UV固化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展

齊福斌

從China Print 2013展會(huì)上我們看到，目前UV固化技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并受到人們的關(guān)注。本文將對(duì)UV固化技術(shù)的新發(fā)展進(jìn)行介紹。

傳統(tǒng)UV固化技術(shù)

UV固化是指在UV燈的輻射光波照射下，UV油墨和UV光油發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，進(jìn)而使印品干燥的過程。

使用UV油墨和UV光油時(shí)，需要配置UV固化裝置。在印刷墨層較厚時(shí)，各印刷機(jī)組之間需要安裝內(nèi)置UV固化裝置。有時(shí)，為了保證印品充分干燥，在加長(zhǎng)收紙干燥部分中還需要安裝UV固化裝置。

1.傳統(tǒng)UV固化裝置

傳統(tǒng)UV固化裝置內(nèi)安裝了一個(gè)或數(shù)個(gè)水銀燈，波長(zhǎng)范圍是100～380nm。常用的水銀燈工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫和臭氧，因此UV固化裝置還配有冷卻和排除臭氧的裝置。為充分利用水銀燈的能量并保護(hù)人身安全及環(huán)境，整個(gè)UV固化裝置都是封閉在一個(gè)反射室中的。

在單張紙膠印機(jī)的UV固化裝置中，通常會(huì)采用輸出功率為100～120W/cm的氣體水銀燈，這種水銀燈的能量有效利用率只有25%，其余50%將轉(zhuǎn)化為紅外光，25%轉(zhuǎn)化為可見光。為防止承印材料（紙張）過熱或與輻射裝置接觸，需要安裝冷卻裝置并在UV固化裝置的下方安裝防護(hù)板（通常是采用涂布石英玻璃的紅外濾鏡）。

傳統(tǒng)UV燈的反射鏡多采用鋁或玻璃反射鏡?，F(xiàn)在，海德堡的Dry Star 3000UV固化系統(tǒng)和高寶的UV固化裝置都采用反藍(lán)光的URS鍍膜反射鏡，通過URS鍍膜反射UV光，并吸收紅外光熱量，再通過水冷系統(tǒng)將吸收的熱量排出。與鋁或玻璃反射鏡相比，其能夠明顯減少對(duì)承印物的熱輻射，并且能避免油墨和污垢在反射鏡表面燃燒而影響反射鏡的反射效率和性能穩(wěn)定。

2.UV-Quickstart移動(dòng)帶式固化裝置

德國(guó)Kuhnast輻射技術(shù)公司推出了UV-Quickstart移動(dòng)帶式固化裝置。其最初應(yīng)用在RYOBI 520膠印機(jī)上，也可以在海德堡GTO 52、PM 52、SM 52膠印機(jī)和小森Lithrone 20膠印機(jī)上使用。該UV固化裝置配備1～2個(gè)UV燈，功率為181W/cm。傳統(tǒng)UV固化裝置打開后需要5～10分鐘才能使用，并且需要在印刷全過程中保持工作狀態(tài)，而UV-Quickstart移動(dòng)帶式固化裝置在打開后3秒鐘即可使用，且印刷中斷時(shí)全套系統(tǒng)關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)表明，在印刷同樣數(shù)量的印品時(shí)，UV-Quickstart移動(dòng)帶式固化裝置的實(shí)際工作時(shí)間比傳統(tǒng)UV固化裝置的實(shí)際工作時(shí)間減少一半以上。這就可以節(jié)省能量消耗、減少維修費(fèi)用，此外，其還可以用風(fēng)冷系統(tǒng)替代水冷系統(tǒng)。

3.激發(fā)物輻射裝置

為解決水銀燈能量有效利用率低并產(chǎn)生大量紅外輻射和臭氧的缺點(diǎn)，激發(fā)物輻射裝置（低溫UV固化裝置）應(yīng)運(yùn)而生。激發(fā)物輻射裝置是一種采用單色光（其主要波長(zhǎng)為308nm）UV燈的特殊固化裝置，這種輻射裝置不會(huì)產(chǎn)生紅外光，承印物不會(huì)被加熱，提高了能量利用率，且不會(huì)產(chǎn)生臭氧。目前激發(fā)物輻射裝置存在的問題是功率低，要提高固化效果就需要使固化過程在惰性氣體（如氮?dú)猓┲羞M(jìn)行。另外，與其配合使用的油墨的光引發(fā)劑還要與激發(fā)物輻射裝置的光波長(zhǎng)相匹配。

由于目前激發(fā)物輻射裝置需要在惰性氣體（如氮?dú)猓┲羞M(jìn)行，因此，其固化需要密閉空間。而單張紙膠印機(jī)由于牙排的存在，實(shí)現(xiàn)密閉空間比較困難，目前這種固化裝置在卷筒紙膠印機(jī)上比較容易實(shí)現(xiàn)。

LED-UV固化技術(shù)

傳統(tǒng)UV固化技術(shù)的熱利用率低，電耗大；UV燈產(chǎn)生臭氧且散發(fā)熱量，需要配置排氣裝置；總體運(yùn)行成本高。2008年2月，日本利優(yōu)比和東洋油墨首次推出LED-UV固化技術(shù)。China Print 2013展會(huì)上，RYOBI膠印機(jī)就配套了LED-UV固化裝置。

