversos materiales tales como polfmeros flexibles y laminados, vidrio, metal, ceramica, madera, etc., y al mismo tiempo proporciona una alta tasa de curado de una capa suficientemente gruesa de sustancia curable UV.
El uso, al mismo tiempo, de lamparas fluorescentes y LED UV tambien complica el proceso y aumenta el coste de curado del agente por radiacion Uv .
La gama de dispositivos de radiacion UV es demasiado amplia; en este caso, no tiene en cuenta que un fotoiniciador tiene una sensibilidad maxima en un espectro estrecho, es decir, sus propiedades ffsicas y qmmicas no se tienen en cuenta. Dado que los fotoiniciadores conocidos tienen una sensibilidad maxima en el rango de longitudes de onda de no mas de 365 nm, no es efectivo el uso de LED con radiacion con una longitud de onda mas larga. El uso de radiacion UV para el agente de curado con un amplio espectro de radiacion no es efectivo porque conduce a una disminucion de la intensidad de la radiacion UV en esa parte del espectro, donde los fotoiniciadores incluidos en la composicion de la sustancia curada tienen una sensibilidad maxima. La reduccion del numero de LED a los que reacciona un fotoiniciador y la implementacion de los LED con una longitud de onda mas larga, por ejemplo, 400 nm, produce una disminucion efectiva de la potencia de radiacion en la longitud de onda para la cual esta disenado el fotoiniciador. El uso de LED con radiacion en el espectro visible para controlar la eficiencia del radiador tambien reduce la potencia de radiacion de esa longitud de onda, donde el fotoiniciador tiene la mayor sensibilidad. Ademas, la ubicacion de la radiacion es tal que las superficies irradiadas e irradiadas son practicamente invisibles cuando el radiador funciona.
El control de la intensidad de radiacion de los LED mediante las lecturas del sensor de intensidad de radiacion, asf como con el uso de retroalimentacion y la estabilizacion de la temperatura, no es efectivo. En los LED, con el aumento de la temperatura, se produce la degradacion del cristal, y cuanto mayor sea la temperatura, mayor sera la degradacion. Debido a la degradacion del cristal en los LED, la intensidad de la radiacion disminuye. Cuando el sensor de luz registra la disminucion de la intensidad de la radiacion UV del cristal degradante, el sistema de refrigeracion esta tratando de enfriar mejor el radiador, reducir la temperatura de los LED y aumentar la intensidad de la radiacion de los LED. Dado que el aumento de la radiacion UV no se produce en este caso, el sistema de refrigeracion funcionara con el maximo rendimiento. Dicho sistema de control de intensidad de radiacion no es efectivo, ya que no permite evitar la degradacion del cristal de los LED, ya que no se ubican en el radiador, una vez que el sustrato se monta en el radiador. Como resultado, se reduce la intensidad de radiacion UV de los LED.
Debido a que la parte de los LED esta incluida en los circuitos paralelos y en este caso los LED tienen radiacion con diferentes longitudes de onda, la corriente en los circuitos debe elegirse con una desviacion de 5% a 10%. La necesidad de tal seleccion conduce al aumento del coste del proceso de curado de sustancias UV. Ademas, despues de que los LED calientan su resistencia interna y, en consecuencia, la corriente a traves de los LED cambia, lo que resulta en la intensidad de radiacion de los diferentes LED. Ademas, el uso de diferentes tipos de LED que irradian luz con diferentes longitudes de onda y caractensticas diferentes complica el sistema de control de los LED.
Las deficiencias mencionadas anteriormente, llevan a la limitacion en ambos campos de uso del metodo de curado con agentes con radiacion UV y al dispositivo para su implementacion, debido a la incapacidad de uso, por ejemplo, en impresoras a todo color con chorro de piezo tinta con diferentes tipos de cabezales de impresion para obtener imagenes a todo color en superficies de diversos materiales, como polfmeros flexibles y laminados, vidrio, metal, ceramica, madera, etc., debido a la baja intensidad de radiacion UV en la parte del espectro, donde los fotoiniciadores tienen una sensibilidad maxima, y debido a la incapacidad de proporcionar una alta velocidad de curado, una capa suficientemente gruesa de agentes de curado UV.
Las tintas existentes que son curables por radiacion UV se describen y generalmente tienen una viscosidad que no supera los 35 cP (35.10-3 Pa.s) a 30°C; puede contener un componente colorante, un diluyente y/o al menos un catalizador de fotopolimerizacion; el diluyente puede consistir en materiales monofuncionales y multifuncionales; y pueden contener al menos 5-30% en peso de un oligomero (ver, por ejemplo, la patente estadounidense numero 6,593,390). Las tintas estan disenadas para el curado en una amplia gama de radiaciones UV y no pueden curarse en un rango estrecho de radiaciones UV.
Tambien se describen composiciones curables, que contienen al menos un compuesto polimerizable con radicales libres o un compuesto que incluye al menos un monomero de acrilato mono-, di, tri o tetrafuncional y/o al menos un monomero, di, tri u oligomero tetrafuncional con grupo acrilato funcional y al menos un compuesto foto-latente que puede activarse por descarga de plasma (ver, por ejemplo, Solicitud de la Federacion Rusa No. 2004133886, IPC C08F2/52). Sin embargo, en las impresoras no es posible utilizar descargas de plasma como proveedor cuantico. La principal deficiencia de las composiciones indicadas es su alta viscosidad que no proporciona una calidad de impresion adecuada con las impresoras de chorro de tinta piezoelectricas. Las tintas de impresion de curado UV son conocidas, principalmente cortadas y secas, adecuadas para un amplio espectro de lamparas de radiacion UV, pueden contener pigmento, acrilato de oligoester y resina epoxi-diane modificada; como resina epoxi-diane modificada puede citarse resina epoxi-diane acrilada con un peso molecular de 550-600 - el producto de la interaccion de cantidades equivalentes de acido (met) acnlico y resina epoxi-diane con un peso molecular de 400-500; y ademas pueden contener un fotoiniciador, el co-iniciador es peroxido de benzoilo y/o acido dinitrileazobisisobutmco, el agente tixotropico es aerosil, desespumante - polidimetilsiloxano fluido y relleno inorganico inerte (ver ejemplo Solicitud de Federacion Rusia No. 2055741).
