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      光固化技術

      來源:深圳市京都玉崎電子有限公司 >> 進入該公司展臺
      2018/09/21 15:30:58 已瀏覽:

       光固化技術

       在過去幾年中,有一項新技術已經進入人們的視 野,但還未引起轟動,至少目前還沒有,也沒有太多 關于其使用情況的討論。這項技術就是UV LED(紫外 線發光二極管)固化,它可能會對傳統紫外線(UV) 固化油墨和上光油形成挑戰。UV LED是發光二極管, 它的發光方式為場致發光,由半導體產生,而傳統UV 固化是通過充入各種氣體的燈發光來實現的。UV LED 光固化技術早出現在drupa 2008印刷展上,主要用 于數字噴墨墨水的固化,還可以用于柔印或其他印刷 工藝的油墨。
      UV LED光固化的支持者說,這是下一個時期要發 生的大事,它可以取代目前廣泛使用的技術;其他人 則認為其普及尚需時日。不過有幾個指標肯定有利于 UV LED光固化技術的普及:能耗比傳統U V固化的要 低,而且L E D陣列具有更長的使用壽命。但是,它的 固化速度比較慢。
      美國Phoseon公司生產的UV LED燈成功應用于標簽 行業。由于標簽印刷的速度越來越快,標簽材料越來 越薄,而UV LED技術的優點在于不會產生太多的熱量, 因此不會損壞薄薄的標簽和對熱敏感的承印材料。點亮LED陣列(在一個單元中有許多LED)所需的 能量比點亮U V燈所需的能量明顯要低。由于這種差 異,UV LED需要放在相當接近承印材料的地方,距離 承印材料5~10 m m處,遠的也只有25 m m。而U V燈使用反光板,在離承印材料約53 m m處聚焦成單一光 束。L E D是泛光燈,它可以向四處發光,離承印材料 越遠,照到承印材料上的光線就越少。
      與傳統UV燈相比,UV LED有兩個優點:個優 點是可以隨意開關L E D燈,當標簽從光束下通過時, 可以在幾微秒的時間內將其關閉。它還可以閃爍發 光,在需要的時候打開,在不需要的時候關閉,節 省能源和成本。第二個優點是固化速度可以提高到 150 m/min。
      Phoseon公司成立于2002年,專門從事UV LED燈 的制作。其他很多公司既有L E D燈也有傳統燈具,因 為有很多不適用LED的應用場合。Phoseon公司的主要 市場在噴墨印刷行業,但也正在快速進入黏合劑領域 及涂覆、木地板等行業。LED只是Phoseon公司的部分 產品,只占公司整個業務的10%。其他還有制作LED的 能力,把L E D裝在系統中保持冷卻,以便隨時增加其 功率。L E D陣列是封裝在一個有印刷電路板和冷卻裝 置的系統中,冷卻方式可以是風冷,也可以是水冷。 L E D本身會產生大量的熱量,必須以某種方式把熱量 排出。
      從技術上講,UV固化油墨在固化后是固體而不是 液體,UV激發光引發劑與混合物中的其他顆粒產生鏈 接,引起聚合反應而固化,形成固體并“干燥”。傳 統的U V固化利用了200~450 n m的整個紫外光譜,而U V L E D只集中在紫外光譜中一個狹窄的范圍,通常 是395~405 nm。目前UV油墨雖然有一些是在365 nm處 固化的(主要是UV-A的范圍),但大多數還是集中在 395 nm左右,這是固化的點。
      美國太陽化學公司有生產UV LED油墨,但還沒有 產生太大的效益,目前主要生產噴墨墨水和絲網印刷 油墨,在一般的印刷應用場合,其印刷效果還不夠完 美。這家公司對UV LED固化技術非常有興趣,但從油 墨制造商的角度來看,這項技術還是存在一些問題, 其中一個問題就是如何獲取U V的能量。L E D光源是單 色光,通常在390~400 n m的范圍內工作,這是可見 能量的開始處,越接近可見光,就越容易出現不希望 有的固化問題。典型的水銀蒸氣燈產生的紫外線能量 效率不夠高,只有大約20%的能量產生紫外線,而有 20%是可見能源,40%是熱量。L E D會把所有功率都轉 換到需要得到的那部分。不過標準的水銀蒸氣燈可以 通入大量的能量,發射更多的能量。
      標準的紫外線燈泡發出的紫外線光譜為200~ 400 n m,有一些不需要的輻射能,但可以被利用。讓 不同的光引發劑做不同的事情,包括它們自己要做的 和希望它們做的。油墨中的顏料也會傳輸能量,所以 有些顏料的固化會比其他顏料會好一些。
      除了油墨,還有光油。光油通常是用來實現某種 表面效果的。U V L E D燈產生的能源類型不能很好地 固化表面。很難用UV LED燈獲得很好固化的UV光油膜 層。另一個問題是,能產生表面固化的光引發劑不能 很好地吸收能量。
      盡管如此,這項新技術以后還是有可能會用到其 他領域的,這項技術肯定會在某些地方得到提高,從 而被更廣泛地接受。
      至于固化速度,有人說采用UV LED的印刷速度會 受到限制,U V LED的功率相對較低,但可以安置很 多模塊來提高功率。在增加功率的時候就要有冷卻 UV LED的設備。因此,需要權衡一下總成本,增加UV LED裝置是不是真有意義?
