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UV-LED固化关键技术发展及未来趋势分析

发布时间:2019-10-28 18:09 发布者: 
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  UV-LED固化是指用LED发出的光使油墨、油漆、涂料、浆料、胶粘剂等流体转变为固体,区别于传统汞灯发出的紫外宽光谱光固化技术,即UV固化。两者的共同点都是依靠光照射激发光引发剂,进而促使流体中所包含的单体和预聚物通过聚合反应结合,形成硬化的膜层。

  UV-LED固化系统几乎不产生热量,适用于多种热敏介质,例如塑料薄膜印刷基材。与传统的汞灯相比,UV-LED灯能节省2/3的能量。LED光源的使用寿命是传统UV光源的多倍。UV-LED技术的另外一个重要优点是UV-LED灯不需要预热时间,可以根据需要随时开启或关闭。这些特点正是目前绿色包装印刷新技术的典型代表之一,本文总结了UV-LED固化技术的特点,探讨了其发展的关键技术问题和解决办法。

  UV-LED与传统的UV固化工艺的比较

  UV-LED固化工艺是从UV固化工艺发展而来的,与传统UV系统相比,UV-LED固化可以最多降低70%的能耗。传统的UV固化利用了 200~450nm的整个紫外光谱,而UV-LED固化只集中在紫外光谱中一个狭窄的范围,通常是395~405nm。目前UV-LED固化体系虽然有一些是在365nm处固化的,但大多数还是集中在395nm左右,是UV-LED固化常用波长。

  2008年小森印刷公司在德国Drupa 展会上推出的H-UV系统,采用单个UV灯头和高灵敏度的UV固化油墨,实现了四色印刷即时固化。海德堡推出了Drystar低能耗UV灯系统,用于商业和软包装印刷,其利用UV反射器,在降低来自紫外灯热量的同时,紫外灯内的特殊材料同时消除会产生臭氧的290nm以下波长的光。高宝印刷公司也在 Drupa展会上推出了VariDryHRUV系统,可以灵活地将能量输出调节在80~200W/cm2。

  表1是UV-LED固化系统与传统的UV固化系统在技术特点方面所作的比较。从表1可以看出,UV-LED固化系统相对传统的UV固化系统,具有以下优点:

  (1)UV-LED与UV固化相比,只需要其1/4的电能消耗,大大减少了能源消耗和CO2的排放量。

  (2)汞灯的辐射水平很容易超过10W/cm2,用于表面固化很容易发热,而UV-LED辐射能量可控制,发热少,对于塑膜等耐热性差或热敏感承印材料的印刷热影响小,只需对印刷精度稍作调整即可。

  (3)UV-LED光源元件寿命约为UV光源元件寿命的12倍,光源更换频率大幅降低,器材耗用随之减少。

  (4)UV-LED可做到瞬间开启或关闭,无需UV固化所必需的预热及降温时间,作业效率得到提高。

  (5)UV-LED方式无臭氧的产生,改善了工人的工作环境,无需再安装捕捉和焚化设备来消除臭氧的危害。

  (6)由于UV-LED光源设备与相关配套装置非常紧凑,设置简单,节省空间。从上述各种优势可见,UV-LED固化系统不仅明显降低成本而且还减少了对环境的污染、能源的损耗。

  UV-LED固化关键技术及其发展方向

  UV-LED固化技术从UV固化技术衍生而来,主要涉及到395nm固化光源和可在395nm光作用下固化的新材料体系两部分内容。

  在光固化设备方面,长波长(395nm)高功率输出的UV-LED光源设备研制取得了较大的进步,2010年标签博览会展出10台UV-LED灯,英国某公司推出了波长为395nm、功率为12W/cm2的LED系统,2013年标签博览会则展出78台UV-LED设备,数量增长了8倍。另外,UV- LED固化范围也从原先的个别点固化,拓展到如今的面固化,但高效、大功率、三维体固化仍未见报道。目前,许多印刷设备已经100%使用UV-LED固化技术。

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