Este tipo de tintas por sus propiedades reologicas, principalmente debido al aumento de la viscosidad, no permite obtener impresiones de alta calidad en impresoras de chorro de tinta piezoelectricas de gran formato a todo color, es decir, tienen un campo de uso limitado. Ademas, la alta velocidad de curado de la tinta (aproximadamente 1-2 segundos a una potencia de irradiacion espedfica de 30 W/cm) se alcanza solo en el caso en que el espesor de las capas de pintura es de 1-1.5 pm, que es tfpicamente para la impresion offset. En el caso de la imagen impresa con una impresora de inyeccion de tinta piezoelectrica, donde el grosor de la capa de pintura es de aproximadamente 20 pm, el tiempo de curado de dicha pintura aumenta dramaticamente. Ademas, los fotoiniciadores utilizados en las tintas descritas anteriormente no proporcionan la sensibilizacion maxima en la parte del espectro de la radiacion ultravioleta con una longitud de onda de 365 nm que tiene el mas potente de los UV-LED, que son las fuentes mas efectivas y economicas de radiacion UV que actualmente se utilizan en impresoras modernas de chorro de tinta piezoelectricas de gran formato.
Divulgacion de la invencion
El objetivo de la invencion es crear una solucion integral para la implementacion de impresion en gran formato a todo color en superficies de diversos materiales: polfmeros flexibles y laminados, vidrio, metal, ceramica, madera, etc., por medio de piezo-tinta-chorro completo. Impresoras a color con diferentes tipos de cabezales de impresion y que proporcionan curado a alta velocidad del material curable por UV durante la impresion. Para resolver esta tarea, se propone un nuevo metodo de curado de sustancias mediante radiacion UV y un dispositivo para su implementacion, y tintas curables por UV.
Un metodo de curado de sustancias incluye el impacto sobre la sustancia curable que contiene fotoiniciadores que se aplican a la superficie del sustrato por medio de radiacion de LED UV. La radiacion UV de los LED corresponde a la region del espectro, donde los fotoiniciadores contenidos en la sustancia curable tienen una sensibilidad maxima, y los pulsos de corriente se entregan con una frecuencia de 1 kHz a 10 MHz a los LED UV dispuestos en serie.
Los LED UV se utilizan para implementar el metodo para lograr el mismo espectro de radiacion. Es posible controlar la intensidad de la radiacion de los LED UV mediante la variacion de la frecuencia y/o la magnitud de la corriente y/o la relacion de pulsos de corriente, de modo que la potencia de disipacion promedio de los LED UV se aproxime a un maximo. La frecuencia, la magnitud de la corriente y la relacion de impulsos de la corriente deben seleccionarse de acuerdo con la energfa de la polimerizacion del agente curable, la composicion del agente curable, el espesor de la capa del agente curable, el metodo de aplicacion del agente de curado en la superficie, la duracion del efecto de radiacion UV de los LED sobre el agente curable, la temperature y la humedad del ambiente, y las caractensticas de los LED UV. Un dispositivo para curado de sustancias mediante radiacion UV incluye una fuente de radiacion UV que contiene LED UV, un bloque de control de LED UV de la fuente de radiacion Uv, un radiador para LED UV de enfriamiento, un sensor de temperature de LED UV asociado al bloque de control de LED UV, que Dispone de fuente de radiacion UV con el sistema de enfoque optico. El bloque de control de los LED UV esta disenado para que los impulsos de corriente se suministren con una frecuencia de 1 kHz -10 MHz a los LED UV organizados en serie. Los LED UV en la fuente de radiacion UV se organizan por series en filas que se forman en una lrnea y tienen el mismo espectro de radiacion. El bloque de control de los LED UV puede contener un controlador maestro conectado a dispositivos informaticos perifericos, y los modulos de control de potencia de los LED UV, junto con el controlador maestro a traves de la primera y la segunda entrada de datos, y los contactos de alimentacion estan conectados a los respectivos LED UV.
El sensor de temperatura esta ubicado en el radiador y su salida esta conectada al bloque de control.
Cada modulo de potencia esta disenado como regulador de corriente controlado por impulsos. Los LED UV pueden fijarse directamente en el radiador, preferiblemente mediante soldadura.
El radiador se puede realizar como intercambiador de calor lfquido. Se ofrece tinta curable UV en color y blanco. La tinta curable UV en color puede tener la siguiente composicion, % en peso:
Pigmento -1-3;
Acrilatos difuncionales - 60-70;
Acrilatos monofuncionales - 5-10;
Acrilatos multifuncionales - 5-10,
Fotoiniciador - 3-8;
Coiniciador o sinergista de aminas - 2-5;
Aditivo de silicona - 0.2-1;
Hiperdispersantes - 0.02-0.1;
Codispersantes - 0.02-0.1;
Fotoestabilizador - 0.02-1.
La tinta curable con UV blanca puede tener la siguiente composicion, % en peso:
Pigmento - 20-30;
Acrilatos difuncionales - 60-70;
Fotoiniciador - 3-8;
Coiniciador o sinergista de aminas - 2-5;
Aditivo de silicona - 0.2-1;
Hiperdispersantes - 0.02-0.1;
Codispersantes - 0.02-0.1;
Fotoestabilizador - 0.02-1.
