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UV LED光固化设备先驱
- 2019-11-27-

今天跟着小编一起继续来了解一下UV LED光固化设备先驱
一、标签、条码、二维码LED固化
近年来,一项新技术进入了人们的视野,引起了越来越多人的关注和讨论。这项技术是紫外LED固化技术,它可能挑战传统的紫外固化油墨和清漆。紫外光LED是一种发光二极管,其发光方式为场致发光,由半导体产生,而传统的紫外光固化则是由充满各种气体的光来实现的。UV-LED固化技术最早出现在drupa 2008印刷展上,主要用于数码喷墨墨水的固化,也可用于柔性版印刷或其他印刷工艺油墨。

UV LED光固化的支持者说,这是下一个时期要发生的大事,它可以取代目前广泛使用的技术;其他人则认为其普及尚需时日。不过有几个指标肯定有利于UV LED光固化技术的普及:能耗比传统UV固化的要低,而且LED阵列具有更长的使用寿命。不过,它的固化速度有待进一步提升。

由于标签印刷的速度越来越快,标签材料越来越薄,而UV LED技术的优点在于不会产生太多的热量,因此不会损坏薄薄的标签和对热敏感的承印材料。因此UV LED灯成功应用于标签的固化烘干行业。
点亮LED阵列(在一个单元中有许多LED)所需的能量比点亮LED UV灯所需的能量明显要低。由于这种差异,UV LED需要放在相当接近承印材料的地方,距离承印材料5~10 mm处,最远的也只有25 mm。而UV LED灯使用反光板,在离承印材料约53 mm处聚焦成单一光束。UV LED是泛光灯,它可以向四处发光,离承印材料越远,照到承印材料上的光线就越少。

与传统UV灯相比,UV LED有两个优点:第一个优点是可以随意开关UV LED灯,当标签从光束下通过时,可以在几微秒的时间内将其关闭。它还可以闪烁发光,在需要的时候打开,在不需要的时候关闭,节省能源和成本。第二个优点是固化速度可以提高到150 m/min。越往后速度越快。每年UV LED设备生产商都会研发出高于现有固化速度几倍的设备。以此满足市场需求。

从技术上讲,LED UV固化油墨在固化后是固体而不是液体,LED UV激发光引发剂与混合物中的其他颗粒产生链接,引起聚合反应而固化,形成固体并“干燥”。传统的UV固化利用了200~450 nm的整个紫外光谱,而UV LED只集中在紫外光谱中一个狭窄的范围,通常是395~405 nm。目前UV油墨虽然有一些是在365 nm处固化的(主要是UV-A的范围),但大多数还是集中在395 nm左右,这是固化的最佳点。
二、UV LED油墨固化干燥
传统厂家主要生产的喷墨墨水和丝网印刷油墨,在一般的印刷应用场合,其印刷效果还不够完美。,目前这些公司对UV LED固化技术非常有兴趣,但从油墨制造商的角度来看,这项技术还是存在一些问题,其中一个问题就是如何获取UV的能量。

LED光源是单色光,通常在390~400 nm的范围内工作,这是可见能量的开始处,越接近可见光,就越容易出现不希望有的固化问题。典型的水银蒸气灯产生的紫外线能量效率不够高,只有大约20%的能量产生紫外线,而有20%是可见能源,40%是热量。LED会把所有功率都转换到需要得到的那部分。不过标准的水银蒸气灯可以通入大量的能量,发射更多的能量。

标准的紫外线灯泡发出的紫外线光谱为200~400 nm,有一些不需要的辐射能,但可以被利用。让不同的光引发剂做不同的事情,包括它们自己要做的和希望它们做的。油墨中的颜料也会传输能量,所以有些颜料的固化会比其他颜料会好一些。

除了油墨,还有光油。光油通常是用来实现某种表面效果的。UV LED灯产生的能源类型不能很好地固化表面。很难用UV LED灯获得很好固化的UV光油膜层。另一个问题是,能产生表面固化的光引发剂不能很好地吸收能量。

尽管如此,这项新技术以后还是有可能会用到其他领域的,这项技术肯定会在某些地方得到提高,从而被更广泛地接受。

至于固化速度,有人说采用UV LED的印刷速度会受到限制,UV LED的功率相对较低,但可以安置很多模块来提高功率。在增加功率的时候就要有冷却UV LED的设备。因此,需要权衡一下总成本,增加UV LED装置是不是真有意义?

