Жидкие УФ-отверждаемые чернила для струйной печати произвели революцию в цифровой печати, обеспечив высокоскоростную печать с высоким разрешением в таких отраслях, как упаковка, текстиль и промышленное производство. Эти чернила мгновенно затвердевают под воздействием ультрафиолетового света, снижая энергопотребление и количество отходов по сравнению с альтернативами на основе растворителей. Однако их химический состав и процесс отверждения вызывают вопросы о потенциальных рисках для здоровья и окружающей среды.
Жидкие УФ-отверждаемые чернила для струйной печати в целом безопасны при правильном обращении, но отдельные компоненты, такие как фотоинициаторы и неотвержденные мономеры, могут представлять опасность при неправильном обращении. Правильная вентиляция, защитное оборудование и соблюдение протоколов безопасности снижают эти риски.
УФ-отверждаемые чернила обладают такими преимуществами, как низкий уровень выбросов летучих органических соединений (ЛОС), однако их безопасность зависит от понимания их химических свойств, процедур обращения и соблюдения нормативных требований. В этой статье рассматриваются их потенциальные опасности, проводится сравнение с традиционными чернилами и даются практические рекомендации по безопасному использованию.
1. Химический состав и профили безопасности УФ-отверждаемых чернил
УФ-отверждаемые чернила содержат мономеры, олигомеры и фотоинициаторы, которые требуют осторожного обращения, чтобы избежать раздражения кожи или проблем с дыханием.
УФ-отверждаемые чернила состоят из трех основных компонентов:
- Мономеры/олигомеры: Соединения на основе акрилатов (например, дипропиленгликоль диакрилат) выступают в качестве связующих агентов. Эти жидкости с низкой вязкостью обеспечивают точное нанесение струи, но в неотвержденном состоянии могут вызывать раздражение кожи.
- Фотоинициаторы: Химические вещества, такие как соли арилсульфония, вызывают полимеризацию под действием ультрафиолетового света. Некоторые фотоинициаторы выделяют свободные радикалы, которые при вдыхании могут вызвать раздражение глаз или легких.
- Добавки: Стабилизаторы и пигменты (например, фотохромные красители) улучшают характеристики, но при неправильной обработке могут вызывать токсичность.
Исследование УФ-отверждаемых фотохромных чернил показало, что колебания температуры во время струйной обработки могут изменять вязкость чернил, что повышает риск воздействия при обслуживании4. Составы с низким содержанием летучих органических соединений, такие как циклоалифатические эпоксидные системы, снижают опасность попадания в воздух, но все равно требуют мер предосторожности.
Понимание этих компонентов очень важно, но при неправильном обращении риски возрастают. В следующем разделе рассматриваются конкретные опасности в рабочих процессах.
2. Потенциальные опасности при обращении и отверждении
Основные риски включают в себя контакт кожи с неотвержденными смолами, вдыхание частиц, находящихся в воздухе, и неполное отверждение, приводящее к остаточной токсичности.
Облучение при струйной печати
- Контакт с неотвержденными чернилами: Операторы, работающие с печатающими головками или чистящие сопла, могут столкнуться с жидкими чернилами. Исследование 2020 года показало, что длительное воздействие акрилатов на кожу вызвало дерматит у 12% работников.
- Аэрозольные частицы: Высокоскоростная струйная обработка может привести к образованию мелких капель. Лаки UVLS, например, требуют закрытых систем, чтобы минимизировать риск вдыхания.
Остаточные риски после отверждения
- Неполная полимеризация: Если УФ-лампы выходят из строя или слои краски слишком толстые, могут остаться непрореагировавшие мономеры. Эти остатки могут просочиться в упаковочные материалы, загрязняя пищевые или медицинские продукты.
- Термическая деградация: Перегрев во время отверждения (например, >40°C) может привести к разложению фотоинициаторов с выделением летучих побочных продуктов.
Для уменьшения этих опасностей требуются строгие протоколы, описанные ниже.
3. Протоколы безопасности при хранении и применении
Для обеспечения безопасности используйте СИЗ (перчатки, очки), системы вентиляции и мониторинг полимеризации в режиме реального времени.
Меры безопасности на рабочем месте
- Средства индивидуальной защиты (СИЗ): Нитриловые перчатки и очки с защитой от УФ-излучения обязательны при работе с красками.
- Вентиляция: Системы местной вытяжной вентиляции (LEV) снижают концентрацию мономера в воздухе ниже порога OSHA в 10 ppm.
Лучшие операционные практики
- Валидация отверждения: Используйте радиометры для проверки интенсивности УФ-лампы. Исследование 2015 года, проведенное на тканях из PLA, показало, что недоотвержденные краски снижают прочность материала на 30%.
- Управление разливами: Необходимо иметь под рукой абсорбирующие материалы, например силикагель. Загрязненные поверхности должны быть очищены изопропиловым спиртом.
Соответствие мировым нормам гарантирует безопасность использования.
4. Нормативные стандарты и сертификаты
УФ-отверждаемые чернила должны соответствовать требованиям REACH, FDA и ISO 10993 по биосовместимости, в зависимости от области применения.
Основные положения
- REACH (ЕС): Запрещает использование акрилатных мономеров, таких как DPGDA, если их концентрация превышает 0,1%.
- FDA 21 CFR: Для красок, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами, требуется тестирование на наличие экстрагируемых веществ в условиях, имитирующих использование.
- ISO 10993: Чернила медицинского класса должны пройти испытания на цитотоксичность, чтобы обеспечить биосовместимость.
Программы сертификации
- ECO PASSPORT от OEKO-TEX: Сертификация красок на безопасность для текстиля, охватывающая 300+ опасных веществ.
- UL ECOLOGO: Подтверждает низкий уровень выбросов летучих органических соединений и устойчивые методы производства.
Сравнение УФ-отверждаемых чернил с альтернативами на основе растворителей позволяет выявить их преимущества с точки зрения безопасности.
5. Сравнительная безопасность: УФ-отверждаемые чернила в сравнении с чернилами на основе растворителя
УФ-отверждаемые чернила безопаснее чернил на основе растворителей благодаря практически нулевому содержанию летучих органических соединений и пониженной воспламеняемости.
| Параметр | УФ-отверждаемые чернила | Чернила на основе растворителя |
|---|---|---|
| Выбросы летучих органических соединений | <10 ppm (формулы с низким содержанием летучих органических соединений) | 200-500 ppm (толуол/ксилол) |
| Воспламеняемость | Невоспламеняющийся | Сильно воспламеняется |
| Побочные продукты отверждения | Минимум | Озон, CO2 |
| Утилизация отходов | Малоопасный (полимеризованный) | Опасные (токсичные растворители) |
Испытание биоразлагаемых тканей, проведенное в 2015 году, показало, что УФ-отверждаемые чернила сохраняют гибкость ткани, в то время как чернила на основе растворителей вызывают деградацию волокон.
Заключение
Жидкие УФ-отверждаемые чернила для струйной печати представляют собой управляемый риск, если пользователи соблюдают правила безопасности и нормативные стандарты. Низкое содержание летучих органических соединений и быстрое отверждение делают их устойчивой альтернативой чернилам на основе растворителей, особенно в пищевой упаковке и медицинском текстиле. Уделяя первостепенное внимание СИЗ, вентиляции и соблюдению нормативных требований, предприятия могут безопасно использовать их преимущества в высокопроизводительных печатных приложениях.