A lo largo de esta solicitud de patente, el termino % en peso significa porcentaje en peso, al peso de la composicion total.
Como ejemplos de acrilatos multifuncionales, es posible utilizar, por ejemplo, resinas de acrilato industriales del fabricante taiwanes de polfmero UV Eternal: de 4 a 14 grupos funcionales, monomero EM-6362, de 12 a 14 grupos funcionales (el fabricante no divulga la formula qmmica), dipentaeritritolhexaacrilato - 6 grupos funcionales, propoxilapentaeretrinoltetraacrilato. El contenido de monomeros multifuncionales en la tinta es de hasta el 10% en peso, determinado por los ffmites superior e inferior de la viscosidad de la tinta.
Estos monomeros multifuncionales tienen enlaces C=C altamente activos que proporcionan una alta tasa de curado a la tinta. Cantidad de monomeros multifuncionales que es menor que 5% en peso, perjudica significativamente la fotosensibilidad de la tinta (mdice de endurecimiento), la adhesion a sustratos no absorbentes y la estabilidad de la imagen a los impactos externos. La concentracion de resina que supera el 10% en peso conduce a una viscosidad inaceptablemente alta de la tinta debido a la alta viscosidad de los monomeros multifuncionales y, en consecuencia, a las malas propiedades tecnicas de impresion de tinta. El contenido mas preferido de monomeros multifuncionales es 5-10% en peso.
La tinta de curado UV como acrilato difuncional puede incluir, por ejemplo, acrilato de 1,6-hexanodiol, acrilato de dipropilenglicol. Como acrilato monofuncional, la tinta puede contener, por ejemplo, isoboronilacrilato, octildecilacrilato, trimetilolpropaneformalacrilato dclico.
Como pigmentos, los pigmentos de impresion se utilizan, y su contenido en la tinta es menor que en la tinta para la impresion offset debido a la alta absorcion de pigmento de la radiacion UV, la concentracion de pigmentos de impresion en la tinta debe ser minima, y la alta intensidad de color y la cobertura de tinta se logra a traves de un mayor espesor de capa de tinta y una dispersion de menos de 0.5 micrones. El contenido de pigmento en la tinta es 1-3% en peso para la mayona de los pigmentos y para pigmento blanco es 20-30% en peso. En una realizacion, cantidad de pigmento superior al 3% en peso no es deseable debido a la fuerte disminucion de la velocidad de curado de la tinta, y menos del 1% en peso no es deseable debido a la menor intensidad del color de la tinta.
Como se utilizan fotoiniciadores, la sensibilizacion es maxima en una parte determinada del espectro de radiacion UV con una longitud de onda de 365 nm que tienen los LED UV mas potentes, porque en el momento actual los LED UV son las fuentes mas eficaces y economicas de radiacion ultravioleta que se utiliza en las modernas impresoras de inyeccion de tinta piezoelectrica de gran formato.
Tales fotoiniciadores, cuando hay absorcion de cantidad de luz de una longitud de onda dada, emiten la cantidad maxima de radicales libres. Por ejemplo, para el rango con longitud de onda de 365 nm es posible usar los siguientes fotoiniciadores: los compuestos bien conocidos para composiciones fotopolimerizables similares, por ejemplo, derivados de eteres de benzoilo, tioxantotonas, benzofenona y otros, en particular, oxido de 2,4,6-trimetilbenzoilo difenilfosfina y oxido de monoacilfosfina y sus mezclas. El contenido de fotoiniciadores en la tinta es de 3-8% en peso. Una cantidad de menos del 3% en peso puede no proporcionar una tasa de curado alta, y una cantidad de mas de 8% en peso puede ser inadecuado debido a la solubilidad limitada de estos compuestos en acrilatos difuncionales y la reactividad demasiado alta en la capa superior de curado, lo que resulta en que la penetracion de radicales libres en la profundidad de la capa de tinta se bloquea, y mas cerca al sustrato, la tinta permanece sin curar.
La tinta para la impresion de chorro de tinta piezoelectrico a todo color de gran formato no debe tener propiedades tixotropicas y debe tener una tension superficial inferior a 30 dinas/cm, y por lo tanto su composicion incluye aditivo de silicona, por ejemplo, de DOWCorning No. 57 produccion de (dimetilmetil (polietilenoxideacetato) siloxano). El contenido de este aditivo de silicona en tinta proporciona tanto el bajo nivel requerido de tixotropfa como la tension superficial y es de 0.2-1% en peso. Como fotoestabilizador, la sal de aluminio de N-nitrosofenilhidroxilamina se usa en una cantidad de 0.02-0.5%. El espectro estrecho de radiacion UV se debe al uso como fuente de radiacion UV de LED UV del mismo tipo, es decir, con la misma longitud de onda. Para el curado de tinta dentro de un rango estrecho a alta velocidad, se requieren fotoiniciadores con sensibilizacion de la energfa de absorcion en una parte estrecha del espectro. La sensibilizacion de la mayona de los fotoiniciadores cae fuera del rango de 365 nm. Y los fotoiniciadores que tienen sensibilizacion en esta parte del espectro, no emiten suficiente cantidad de radicales libres para el curado total de la tinta en el soporte, es decir, son fotoiniciadores deficientes. Para un curado completo y rapido, los sinergistas de aminas deben usarse para la regeneracion de radicales libres, asf como monomeros acnlicos multifuncionales (4­ 14 grupos funcionales) con baja viscosidad para el aumento de la reactividad.
