Изготовление фотокристаллов: технология, материалы заготовок и выбор УФ-клея

Что такое фотокристалл

Фотокристалл – эффектный сувенир, мимо которого трудно пройти. Он чист и прозрачен, его грани играют в лучах солнца. Это удачная комбинация новых технологий, искусства и моды: такой предмет дарят на свадьбу, ставят как украшение офиса, привозят как память о поездке.

С точки зрения технологии это трёхслойная конструкция: лицевая пластина, изображение на прозрачной плёнке и защитная пластина. Слои соединяются клеем, который заполняет промежутки и вытесняет воздух. Именно вытеснение воздуха даёт тот самый эффект глубины: если между слоями остаётся воздушный зазор, граница читается как мутная плёнка и вся работа пропадает.

Изготовление фотокристаллов с использованием УФ-полимеров «Спектр» – простой способ организовать небольшое собственное дело или порадовать близких памятным подарком, сделанным своими руками. Технология не требует больших вложений: если у вас есть струйный фотопринтер, основное оборудование уже имеется.

Из чего делают фотокристаллы

Классическая заготовка стеклянная, но она не единственная. Материал выбирают по трём соображениям: как выглядит изделие, сколько весит и что будет, если его уронить.

Как выбирать марку. В фотокристалле шов плоскостной: две пластины соединяются по всей площади. Под такой шов рассчитана марка A-180 – она вязкая и эластичная, держится в слое и не стекает с краёв. Остальные марки берут, когда основной материал заготовки другой: у каждой он указан в карточке. Если конструкция включает торцевую склейку – например, приклеенная подставка или рамка, – для неё берут A-200.

Отдельно про подсветку. Фотокристалл часто ставят на светодиодную подставку, и тогда материал заготовки сильнее влияет: у стекла и акрила грани работают как световоды и дают ровное свечение, у полистирола рассеяние сильнее и картинка выглядит мягче.

Что нужно для работы

Печать изображения

Главное предупреждение всей технологии: пигментные чернила для этих целей не годятся. Нужны водорастворимые фоточернила. Причина в том, как устроены оба типа: пигмент – это твёрдые частицы, лежащие на поверхности приёмного слоя, а водорастворимый краситель впитывается в него. Когда сверху приходит клей, пигмент частично отслаивается и мутит изображение, а краситель остаётся на месте.

Остальные правила печати:

• Печатать на специальной плёнке для фотокристаллов. У неё есть приёмный слой, удерживающий чернила. На обычной прозрачной плёнке капля не закрепляется и растекается.
• Дать отпечатку высохнуть полностью. Влажные чернила под клеем дадут разводы, а растворитель окажется заперт под твёрдым слоем.
• Не трогать рабочую сторону руками. Отпечаток пальца на приёмном слое остаётся навсегда и виден в готовом изделии.
• Печатать с запасом по краю. Излишек подрезают после сборки, и запас в 2–3 мм избавляет от белой кромки при малейшем смещении.
• Учесть, что изображение станет темнее. Клей заполняет микрорельеф приёмного слоя, картинка становится контрастнее и глубже – при печати это компенсируют осветлением на 5–10 %.

Сборка

Заготовка состоит из двух пластин. Одна – лицевая сторона фотосувенира, гладкая поверхность определённой формы. Вторая выполняет защитную функцию и закрывает изображение с тыльной стороны.

• Обезжирить обе пластины изопропиловым спиртом, протирая безворсовой салфеткой в одном направлении. На стекле особенно мешают следы полироли и жира.
• Разложить сборку насухо и проверить совмещение. После засветки сдвинуть слои уже нельзя.
• Нанести клей на лицевую пластину одной полосой или змейкой по центру. Точечное нанесение по углам оставляет воздух в середине.
• Уложить плёнку и прикатать от центра к краям. Движение строго от середины наружу – так воздух уходит к кромке и не запирается в пузыре.
• Нанести клей на плёнку и уложить защитную пластину, повторив прикатку.
• Проверить на просвет. Пузыри и непроклеенные участки видны до засветки, и на этом этапе их ещё можно выгнать.
• Засветить в два этапа. Первый – короткий, чтобы зафиксировать геометрию и дать возможность снять выступивший излишек: открытая поверхность отверждается медленнее слоя между пластинами, и излишек на этом этапе ещё удаляется легко. Второй – полный, до набора прочности.
• Подрезать излишки плёнки по краям кристалла. Резать по линейке, лезвием под небольшим углом от кромки.

Процесс несложный и доступный каждому, а готовое изделие получается удивительно красивым – таким сувениром можно удивить любого.