与标准的UV固化油墨相比,UV LED固化油墨的价格会高一些。在油墨中要加入更多的光引发剂,这些成分通常都比较贵。当然,这只是暂时的。随着时间的推移,总会有人研发出质量好价格又实惠的产品。这是必然的。拭目以待。
三、既可以用传统的紫外线固化,也可以用UV LED固化的墨水
知名国际公司,EFI Jetrion自己制造墨水,既可以用传统的紫外线固化,也可以用UV LED固化。EFI公司目前配套的正式一台数字喷墨标签印刷机上面的UV LED固化设备。可以使用UV LED固化白色油墨、传统的其他颜色的UV油墨。
Jetrion系统先印白墨,然后印CMYK印刷色。白墨是由二氧化钛制成的,二氧化钛是大分子,和黑墨一样都是用其他能源辐射系统进行固化时会产生问题的油墨。Jetrion采用UV LED对白墨进行固化的过程被称为固定(pinning),其中辐射能使油墨的黏度提高,但不能完全使其固化。经过固定,后续在白墨上印刷就容易很多。

UV LED系统所产生的热量从LED阵列的背面排出,因此需要通过风冷或水冷装置,冷却需要的功率也要算在LED的账上。有业内人士推测,由于使用冷却系统的能量可能会削弱UV LED固化使用较少能源的说法。但系统制造商认为,冷却系统的功耗再大也不会大到接近传统UV系统所需的功率。

大多数油墨制造商正在或已经开始研发UV LED墨水系统,并在市场上推出了一些产品,如盛威科和INX国际公司。在2009年芝加哥的全美印艺展上,INX国际公司展示了一台短版的窄幅轮转UV LED印刷机,以20 m/min的固化速度一次走纸输出。最近,该公司展出了LED-INX墨水,这是一种UV固化的颜料型喷墨墨水,正处于开发阶段。EFI除了Jetrion的数字喷墨印刷机,还制造威特宽幅UV喷墨系统。该公司曾经宣布,UV LED灯提供了以前用传统的水银灯无法向用户提供的独特功能。UV LED固化产品在超宽幅面打印机产品的成功应用,说明UV LED系统供应商已经能够应对严格的技术、可靠性和性能的挑战。
四、广告UV LED固化
宽幅喷墨打印机制造商日本罗兰公司也推出了64 in的VersaUV LEJ-640 UV LED组合式喷墨打印机。LEJ-640利用该公司的Ver saUV技术,能够在大多数承印材料上打印C、M、Y、K、白色和透明色,从卷筒材料到0.5 in厚的板材,打印具有特殊效果和整饰效果的图形。

作为该公司最新的VersaUV系列中的产品,LEJ-640可以在包括瓦楞纸板、泡沫板和其他硬质材料上制作包装模型和特种印刷。LEJ-640也可以在各种软包装材质上打印和模拟压凸效果,可以在各种用作印刷机打样样张、模板、宽幅标示牌、销售点广告、橱窗显示和室内装饰项目所用的材料上打印。安全使用的UV-LED灯,既高效又节能,还无需预热时间。
五、大厂家布局UV LED市场
德国贺利氏特种光源公司也推出了UV LED系统,称为NobleCure。这个系统的波长为395 nm,辐射功率至少为4 W/cm2。由于照射的窗口面积近40 cm2,产生的总能量大约为200 W。

这有效的辐射能力因采用最先进的微透镜技术而得以实现。这种镜头能够形成光束,增加UV LED系统的解偶联效率达50%以上。辐射基本保持稳定,甚至在要固化材料处在不同距离时也只有轻微的下降。因此,NobleCure可以在与承印材料不同的距离上工作,而不需要重新调整系统的位置。它可以实现365~405 nm的波长范围,因此可以用于各种胶黏剂的固化和数字印刷的应用。

与传统的UV灯相比,UV LED灯具有较长的使用寿命。从使用寿命长的角度说,LED表现极佳。有几家公司在连续不停运行的情况下,LED使用已经达到2万h以上,而且还在继续使用。以前LED灯具生产厂家都声称灯具的寿命为1万h,现在都说是1.5万。(目前UV LED龙头厂家日亚官方公布的使用寿命是3个万小时。)
六、结语
UV LED市场的发展相当不错,它在一些市场中还是有优势的。随着时间的推移,会有越来越多的人了解它,会有很多人愿意尝试新的东西。

很多人推测UV LED固化技术会取代传统的UV固化技术。它具有更高的能源效率、降低维护需求的优势,这等同于节约了成本,加上其符合环保要求,这就宣告了效率较低的水银紫外线灯具技术的结束。至于这个系统会不会用在窄幅印刷机领域?业内人士似乎都很乐观。柔性版印刷机可以用它进行可变信息印刷。UV LED在以后也会在数字印刷、柔性版印刷等领域中使用。

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