Los oligomeros introducidos en la formulacion de la tinta son inaceptables debido a su alta viscosidad. Como los principales diluyentes, se utilizan los monomeros acnlicos difuncionales altamente reactivos modificados de baja viscosidad. Para mejorar las propiedades ffsicas del recubrimiento (adhesion, resistencia a medios agresivos, resistencia mecanica), la composicion de la tinta tiene monomeros monofuncionales. La composicion de la tinta debe proporcionar propiedades ffsicas, dictadas por los parametros de los cabezales de impresion. La viscosidad a la temperatura de estabilizacion en el rango de 20 a 45°C no debe ser mas de 10 cp (10.10-3 Pa.s), la tension superficial es de 23 a 30 dinas/cm. Las tintas descritas estan disenadas principalmente para su uso en impresoras de chorro de tinta piezoelectricas de gran formato a todo color con sistema de curado UV.
El rango de radiacion UV se divide en tres subintervalos: la longitud de onda corta con longitud de onda de 200 a 280 nm, la longitud de onda media con la longitud de onda de 280 a 315 nm y la longitud de onda larga con longitud de onda de 315 a 380 nm. La radiacion UV de longitud de onda corta es poco adecuada para el curado con agentes, por ejemplo, para tinta en impresoras, mientras que la radiacion con longitudes de onda inferiores a 280 nm provoca la formacion de ozono y es perjudicial para la salud humana. De acuerdo con la investigacion medica, la radiacion UV de longitud de onda media es danina para la salud, ya que causa enfermedades incurables en los seres humanos, como cataratas y melanoma. El obstaculo para el uso de rangos de longitud de onda corta y media es el hecho de que los LED en este rango tienen un coste muy alto y un factor de eficiencia inferior al 1%.
La radiacion UV de longitud de onda larga es la mas cercana a la radiacion natural; es menos perjudicial para la salud. Sin embargo, su uso esta cargado de dificultades. El primer problema es el hecho de que, en las sustancias curables por UV, el mayor numero (algunas decenas) de fotoiniciadores tiene una sensibilidad maxima a una longitud de onda de 300-330 nm. Con una sensibilidad maxima a una longitud de onda de 365 nm, solo algunos fotoiniciadores son sensibles y estan completamente ausentes a una longitud de onda de 395-400 nm. El segundo problema es el hecho de que, al disminuir la longitud de onda, aumenta el coste y disminuye el factor de eficiencia de los LED. El coste de un radiador potente con una longitud de onda de 300-350 nm es muy alto y es economicamente poco practico, y en la longitud de onda de 375-405 nm, el coste sera bajo, pero no hay fotoiniciadores con la maxima sensibilidad en este rango. El rango de 350-375 nm es el mas prometedor, ya que el coste de los LED no es demasiado alto, el factor de eficiencia no es demasiado bajo y hay fotoiniciadores con la maxima sensibilidad en este rango.
Como se indico anteriormente, la tinta de impresion comprende: fotopolfmero, fotoiniciador y pigmento solido insoluble que es resistente a la radiacion UV, que no se desvanece bajo la exposicion a la radiacion Uv , por ejemplo, hollm para color negro. Bajo la exposicion a la radiacion UV, el fotoiniciador rompe los enlaces internos. Las sustancias resultantes de la rotura, reaccionan qmmicamente con el fotopolfmero. Como resultado de esta reaccion, se forma el polfmero (plastico). El principal problema con esto es que el pigmento retiene la radiacion UV: el 90% de la radiacion se retrasa en 1/8 de la capa superior de tinta, por lo que la reaccion qmmica ocurre lentamente. Un aumento doble de la potencia de radiacion puede aumentar la velocidad de reaccion varias veces. Con el enfriamiento adecuado del cristal semiconductor, la densidad de corriente puede ser de 5 a 7 veces mayor que el valor nominal. Por lo tanto, para lograr una alta potencia del radiador, se necesita un sistema de enfriamiento eficiente que permita enfriar efectivamente el cristal con un aumento de la energfa y evitando la degradacion del cristal y la reduccion de la intensidad de radiacion en todo el LED. El sistema de enfriamiento mas efectivo y economico es un sistema de enfriamiento por agua.
Para la penetracion de la radiacion UV lo mas profundamente posible en la capa de tinta, es mejor usar un poderoso pulso corto, que la exposicion a largo plazo de la superficie con radiacion de baja potencia. Es optimo utilizar pulsos cortos y potentes, permitiendo que la radiacion penetre profundamente en una capa de tinta lo suficientemente gruesa y, al mismo tiempo, tenga una gran relacion de pulso para el enfriamiento del cristal en los LED entre pulsos.
Para determinar con precision la potencia del pulso y evitar el sobrecalentamiento del cristal, se utiliza un estabilizador de corriente. El estabilizador de corriente esta disenado para estabilizar la corriente que fluye a traves de los LED que permite, al conocer la cafda de voltaje en el LED, calcular con precision la potencia del pulso y limitar la corriente a traves del LED, para evitar su destruccion. La frecuencia de repeticion del pulso se calcula teniendo en cuenta las siguientes condiciones. Dado que el carro se mueve sobre el material a una velocidad de 1.5 m/s, y la radiacion debe penetrar en cada punto de la superficie, y teniendo en cuenta el ancho del LED y el radiador separados, es posible calcular la frecuencia de los pulsos de radiacion. Por ejemplo, durante 1 segundo a una velocidad maxima, el carro de la impresora se mueve 1500 mm, a una frecuencia de 1000 Hz entre dos impulsos, el carro se movera 1.5 mm. A una frecuencia de 10.000 Hz, el carro de la impresora se movera 0.15 mm.
