UV-LED技術(shù)在印刷領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)及展望

隨著UV固化技術(shù)在印刷行業(yè)中日益普及，一種采用UV-LED發(fā)光二極管作為固化光源的印刷方式，被越來(lái)越多的印刷企業(yè)所關(guān)注。本文將對(duì)UVLED光源的特點(diǎn)進(jìn)行探討，并對(duì)其未來(lái)在印刷業(yè)的發(fā)展作出分析。

UV-LED固化原理

傳統(tǒng)UV印刷是指UV油墨中的光聚合引發(fā)劑在UV光源的照射下，吸收不同波長(zhǎng)和能量的紫外光后，達(dá)到激發(fā)態(tài)，形成自由基或離子。再通過(guò)分子間的能量轉(zhuǎn)移，使預(yù)聚物、單體和聚合物成為激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合體。復(fù)雜粒子之間不斷的交聯(lián)聚合，最終使油墨固化成膜并吸附在印品上的過(guò)程。

UV-LED光源是紫外光源技術(shù)朝著更節(jié)能、更環(huán)保方向發(fā)展的產(chǎn)物，是一種能夠發(fā)射極窄的光譜半寬，并能將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體電子元件。利用光電轉(zhuǎn)換原理，通過(guò)在半導(dǎo)體基片上注入、摻雜雜質(zhì)生長(zhǎng)PN結(jié)而得到，發(fā)光機(jī)理緣其電致效應(yīng)，電子和正電荷在移動(dòng)過(guò)程中碰撞結(jié)合轉(zhuǎn)化成光能。其輻射波峰單一，光線能量集中在具有有效固化作用的一段紫外光譜段。由于光譜半寬相比傳統(tǒng)UV光源窄許多，能量高度集中，低熱能，輻照更均勻。使用UV-LED光源能減少印刷資源浪費(fèi)，降低印刷成本，從而節(jié)省印刷企業(yè)生產(chǎn)時(shí)間，大幅度提高企業(yè)生產(chǎn)效率。

UV-LED印刷優(yōu)勢(shì)

超長(zhǎng)壽命

傳統(tǒng)UV光源在工作大約1500小時(shí)后就要換新，頻繁更換光源零件，可能造成印刷機(jī)固化故障頻出,同時(shí)還可能降低印刷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，影響印刷企業(yè)的正常生產(chǎn)。而UV-LED光源的使用壽命一般能達(dá)到傳統(tǒng)UV光源的8倍以上，可以達(dá)到12000小時(shí)，且不受開(kāi)關(guān)次數(shù)影響。根據(jù)其發(fā)光原理，即UV-LED光源只能向一個(gè)方向通電，正向偏壓，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，電子與空穴在其內(nèi)復(fù)合而發(fā)出光線，確保了光源的穩(wěn)定性，使其光源衰變率小了很多。比如在工作8000小時(shí)以后，發(fā)光強(qiáng)度還能夠達(dá)到其最大功率的95%。

節(jié)省能源

傳統(tǒng)UV印刷在正式印刷前要提前打開(kāi)光照系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱，光線功率開(kāi)的越強(qiáng)，等待的時(shí)間就越長(zhǎng)。部分印刷企業(yè)為了不耽誤印品工期以及維持UV燈管的使用壽命，往往選擇不關(guān)閉照射系統(tǒng)，使其保持照射狀態(tài)，造成光源大量浪費(fèi)。而UV-LED光源根據(jù)其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，瞬間把電能轉(zhuǎn)換成光能，低壓即可啟動(dòng)，所以無(wú)需預(yù)熱，即可實(shí)現(xiàn)最大功率輸出。其固化光源中80%以上光源能量用于油墨的固化。同時(shí)發(fā)光亮度低，發(fā)熱量小。在很低的光照強(qiáng)度下即可達(dá)到與傳統(tǒng)UV光源相同的固化效果，可以減少70～80%的耗電，能源利用率高。而且不需要的時(shí)候可以將其關(guān)閉，進(jìn)一步降低能耗和成本。