      與標準的UV固化油墨相比,UV LED固化油墨的價格會高一些。在油墨中要加入更多的光引發劑,這些 成分通常都比較貴。
      美國好樂UV公司是德國好樂股份公司的分公司, 也制造UV固化系統、傳統的產品以及UV LED產品。這 家公司為EFI Jetrion公司的數字噴墨標簽印刷機提 供U V固化設備。E F I公司自己制造墨水,既可以用傳 統的紫外線固化,也可以用UV LED固化。Jetrion使 用UV LED固化白色油墨、傳統的其他顏色的UV油墨。 Jetrion系統先印白墨,然后印CMYK印刷色。白墨是 由二氧化鈦制成的,二氧化鈦是大分子,和黑墨一樣 都是用其他能源輻射系統進行固化時會產生問題的 油墨。Jetrion采用UV LED對白墨進行固化的過程被 稱為固定(pinning),其中輻射能使油墨的黏度提 高,但不能完全使其固化。經過固定,后續在白墨上 印刷就容易很多。
      U V L E D系統所產生的熱量從LED陣列的背面排 出,因此需要通過風冷或水冷裝置,冷卻需要的功率 也要算在L E D的賬上。有業內人士推測,由于使用冷 卻系統的能量可能會削弱UV LED固化使用較少能源的 說法。但系統制造商認為,冷卻系統的功耗再大也不 會大到接近傳統UV系統所需的功率。
      大多數油墨制造商正在或已經開始研發UV LED墨 水系統,并在市場上推出了一些產品,如盛威科和 INX國際公司。在2009年芝加哥的全美印藝展上,INX 國際公司展示了一臺短版的窄幅輪轉UV LED印刷機, 以20 m/min的固化速度一次走紙輸出。近,該公司 展出了LED-INX墨水,這是一種UV固化的顏料型噴墨 墨水,正處于開發階段。
      EFI除了Jetrion的數字噴墨印刷機,還制造威 特寬幅U V噴墨系統。該公司近宣布,已經選擇 Phoseon公司為威特噴墨打印機提供固化設備。推出 的EFI威特GS3250LX UV固化打印機重新定義了性能和 功能標準,UV LED燈提供了以前用傳統的水銀燈無法 向用戶提供的獨特功能。Phoseon公司的FireJet產品 在超寬幅面打印機產品的成功應用,說明UV LED系統 供應商已經能夠應對嚴格的技術、可靠性和性能的挑戰。作為EFI威特的一個技術供應商,Phoseon公司需 要提供專門按EFI的規格定制的解決方案。
      另一家寬幅噴墨打印機制造商日本羅蘭公司也推 出了64 in的VersaUV LEJ-640 UV LED組合式噴墨打印 機。LEJ-640利用該公司的VersaUV技術,能夠在大多 數承印材料上打印C、M、Y、K、白色和透明色,從卷筒 材料到0.5 i n厚的板材,打印具有特殊效果和整飾效 果的圖形。作為該公司的VersaUV系列中的產品, LEJ-640可以在包括瓦楞紙板、泡沫板和其他硬質材料 上制作包裝模型和特種印刷。LEJ-640也可以在各種軟 包裝材質上打印和模擬壓凸效果,可以在各種用作印 刷機打樣樣張、模板、寬幅標示牌、銷售點廣告、櫥窗 顯示和室內裝飾項目所用的材料上打印。安全使用的 UV-LED燈,既高效又節能,還無需預熱時間。
      德國賀利氏特種光源公司也推出了UV LED系統, 稱為NobleCure。這個系統的波長為395 nm,輻射功 率至少為4 W/c m2。由于照射的窗口面積近40 c m2,產 生的總能量大約為200 W。這有效的輻射能力因采用 的微透鏡技術而得以實現。這種鏡頭能夠形成 光束,增加UV LED系統的解偶聯效率達50%以上。輻 射基本保持穩定,甚至在要固化材料處在不同距離時 也只有輕微的下降。因此,NobleCure可以在與承印 材料不同的距離上工作,而不需要重新調整系統的位 置。它可以實現365~405 n m的波長范圍,因此可以 用于各種膠黏劑的固化和數字印刷的應用。與傳統的UV燈相比,UV LED燈具有較長的使用壽 命。從使用壽命長的角度說,L E D表現。有幾家 公司在連續不停運行的情況下,LED使用已經達到2萬 h以上,而且還在繼續使用。以前LED燈具生產廠家都 聲稱燈具的壽命為1萬h,現在都說是1.5萬h。
      UV LED市場的發展相當不錯,它在一些市場中還 是有優勢的,但是這個優勢目前并不大。隨著時間的 推移,會有越來越多的人了解它,會有很多人愿意嘗 試新的東西。很多人推測UV LED固化技術會取代傳統 的UV固化技術。它具有更高的能源效率、降低維護需 求的優勢,這等同于節約了成本,加上其符合環保要 求,這就宣告了效率較低的水銀紫外線燈具技術的結 束。至于這個系統會不會用在窄幅印刷機領域?業內 人士似乎都很樂觀。柔性版印刷機可以用它進行可變 信息印刷。UV LED在以后也會在數字印刷、柔性版印 刷等領域中使用。
       
       

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