Para una penetracion mas profunda en la capa de pintura, y para acelerar el proceso de polimerizacion (programaticamente), la magnitud actual debe incrementarse un numero dado de veces con un aumento correspondiente del ciclo de trabajo para proporcionar enfriamiento de cristal LED, en este momento la potencia instantanea que actua aumenta el numero correspondiente de veces. La frecuencia, el ciclo de trabajo y la magnitud de los pulsos de corriente a traves de los LED UV dependen de muchos factores, tales como: energfa de curado de la tinta (la sensibilidad depende de la composicion y las propiedades de la tinta o de un agente curable por UV); fotopolfmero en uso; pigmentos que se aplican con una capacidad diferente para absorber o reflejar la radiacion UV y el tamano de las partfculas de pigmento; fotoiniciador utilizado y el porcentaje de su contenido, varios aditivos, los factores externos que afectan el proceso de polimerizacion, el espesor de la capa curable, el tamano de la gota de los agentes curables, por ejemplo, tinta (segun el cabezal de impresion aplicado), el numero de cabezas (colores aplicado para un paso de cabezal) resolucion del cabezal de impresion (numero de boquillas por pulgada) modo de funcionamiento del cabezal, velocidad del radiador relativa al material curable por UV, la frecuencia de los cabezales en operacion, el tamano del haz enfocado a la radiacion UV, la distancia de la fuente de radiacion UV a la UV superficie del material curable, la temperatura del agente de curado UV; temperatura y humedad del ambiente; potencia de la fuente de radiacion.
El dispositivo para el agente de curado por radiacion UV se puede utilizar en diferentes campos de la ingeniena, donde la exposicion a la radiacion UV es necesaria para curar los adhesivos polimericos, recubrimientos de pintura, tintas, por ejemplo, en impresoras de gran formato. En vista del hecho de que la tinta puede tener diferentes caractensticas (energfa de polimerizacion, tamano de partfcula y espectro de su absorcion, fotopolfmeros y fotoiniciadores usados, la presencia de aditivos, el espesor de la capa curable), la potencia de radiacion Uv y las caractensticas del radiador debe seleccionarse en funcion de las caractensticas de tinta y cabezales aplicadas. La frecuencia de repeticion de impulsos del control de los LED UV se debe calcular a partir de las siguientes condiciones. Dado que el carro de la fuente de radiacion UV se desplaza sobre el material que debe recubrirse con tintas de curado UV, a una velocidad de 1.5 m/s, y la radiacion UV debe penetrar en cada punto de la superficie del material, teniendo en cuenta el ancho de ambos Cada fuente de radiacion UV LED y UV separada, es posible calcular la frecuencia de la fuente de radiacion UV. Por ejemplo, en 1 segundo a la velocidad maxima, el carro de la impresora en los cabezales de impresion XAAR 126 se mueve 1500 mm, a una frecuencia de 10,000 Hz entre dos pulsos el carro tendra tiempo para moverse 0.15 mm.
El diagrama de estructura y el metodo de curado del agente por radiacion UV se muestran en la FIG. 1, y el dispositivo se muestra en la FIG. 2. El dispositivo contiene la fuente de radiacion UV 1b como filas 2 de LED UV que estan conectados en serie con el mismo espectro de radiacion, correspondiente al area del espectro, donde los fotoiniciadores de agentes de curado tienen una sensibilidad maxima. Las filas 2 de los LED UV se encuentran en el radiador 3, aqm, un intercambiador de calor de agua para un enfriamiento efectivo de los LED UV. El sensor 4 de temperatura esta ubicado directamente en el radiador 3 y sirve para controlar la temperatura de los LED UV. La fuente 1 de radiacion UV tiene un sistema 5 para enfocar la radiacion optica, formada como un conjunto de lentes, como se muestra en la FIG. 2. El bloque 6 de control esta destinado a generar pulsos de control de los LED UV y comprende un controlador 7 y un bloque de modulos 8 de potencia. El sensor 4 de temperatura esta relacionado con la entrada de control del bloque 6 de control, que es la entrada de control del controlador 7. La serie de LED UV 2 se fijan directamente en el radiador 3, por ejemplo, mediante soldadura. El calor de los LED UV fluye hacia el radiador 3, que se enfna efectivamente por medio del sistema de enfriamiento de flujo de agua (no se muestra en las figuras). Todos los LED UV estan ubicados en el mismo plano en la misma superficie del radiador 3. Los LED UV que se usan en el dispositivo tienen un alto consumo de energfa, mas de 1 vatio por cristal, y estan montados en el radiador 3 con alta densidad en una distancia minima entre viviendas. La superficie UV LED esta protegida contra danos por medio del sistema 5 de enfoque optico de la radiacion, que es un sistema de lentes para el aumento de potencia optica por unidad de superficie que estan hechos de materiales que pasan la radiacion UV, en una direccion.
Los potentes LED UV tienen una alta radiacion de calor. Para proporcionar un enfriamiento efectivo, los LED UV se sueldan con soldadura (o se adhieren con un adhesivo conductor de calor) directamente al radiador 3. La entrada de voltaje tanto en el anodo como en el catodo de los LED UV debe ser realizada por conductores, aislados del radiador 3. Para proporcionar un enfriamiento activo, los LED UV se montan en la superficie enfriada del radiador 3 que se realiza como un intercambiador de calor de agua. El otro lado del intercambiador de calor se enfna con lfquido. El sistema de enfriamiento por agua tiene un tamano pequeno y permite un enfriamiento eficiente de los LED UV de alta potencia.