適性更廣

傳統(tǒng)UV光源發(fā)熱量大、承印材料易受熱變形。而UV-LED是一種冷光源，發(fā)出的是單一的波長(zhǎng)，不含紅外光，無(wú)熱輻射，不會(huì)產(chǎn)生太多的熱量。所以采用UV-LED光源能顯著降低固化過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，不會(huì)破壞承印基材外觀。例如，不能在傳統(tǒng)UV設(shè)備很好適印的對(duì)熱敏感的薄膜類基材，在使用UV-LED印刷方式時(shí)就能很好地適印?，F(xiàn)如今發(fā)展迅速的標(biāo)簽印刷，印刷速度越來(lái)越快，承印基材越來(lái)越薄。如果熱量太高，基材遇熱會(huì)發(fā)生反應(yīng)使其起皺，影響產(chǎn)品質(zhì)量。使用UV-LED印刷方式能大大減少產(chǎn)品的不良率，確保在印刷工期內(nèi)保質(zhì)保量的完成任務(wù)。

保護(hù)環(huán)境

現(xiàn)在UV印刷在印刷業(yè)的市場(chǎng)占有率大幅增加。部分印刷企業(yè)還在使用高壓汞燈作為其UV固化光源。印廠使用完畢后需花費(fèi)人力、財(cái)力對(duì)其排放的汞進(jìn)行報(bào)廢處理。如處理不及時(shí)，則會(huì)滲透到周邊環(huán)境中。排出的廢水汞含量很低，不會(huì)直接對(duì)人體造成危害，但里面的微生物可以吸收汞類化合物，并通過(guò)食物鏈轉(zhuǎn)移，最終被魚(yú)蝦等海鮮類吸收并蓄積起來(lái)。汞在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化和排出非常緩慢，能長(zhǎng)期保存其體內(nèi)。若誤食此類海鮮，會(huì)嚴(yán)重影響身體健康。而UV-LED光照系統(tǒng)是不含汞等有害化學(xué)元素的，工作時(shí)不會(huì)給環(huán)境以及人類造成任何污染和危害。

UV-LED印刷展望

雖然國(guó)內(nèi)UV-LED技術(shù)在工業(yè)、民用諸多方面已經(jīng)顯露出其明顯的優(yōu)勢(shì)，但在印刷行業(yè)起步較晚。如今UV-LED市場(chǎng)正以每年20%以上的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2020年，市場(chǎng)總額可以達(dá)到3.5億美元。但目前UV-LED光源的價(jià)格還處于較高水平，一組UV-LED燈管的售價(jià)基本要十幾萬(wàn)元，比傳統(tǒng)UV燈管貴得多，而且與之配套的UV-LED油墨要在極窄的光譜段選擇適合的光敏劑，更具專一性，成本比傳統(tǒng)UV油墨高20%左右，售價(jià)也要比傳統(tǒng)UV油墨貴出不少。

現(xiàn)在大多數(shù)印刷企業(yè)認(rèn)為更新設(shè)備和原材料的成本投入大，同時(shí)環(huán)保意識(shí)還比較淡薄，缺乏對(duì)社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益的綜合考慮，加上國(guó)內(nèi)環(huán)保領(lǐng)域缺乏執(zhí)行力及法律法規(guī)不夠健全，國(guó)內(nèi)大多數(shù)印刷企業(yè)還在堅(jiān)持使用傳統(tǒng)的UV光源。

但UV-LED印刷十分符合印刷行業(yè)現(xiàn)行倡導(dǎo)的高效、節(jié)能、環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)，考慮到工業(yè)電費(fèi)日益上漲和環(huán)境規(guī)制以及綠色印刷認(rèn)證的壓力不斷增大，UV-LED印刷方式的普及必然是大勢(shì)所趨。隨著今后印刷行業(yè)的環(huán)保發(fā)展和印刷技術(shù)的飛躍式突破，UV-LED光照系統(tǒng)也將不斷成熟，預(yù)計(jì)UV-LED光源的售價(jià)將不會(huì)再居高不下?？梢灶A(yù)測(cè)，UVLED印刷方式在印刷行業(yè)中大展拳腳指日可待。