Почему шов не виден. Показатель преломления клея близок к показателю стекла и акрила: у стекла около 1,52, у акрила 1,49, у клеёв линейки 1,46–1,47. Чем меньше разница, тем слабее отражение на границе и тем незаметнее слой. Полностью убрать границу нельзя, но при такой близости она не читается даже под углом.

Какой источник 395 нм выбрать

Диапазон здесь не случаен. Изображение на плёнке окрашено, а красочный слой поглощает ультрафиолет тем сильнее, чем короче волна. На 365 нм часть излучения задерживается краской, и под тёмными участками картинки клей отверждается хуже, чем под светлыми. На 395 нм поглощение заметно слабее, и шов прорабатывается равномерно по всей площади независимо от сюжета.

Как выбирать. Источник подбирают под размер изделия. Пятно должно перекрывать кристалл целиком: при облучении мощным точечным фонарём по частям границы участков получают разную дозу, и на просвет появляется неоднородность. Для изделий до ладони достаточно фонаря 15 Вт, для форматов больше – линейной лампы на 30 или 56 см.

Расчёты

Доза и расстояние

H = E × t, где H – доза, мДж/см²; E – облучённость на поверхности, мВт/см²; t – время, с.

Облучённость сильно зависит от расстояния и падает пропорционально его квадрату:

E₂ = E₁ × (r₁ / r₂)²

Пример. Пусть на расстоянии 5 см источник даёт 50 мВт/см². Тогда для набора дозы 3000 мДж/см² потребуется:

Вдвое дальше означает вчетверо дольше. Отсюда правило для серийной работы: расстояние от источника до изделия фиксируют один раз и дальше не меняют, иначе отработанный режим перестаёт повторяться от партии к партии.

Расход клея

V = S × h, где S – площадь склейки, h – толщина слоя. Слоёв в фотокристалле два, поэтому расход удваивается.

Пример. Кристалл 60 × 90 мм, слой 0,08 мм на каждой из двух границ:

V = 5400 × 0,08 × 2 = 864 мм³ на изделие, то есть около 0,9 грамма. Флакона 100 г хватает примерно на 110 таких кристаллов.

Производительность

Время цикла складывается из подготовки, сборки, засветки и подрезки. Засветка занимает минуты, а основное время уходит на аккуратную выгонку воздуха.

Цифры приведены для одного рабочего места и одного источника. Самое слабое место при выходе на серию – именно засветка, поэтому первым делом дорабатывают её: линейная лампа или прожектор позволяют облучать несколько собранных изделий одновременно, пока мастер собирает следующие.

Частые ошибки

• Печатают пигментными чернилами. Частицы пигмента лежат на поверхности приёмного слоя, под клеем отслаиваются и мутят изображение. Нужны водорастворимые фоточернила.
• Берут обычную прозрачную плёнку. Без приёмного слоя чернила не закрепляются, и картинка расплывается ещё до сборки.
• Не дают отпечатку высохнуть. Влага под клеем даёт разводы, а растворитель оказывается заперт под твёрдым слоем.
• Наносят клей точками по углам. Воздух остаётся в середине, и вывести его уже некуда.
• Прикатывают от края. Воздух запирается в центре. Движение только от середины наружу.
• Не проверяют сборку на просвет до засветки. После отверждения пузырь остаётся навсегда, разобрать изделие нельзя.
• Светят источником 365 нм. Под тёмными участками изображения клей получает меньше ультрафиолета, и шов отверждается неравномерно.
• Засвечивают мощным точечным фонарём по частям. Участки получают разную дозу, и на просвет видна неоднородность.
• Меняют расстояние до лампы от изделия к изделию. Облучённость падает пропорционально квадрату расстояния, и режим перестаёт повторяться.
• Снимают излишек после полного отверждения. Убирать его нужно после первого короткого этапа, пока открытая поверхность ещё мягкая.
• Подрезают плёнку тупым лезвием. Оно рвёт край, и кромка выглядит неряшливо.
• Трогают рабочую сторону плёнки руками. Отпечаток на приёмном слое остаётся в готовом изделии навсегда.

Как поставить на поток

Технология удобна для небольшого дела именно низким порогом входа: принтер, источник ультрафиолета, расходники. Что стоит продумать при переходе от единичных изделий к серии:

• Зафиксировать режим. Расстояние до источника, время первого и второго этапов, толщина слоя – записать и не менять. Повторяемость здесь важнее скорости.
• Развести операции. Пока партия под лампой, мастер собирает следующую. Именно засветка становится самым слабым местом, и расширяют её первой.
• Сделать шаблон совмещения. Простая рамка-упор из того же материала экономит секунды на каждом изделии и убирает брак от смещения.
• Держать запас заготовок одной партии. Толщина пластин у разных поставщиков отличается, а от неё зависит и расход, и режим.
• Проверять первое изделие смены. Условия меняются: температура в помещении влияет на вязкость клея и на скорость выгонки воздуха.
• Учесть площадку для сушки и хранения. Готовые изделия убирают от прямого солнца: ультрафиолет продолжает действовать и на готовый шов.