El bloque 6 de control opera potentes LED UV con un consumo de energfa de mas de 1 vatio por cristal. El controlador 7 del bloque 6 esta conectado a sus entradas de datos y dispositivos de control externos, por ejemplo, el boton “Inicio” o el ordenador personal (no se muestra en las figuras). La primera y la segunda entrada del bloque de modulos 8 de potencia estan conectadas a las salidas de control del controlador 7, con la salida de la senal analogica de “configuracion actual” y con la salida de la senal digital de “pulsos de control”, respectivamente. Los cables de alimentacion de cada uno de los modulos de alimentacion estan conectados a la lmea 2 correspondiente de LED UV.
Cada modulo 8 de potencia se puede hacer como un estabilizador de corriente controlado por impulsos con modulacion de ancho de impulsos que proporciona la entrega de impulsos de corriente a los LED UV en el rango de frecuencias de 1 kHz a 10 MHz, con esto la frecuencia 1/T, la magnitud actual y el ciclo de trabajo de los impulsos de corriente se determina segun las propiedades del agente endurecible y las condiciones de curado. La corriente a traves de los LED UV tiene la configuracion que se muestra en la FIG. 3.
El metodo propuesto para curar sustancias por radiacion UV es el siguiente. El agente curable UV que incluye fotoiniciadores se ve afectado por la radiacion de los LED UV, lmea 2 dispuesta; el espectro de radiacion de todos los LED UV corresponde a la parte del espectro, donde las sustancias fotoiniciadoras tienen una sensibilidad maxima, por ejemplo, corresponde a la longitud de onda de 365 nm. La intensidad de la fuente 1 de radiacion UV se controla segun las propiedades del agente endurecible y las condiciones de curado. Para este proposito, la secuencia de pulsos de corriente se debe entregar a los LED UV, y su frecuencia esta en el rango de 1 kHz a 10 MHz. El bloque 6 de control controla la frecuencia, el ciclo de trabajo y la magnitud de los pulsos de corriente, de modo que la potencia de disipacion promedio de los LED UV sea igual o se aproxime a un maximo. Por ejemplo, para los LED UV, estan fabricados por NICHIA, tipo NCCU 033 con longitud de onda de 365 nm, la potencia maxima de disipacion es 3.3 W, que no excede un valor cntico que conduce a la destruccion de los LED UV (para LED UV de NCCU). El tipo 033 esta establecido experimentalmente, un valor cntico de la potencia de disipacion es 4.1 W).
Con esto, la frecuencia, la magnitud de la corriente y el ciclo de trabajo de los pulsos de corriente se operan segun los parametros: la energfa de polimerizacion del agente de curado por UV y su composicion, el espesor de la capa del agente de curado por UV y el metodo de aplicacion de la capa, la duracion de la exposicion de la radiacion UV a la sustancia, temperatura y humedad del ambiente; caractensticas de los LED UV.
El dispositivo que implementa el metodo descrito anteriormente funciona de la siguiente manera. A traves de la interfaz de comunicacion con los dispositivos de control externos, por ejemplo, con un ordenador (no mostrada en las figuras), los datos de los parametros de trabajo se transmiten al controlador 7 del bloque 6 de control: control de frecuencia de pulso, su ciclo de trabajo y el maximo de funcionamiento. Temperatura y potencia de los LED UV. Estos parametros se almacenan en la memoria no volatil del controlador 7. La activacion del bloque 6 (control) se debe realizar desde el dispositivo externo de control de forma remota mediante los comandos apropiados del ordenador o manualmente mediante un boton (no se muestra en las figuras). Bajo el comando de activar la salida analogica del bloque 6 de control, aparece una senal analogica correspondiente a un valor programado dado de la corriente, Im, que fluye a traves de la lmea 2 de los LED UV. En la salida digital del controlador 7, la senal de “pulsos de control” se forma de acuerdo con la frecuencia especificada y el ciclo de trabajo de los pulsos de control. Como resultado, los pulsos de corriente con una frecuencia de 1 kHz-10 MHz se envfan a los LED UV en serie. El controlador 7 genera una senal de “pulsos de control” siempre que el comando no se libere para encenderlo o hasta que la temperatura de los LED UV alcance una temperatura maxima especificada. El controlador 7 controla la temperatura de los LED UV en la senal del sensor de temperatura 3, que se encuentra en el radiador 4, al que estan conectadas las lmeas 2 de LED UV. Cuando la senal del sensor de temperatura 3 alcanza el valor establecido de la temperatura maxima de funcionamiento, que se almacena en la memoria del controlador 7, de acuerdo con el programa principal, interrumpe la entrega de las senales de “pulsos de control” o aumenta el ciclo de trabajo de los pulsos de control para reducir la potencia de salida de los LED Uv, o reduce el nivel de la senal en la salida analogica del controlador 7 para reducir la corriente que fluye a traves de cada lmea 2 de LED. La senal “configuracion de corriente” de la salida analogica del controlador 7 al mismo tiempo va a todos los modulos 8 de potencia, con la magnitud actual en las lmeas 2 de los LED UV. Las salidas digitales del controlador 7 estan conectadas a cada modulo 8 de potencia respectivamente, lo que permite conmutar cada modulo 8 con un retardo entre sf, para reducir la potencia maxima de la fuente de energfa del dispositivo (no se muestra en las figuras).