1.LED-UV固化裝置

LED是Lighting Emitting Diode的縮寫，即“發(fā)光二級(jí)管”。LED具有低電耗、長(zhǎng)壽命、小型化、輕量化、高應(yīng)答性、高輸出性和不含水銀成分等許多優(yōu)點(diǎn)，被稱為“解決環(huán)境問題的一張王牌”。

近紫外波段發(fā)光的LED-UV固化裝置在印刷領(lǐng)域被用于替代使用水銀燈、鹵素?zé)?、鈉燈等的固化裝置上。在膠印機(jī)上使用的LED-UV固化裝置的照射光源由一排無間隙排列的高輸出發(fā)光LED-UV燈微型組件組成。

目前，LED-UV燈照射強(qiáng)度比傳統(tǒng)UV燈弱，照射距離短。傳統(tǒng)UV燈照射距離為150～300mm，而LED-UV燈照射距離是20mm左右。因此，LEDUV固化裝置照射光源與承印物表面的距離要小得多。一般傳統(tǒng)UV燈距承印物表面的距離是100～150mm，而LEDUV固化裝置照射光源距承印物表面的距離是10～20mm。

2.LED-UV固化裝置的優(yōu)點(diǎn)

（1）油墨瞬間固化。

（2）不產(chǎn)生臭氧，無須配備排氣管道，有利于環(huán)保。

（3）附屬設(shè)備小且緊湊。

（4）LED-UV燈壽命長(zhǎng)（是傳統(tǒng)UV燈的10倍以上），發(fā)熱低，可以瞬間點(diǎn)燃或熄滅，不需預(yù)熱，只在印刷時(shí)開燈，耗電低（只有傳統(tǒng)UV燈的1/9），經(jīng)濟(jì)性好。

（5）由于LED-UV固化裝置發(fā)熱少，可以防止非耐熱性承印物變形，也不會(huì)使紙張失去水分變形、手感發(fā)生變化，不產(chǎn)生靜電等。

3.LED-UV固化裝置存在的問題和解決方法

（1）在印刷速度為16000張/小時(shí)時(shí)，LED-UV固化裝置與紙張的距離是15mm，對(duì)于一般紙張而言，保證四色疊印油墨完全固化是沒有問題的。但在紙張厚度超過0.3mm時(shí)，由于紙張挺度提高，需要采取紙張彎曲控制措施，否則可能因?yàn)榧垙埮cLED-UV固化裝置接觸而產(chǎn)生蹭臟。

（2）由于剛印刷的油墨是凹凸不平的，如果瞬間固化，這種凹凸不平的現(xiàn)狀就會(huì)保留下來，進(jìn)而出現(xiàn)光的漫反射而影響印品的光澤。為了保證印品光澤度，需要留出一些時(shí)間讓油墨自然流平，這樣，在不增加膠印機(jī)收紙部分空間的情況下，需要對(duì)收紙部分進(jìn)行改進(jìn)，增加兩個(gè)滾筒。

（3）LED-UV固化裝置需要專門配套使用LED-UV油墨，目前這種油墨價(jià)格偏高，尚不普及。

（4）配備LED-UV固化裝置的膠印機(jī)初期投資可能會(huì)高一些。

H-UV固化技術(shù)

1.H-UV固化技術(shù)

采用LED-UV固化技術(shù)的膠印機(jī)總體價(jià)格偏高，特別是需要專門配套的LED-UV油墨價(jià)格偏高，使印刷成本提高?？紤]到這種情況，小森公司提出“能否用傳統(tǒng)的UV燈固化與LED-UV配套的油墨”這一設(shè)想，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，采用傳統(tǒng)的UV燈不僅可以固化與LED-UV配套的油墨，而且還能降低能耗。于是，小森公司與一家UV燈公司合作，將光電管玻璃技術(shù)與濾波器技術(shù)加以組合，開發(fā)出了一種不產(chǎn)生熱量和臭氧的UV固化系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)，印刷承印物溫度只比車間溫度高4～5℃。

小森公司推出的這種新型固化系統(tǒng)發(fā)出的UV光波長(zhǎng)范圍更廣，因此，與其配套的UV油墨所使用的光聚合引發(fā)劑的選擇范圍也更廣，油墨價(jià)格得以降低。

由于該固化系統(tǒng)采用改進(jìn)的傳統(tǒng)UV燈固化，以及與LED-UV配套的油墨，故命名為“H-UV固化系統(tǒng)”即“混合（Hybrid）型UV固化系統(tǒng)”。H-UV固化系統(tǒng)配置在收紙裝置的斜坡處。

2.H-UV固化系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）配置H-UV固化系統(tǒng)的膠印機(jī)價(jià)格較低，初期投入成本增加不多。

（2）與LED-UV固化系統(tǒng)相比，H-UV固化系統(tǒng)的UV燈更換成本得到降低，耗電與之相當(dāng)。

（3）發(fā)熱少，不會(huì)對(duì)機(jī)械部件和印刷質(zhì)量產(chǎn)生影響。

（4）不產(chǎn)生臭氧，不需要排氣管道。

（5）印刷厚紙時(shí)，不需要采取紙張彎曲控制措施。

（6）與H-UV固化系統(tǒng)配套的油墨價(jià)格仍然較高。endprint