Het manco van UV-inkten
op flexibele substraten

Hoe zijn UV-inkten samengesteld?

De vloeibare inktsubstantie bestaat uit een bindmiddel van verdunners en harsen (70-75%), pigmenten voor de kleur (12-16%), foto-initiatoren voor het op gang brengen en versnellen van het droogproces (6‑10%) en enkele additieven voor verkrijgen van eigenschappen als mechanische weerstand en een glad oppervlak (2‑4%).

Hoe moeten UV-inkten gedroogd worden?

Door UV-lichtenergie dat een polymerisatieproces teweegbrengt. Dit verschijnsel wordt ook wel crosslinking of curing genoemd. De foto-initiatoren absorberen UV-licht en activeren de monomeren in het bindmiddel tot aangaan van een verbinding met elkaar (vernetten) resulterend in een ononderbroken ketting van polymeren. Er mogen in de droge inktfilm geen monomeren (vrije radicalen) achterblijven, verderop blijkt waarom. De curing moet dus optimaal volbracht worden. Dit is controleerbaar te bewerkstelligen door de duur en intensiteit van de UV-dosering in de juiste balans te brengen met het printproces.

Het manco

UV-inkten die (noodzakelijkerwijs) optimaal zijn gepolymeriseerd vormen een enigszins stugge en harde inktfilm. Er treedt tijdens printen en curing geen migratie op in het onderliggende medium, dus afdoende verankering blijft uit. Deze vaststelling staat in schrille tegenstelling tot wat wordt verlangd van een inkt die aangebracht wordt op een flexibel PES/PVC-substraat. De hechting van de inkten is benedenmaats en veroorzaakt op korte termijn een craquelé effect in het inktoppervlak. Die barstjes in de structuur worden mede veroorzaakt doordat UV-inkt tijdens drogen tot 20% van het eigen volume verliest.

Hoe gaan printer- en inktfabrikanten met deze tekortkoming om?

Zij adviseren de verbruiker de lichtenergie te beperken, zodat de vernetting slechts ten dele wordt doorgevoerd. Door deze – lichtzinnige – aanpassing lijkt het alsof de ‘droge’ inktfilm elastischer is en een enigszins acceptabele hechting heeft op flexibele substraten.

Maar, wat zijn de gevolgen hiervan?

Hier een opsomming van de meest serieuze implicaties:

  • Bij buitentoepassing van een substraat, bijvoorbeeld als een fullcolour schuifzeil, zorgt de UV-straling van het zonlicht ervoor dat de volledige vernetting binnen afzienbare tijd alsnog plaatsvindt en dat het onthechtingsfenomeen zich snel gaat inzetten.
  • Bij onvolledige curing blijven vrije radicalen achter in de ogenschijnlijk droge inktlaag. Deze kunnen leiden tot allergische reacties als huidirritaties en ademhalingsproblemen.
  • Vrije radicalen hebben een apolaire invloed op een eventuele veredelingsvernis die wordt aangebracht over de inkten om de duurzaamheid (!?) te verbeteren. Met andere woorden, de vernis hecht niet of onvoldoende.

Conclusie

De toepassing van de huidige voorhanden zijnde UV-inkten voor de zogenaamde roll-to-roll printers op een doorlopend buigzaam PES/PVC-substraat voor duurzame buitenexposities is benedenmaats. Het aanbrengen van een vernislaag – als die al hecht – verandert hier totaal niets aan.

Joop Donkersloot, oktober 2017

De verschillen van coatings op een rij