El modulo de potencia 8, que recibe las senales de control del controlador 7, genera los pulsos de corriente en la lmea 2 de los LED UV de una magnitud y una amplitud de trabajo que cumplen con las senales de control del controlador 7. Cuando los impulsos de corriente fluyen a traves de los LED UV de las lmeas 2, producen radiacion UV y calor. El calor generado por los LED UV, debe enviarse al radiador 3 con refrigeracion por agua, donde se disipa. La radiacion UV, que pasa a traves del sistema 5 optico, forma un haz, es decir, se enfoca. La radiacion UV enfocada debe dirigirse al sustrato recubierto con un agente curable UV. Por lo tanto, el metodo descrito de curado con agente por radiacion UV y el dispositivo para su implementacion, primero, permite evitar el uso de lamparas fluorescentes y un factor de mayor eficiencia, temperatura de operacion estable, mayores presupuestos de tiempo, mayor respeto por el medio ambiente debido a la eliminacion del ozono y menos el consumo de energfa. Se incrementa el campo de uso de ambos metodos propuestos de agentes de curado por radiacion UV y dispositivos para su implementacion. Ademas, el uso exclusivo de LED UV permite simplificar y reducir el coste de curado del agente por radiacion UV. El uso de LED UV con el mismo rango de radiacion Uv proporciona su total cumplimiento con la longitud de onda donde el fotoiniciador tiene una sensibilidad maxima que aumenta la eficiencia del curado de los agentes.
El control de la intensidad de la radiacion de los LED se basa en las indicaciones del sensor de corriente de los UV LED, asf como la retroalimentacion y la estabilizacion de la temperatura, lo que permite reducir la degradacion del cristal y aumentar la intensidad de radiacion de los LED UV. La efectividad de la intensidad de radiacion tambien se incrementa debido al hecho de que los LED UV estan ubicados directamente en el radiador, en lugar de en el sustrato. El hecho de que el sensor de temperatura este ubicado directamente en el radiador, en lugar de en el sustrato, tambien sirve para reducir la degradacion del cristal. Dado que todos los LED UV estan conectados en serie, y todos los LED UV tienen la radiacion con la misma longitud de onda, no es necesario aumentar la corriente en los LED, lo que reduce el coste de curado del agente UV. Ademas, en este caso, la estabilidad de la corriente a traves de los LED UV se incrementa y, por lo tanto, la estabilidad de la intensidad de radiacion de los LED aumenta.
Ademas, el uso de LED del mismo tipo, irradiando la luz con la misma longitud de onda y con caractensticas similares, conduce a la simplificacion del sistema de control de LED y al aumento de la intensidad de su radiacion.
En consecuencia, la invencion propuesta proporciona un dispositivo para el curado de agentes por radiacion UV que aumenta la eficiencia del sistema de control de LED y del sistema de enfriamiento de LED debido a la reduccion de la degradacion del cristal de los LED, y proporciona la simplificacion del dispositivo, reduciendo sus parametros de masa masivos y proporcionando una la capacidad de montarlo, por ejemplo, en las partes moviles de la impresora, asf como la reduccion de costos y la mejora de la capacidad de fabricacion del curado de los agentes UV, el aumento del respeto por el medio ambiente, el consumo de energfa, la vida util al evitar el uso de lamparas fluorescentes y el uso de LED con El mismo espectro de radiacion, asf como debido a la creacion de areas anaerobicas. Como resultado, la invencion propuesta se puede utilizar en impresoras a todo color de chorro de piezo tinta con diferentes tipos de cabezales de impresion, para obtener imagenes de gran formato a todo color en superficies de diferentes materiales, como polfmeros flexibles y de lamina, vidrio, metal, ceramica, madera, etc. Al mismo tiempo, la invencion proporciona una alta tasa de curado del material curable por UV en un rango estrecho de radiacion UV.
Breve descripcion de las vistas de los dibujos
La figura 1 muestra el esquema de bloques del dispositivo de curado de agentes por radiacion UV y el metodo,
La figura 2 muestra el diseno del dispositivo de curado de agentes,
La figura 3 muestra el diagrama de tiempo de los pulsos de corriente a traves de los LED UV, donde:
-1 -fuente de radiacion UV;
-2 - lmea de LED;
-3 - radiador;
-4 - sensor de temperature de LED UV;
-5 - sistema de enfoque optico de radiacion;
-6 - Bloque de control UV LED;
-7 - controlador;
-8 - modulos de potencia.
La invencion se ilustra mediante los siguientes ejemplos de realizacion de curado de tinta curable por UV.
Ejemplo 1.
El proceso de curado de la invencion se aplica en la siguiente tinta blanca curable con UV: Fotoiniciadores: oxido de 2,4,6-trimetilbenzoildifenilfosfina - 50% de su cantidad total;
Oxido de monoacilfosfina - 20%;
Sinergista de aminas - etil-4-dimetilaminobenzoato - 30%.
La tinta tiene una viscosidad de 29 cP (29.10'3 Pa.s), a 25°C, 11 cP (11.10-3 Pa.s), a 45°C, tension superficial - 24.7 dinas/cm.
La tinta recibida debe probarse a la velocidad de curado mediante la exposicion mediante un dispositivo de radiacion UV descrito con una longitud de onda de 365 nm de UV-LED mientras se imprime en una impresora de gran formato LED UV NEO con cabezales XAAR 128/40. El comportamiento de la tinta en los cabezales de impresion es estable, la velocidad de curado es alta, el tiempo de curado es de 0.4 segundos. La calidad de impresion es excelente.
Ejemplo 2.
El proceso de curado de la invencion se aplica sobre la siguiente tinta negra curable por UV: Fotoiniciadores: isopropildioxantona - 30% de su cantidad total; 2-bencil-2-(dimetilamino)-1-[4-(4-morfolinil)fenil]-1-butanona (Irgaqure-369 producida por Ciba) -10%.
oxido de monoacilfosfina -10%;
coiniciador, sinergista de aminas etil-4-(dimetilamino)benzoato -50%;
La tinta tiene una viscosidad de 23.4 cP, a 25°C, 11 cP a 45°C, tension superficial - 25 dinas/cm.