Почему нужно применять УФ-клеи «Спектр»?

НИПГ «Спектр» с 2005 года разрабатывает и производит УФ-отверждаемые материалы. Для фотокристаллов важно, что марка подбирается под материал заготовки и под тип шва: для плоскостной склейки предназначен A-180, для торцевых работ A-200, под полистирол P-450, под ПЭТ P-350, под поликарбонат P-140. В карточках указаны вязкость, твёрдость по Шору, показатель преломления и рабочий диапазон облучения.

Источники ультрафиолета мы предлагаем под задачу: от фонаря на батарейках для единичных изделий до линейных ламп и прожектора для серийной работы. Подобрать состав и источник можно в разделах УФ-клеи и УФ-лампы.

Часто задаваемые вопросы

Каким клеем склеивать фотокристалл?
Для плоскостной склейки двух пластин рассчитан A-180: он вязкий и эластичный, держится в слое и не стекает с краёв. Если заготовка не стеклянная и не акриловая, марку берут под материал: P-450 для полистирола, P-350 для ПЭТ, P-140 для поликарбоната. Торцевые операции, например приклейку подставки, делают A-200.

Из чего ещё делают фотокристаллы, кроме стекла?
Из акрила – он вдвое легче и не бьётся, из полистирола – самый доступный вариант для крупных серий, из ПЭТ – для тонких плоских сувениров и магнитов, из поликарбоната – когда нужна ударопрочность. У каждого материала своя марка клея и свои особенности по обработке кромки.

Почему нельзя печатать пигментными чернилами?
Пигмент – это твёрдые частицы, лежащие на поверхности приёмного слоя плёнки. Когда сверху приходит клей, они частично отслаиваются и мутят изображение. Водорастворимый краситель впитывается в приёмный слой и остаётся на месте.

Какую лампу брать – 365 или 395 нм?
395 нм. Красочный слой на плёнке поглощает ультрафиолет тем сильнее, чем короче волна, и на 365 нм под тёмными участками изображения клей отверждается хуже, чем под светлыми. На 395 нм шов прорабатывается равномерно независимо от сюжета.

Какой мощности нужен источник?
По размеру изделия. Для кристаллов до ладони достаточно фонаря 15 Вт, для форматов больше нужна линейная лампа на 30 или 56 см, чтобы пятно перекрывало изделие целиком. Облучать мощным точечным фонарём по частям нельзя: участки получат разную дозу, и на просвет будет видна неоднородность.

Как избавиться от пузырей?
Наносить клей полосой или змейкой по центру и прикатывать мягким валиком строго от середины к краям. Точечное нанесение по углам оставляет воздух в середине. Перед засветкой сборку обязательно проверяют на просвет: на этом этапе воздух ещё можно выгнать, после отверждения пузырь останется навсегда.

Когда убирать выступивший излишек клея?
После первого короткого этапа засветки. Открытая поверхность отверждается медленнее слоя между пластинами, поэтому излишек в этот момент ещё удаляется легко. После полного отверждения он снимается только механически.

Виден ли клеевой шов в готовом изделии?
Практически нет. Показатель преломления клеёв линейки 1,46–1,47, у стекла около 1,52, у акрила 1,49 – разница мала, поэтому отражение на границе слабое и слой не читается даже под углом.

Сколько клея уходит на одно изделие?
Кристалл 60 × 90 мм при слое 0,08 мм на двух границах берёт около 0,9 грамма, то есть флакона 100 г хватает примерно на 110 изделий. На формат 100 × 150 мм уходит около 3,2 грамма.

Сколько изделий можно сделать за смену?
При цикле 8 минут на одном рабочем месте выходит около 60 штук за смену. Самое слабое место – засветка, поэтому при выходе на серию первой расширяют её: линейная лампа или прожектор облучают несколько собранных изделий сразу.

Нужен ли струйный принтер или подойдёт лазерный?
Только струйный с водорастворимыми фоточернилами. У лазерного тонер спекается при закреплении, плёнка коробится от нагрева, а сам тонер лежит на поверхности и под клеем ведёт себя так же плохо, как пигмент.

Обращайтесь, если необходима помощь с подбором состава под конкретную задачу – детально проконсультируем по возникшим вопросам.

E-mail: market@nipg.ru
Тел.: +7 (831) 414-01-71, 8 (800) 600-76-32
Мессенджеры: WhatsApp, Telegram, МАХ

Материал подготовлен техническим специалистом ООО НИПГ «Спектр». При полном или частичном копировании материалов ссылка на источник обязательна.