La velocidad de curado de la tinta debe probarse mediante la exposicion de la fuente de radiacion UV estandar a traves de UVLED con un rango de radiacion de 365 nm. Ademas, la tinta debe probarse en una impresora de gran formato LED UV NEO con cabezales XAAR 128/40. El comportamiento de la tinta en los cabezales es estable, el tiempo de curado es de 0.4 segundos. La calidad de impresion es excelente.
Ejemplo 3.
El proceso de curado de la invencion se aplica a la siguiente tinta azul curable por UV:
fotoiniciadores: 2,4,6-trimetilbenzoildifenilfosfina oxido 0 - 20% de su cantidad total;
oxido de monoacilfosfina - 30%;
coiniciador, sinergista de amina-etil-4-(dimetilamino)benzoato - 50%
La tinta tiene una viscosidad de 24.9 cP, a 25°C, 9.5 cP a 45°C, tension superficial - 24.9 dina/cm.
El curado de la tinta se debe probar en la impresora de gran formato LED UV NEO con cabezales XAAR 128/40 y mediante el dispositivo descrito para el curado de sustancias UV con una longitud de onda de 365 nm de LED. El tiempo de curado es de 0.4 seg. La calidad de impresion es excelente.
Ejemplo 4.
El proceso de curado de la invencion se aplica sobre la siguiente tinta roja curable por UV: Fotoiniciadores 2,4,6-trimetilbenzoildifenilfosfina oxido 20% de su cantidad total;
oxido de monoacilfosfina - 30%;
coiniciador, sinergista de aminas-etil-4-(dimetilamino)benzoato - 50%;
La tinta tiene una viscosidad de 24.7 cP, a 25°C, 8.9 cP a 45°C, tension superficial de 24.5 dinas/cm.
La tinta debe ser la tasa de curado probada por la exposicion de la fuente de radiacion UV estandar a traves de LED UV con un rango de radiacion de 365 nm. Ademas, la tinta debe probarse en una impresora de gran formato LED UV NEO con cabezales XAAR 128/40. El comportamiento de la tinta en los cabezales es estable. El tiempo de curado es de 0.4 seg. La calidad de impresion es excelente.
Aplicabilidad industrial
Es posible utilizar la invencion para imprimir, en particular, para imprimir la imagen o el texto deseados utilizando el metodo de impresion piezo-tinta a todo color con la siguiente fijacion de la impresion mediante fotopolimerizacion con aglomerante bajo irradiacion por radiacion UV en rango espectral estrecho. Permite recibir textos a todo color, graficos e imagenes de restriccion en superficies planas de diversos materiales: polfmeros flexibles y laminados, vidrio, metal, ceramica, productos de madera, etc.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un metodo de curado de sustancias, que incluye el efecto sobre el agente curable que contiene fotoiniciadores y el metodo se aplica a la superficie del sustrato con la radiacion de los LED UV, caracterizado porque la radiacion de los LED UV corresponde a la region del espectro donde se encuentran los fotoiniciadores mencionados. El agente curable tiene una sensibilidad maxima, los LED UV se alimentan secuencialmente mediante impulsos de corriente con una frecuencia de 1 kHz a 10 MHz, y el agente curable comprende ademas de 5 a 10% en peso de acrilatos multifuncionales.
2. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque los LED UV tienen el mismo espectro de radiacion.
3. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, caracterizado porque la intensidad de los LED UV se controla mediante el cambio de la frecuencia y/o la intensidad de corriente y/o el ciclo de trabajo de los pulsos de corriente, de modo que la potencia de disipacion de la potencia de los LED UV se acerca al maximo.
4. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 3, caracterizado porque la frecuencia, la magnitud de la corriente y el ciclo de trabajo de los pulsos de corriente deben seleccionarse en funcion de la energfa de polimerizacion del agente curable, la composicion del agente de curado, el espesor de la capa del agente de curado, el metodo de aplicacion del agente de curado en la superficie, los tiempos de exposicion a la radiacion de LED UV en agentes curable activos, temperatura y humedad del ambiente, caractensticas de los LED UV.
5. Dispositivo para agentes de curado que comprende del 5 al 10% en peso de acrilatos multifuncionales por radiacion UV, incluida la fuente de radiacion UV que contiene LED UV, bloque de control LED UV de la fuente de radiacion UV, radiador para enfriamiento de LED UV, sensor de temperatura de LED UV conectado al bloque de control LED UV, el dispositivo se caracteriza por el hecho de que la fuente de radiacion UV tiene el sistema de enfoque optico, y la unidad de control de LED UV esta disenada de tal manera que los LED UV reciben pulsos de corriente con una frecuencia de 1 kHz a 10 MHz secuencialmente.
6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado porque los LED UV estan dispuestos en serie como lmeas.
7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 5 o la reivindicacion 6, caracterizado porque los LED UV tienen el mismo espectro de radiacion.
8. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5-7, caracterizado porque el bloque de control de los LED UV contiene el controlador maestro conectado a los dispositivos informaticos perifericos, y los LED de UV controlan los modulos de potencia, junto con el controlador maestro por medio de sus primeras y segundas entradas de datos, y por medio de los cables de alimentacion, se conectan a los LED de UV correspondientes.
9. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-8, caracterizado porque el sensor de temperatura esta ubicado en el radiador y su salida esta conectada al bloque de control.
10. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado porque cada modulo de potencia esta disenado como un regulador de corriente controlado por impulsos.
11. El dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5-10, caracterizado porque los LED UV estan situados en el radiador.
12. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11, caracterizado porque el radiador para enfriar los UVLED esta disenado como un intercambiador de calor lfquido.
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