印刷企业“新宠” LED-UV光源能耗低效率高
- 2016-02-22 13:02:556876
UV油墨凭借固化速度快、不含溶剂、印刷时免喷粉等优势，在印刷行业得到了广泛应用。目前，印刷行业使用的UV固化装置普遍采用高压汞灯、金属卤素灯等传统UV光源，不仅能耗高，使用过程中还会产生难闻的臭氧。为此，近年来业界研发出LED-UV光源，因其能耗更低、固化效率更高，与配套的LED-UV油墨所组成的LED-UV固化技术正在成为印刷企业实现节能环保的“新宠”。
LED-UV光源应用于印刷业的优势与局限
1.优势
与现有UV光源相比，LED-UV光源的优势主要体现在以下几方面。
（1）能耗更低，有效发光效率高，能够减少70%～80%的能源消耗。
（2）固化过程中不产生臭氧。LED-UV光源不会产生短波紫外光，因此在固化过程中不会产生臭氧，无需安装除味装置或排风管道等辅助装置，能够保持清洁的工作环境，这使得LED-UV固化装置在周围建筑物密集的工厂也可采用。
（3）灵活性更高，LED-UV光源采用点光源，可结合纸张尺寸，分级设置照射范围。
（4）可瞬间开（关）灯，传统UV光源需预热1分钟之后才能启动，冷却4分钟之后才能关闭。为提高工作效率，很多操作人员通常会一直开着UV光源，从而造成很大浪费。而LED-UV光源能在印刷时瞬间开启，工作效率大幅提升。
（5）发热量小，传统UV光源耗电量大，光电转换效率低，除20%左右的能量转化成紫外光能外，其余均转化成热量，使得灯管表面温度高可达800℃，发热量大，易对印刷机本身和承印材料造成损伤。而LED-UV光源的光电转换效率高，灯管表面温度仅为60℃左右，能有效防止印品因过热而产生收缩变形，从而达到较高的套印精度。
（6）使用寿命长，LED-UV光源使用寿命可高达2万～3万小时，是现有高压汞灯和金属卤素灯（1500小时）的十几倍，可大幅减少光源更换次数。
2.局限
但是，LED-UV光源目前仍存在以下局限。
（1）照射强度较弱，若印刷速度过快，易导致油墨固化不彻底。
（2）只能发出长波紫外光，不能发出短波紫外光，因此不利于UV光油的固化。
（3）LED-UV光源价格偏高。
（4）现有印刷机改造困难，这是因为LED-UV光源照射距离短，必须与承印材料表面近距离照射，才能保证油墨的良好固化，因此对现有印刷机的改造带来了不便。
LED-UV油墨
受LED元件中半导体材料对光谱宽度的限制，LED-UV光源发出的紫外光波长分布极窄，单一波长能量较强（如图2），因此传统UV油墨无法在LED-UV光源下进行固化。
LED-UV光源应用于印刷业的优势与局限
为此，在特定波长下具有极高反应活性的LED-UV油墨应运而生。而要想使LED-UV油墨在LED-UV光源下能够充分固化，在LED-UV油墨开发过程中必须严格筛选原材料。
1.光引发剂
在宽波段高压汞灯和金属卤素灯下固化的普通UV油墨，可选用的光引发剂范围较广，且组合式的光引发剂对不同波长的紫外光具有良好的吸收反应，而对LED-UV光源发出的紫外光发生反应的光引发剂较少，因此需要精选出反应性能优异的光引发剂。
LED-UV油墨的光引发剂不仅需要对LED-UV光源发出的窄波段紫外光能具有很强的吸收力，而且必须实现墨层表面和内部同时固化。因此，在选择LED-UV油墨的光引发剂时，应保证光引发剂在LED-UV光源的特定波长下具有佳的吸收特性，同时还应开发出配比佳的光引发剂组合，以尽可能地吸收有限的紫外光能。特别是对于透明类光油而言，必须在有限种类的光引发剂范围内，找到能使光油黄变性和固化性达到平衡的光引发剂。
2.颜料
胶印生产通常采用“黑→青→品红→黄”的色序进行叠印，先印上的黑墨只能通过穿过青、品红、黄墨之后已经变弱的紫外光进行固化，然而墨膜中的颜料很容易吸收紫外光，因此紫外光通常难以到达墨层内部，从而导致油墨固化不彻底。对于普通UV光源而言，由于光谱中含短波紫外光，因此墨层的深层固化较为理想；而对于LED-UV光源而言，由于其发出的只有长波紫外光且波长较为单一，若油墨中颜料的吸收波长与之重合，则油墨的固化性能就会变差。
因此，与普通UV油墨相比，LED-UV油墨必须选用对所用LED-UV光源特定波长穿透性好（吸收少）的颜料，这是LED-UV油墨研发的关键因素之一。同时，使用着色能力较好的颜料，提高油墨色浓度，减少印刷上墨量（以免因墨层过厚而影响固化效果），也是提高LED-UV油墨固化性能的有效手段。
通过对上述原材料的严格筛选，即使LED-UV光源的输出功率较小，LED-UV油墨也能充分固化。
此外，需要注意的是，由于LED-UV油墨可被波段比较接近的可见光固化，因此在生产过程中需对车间进行严格的滤光处理。与此同时，在对原材料进行研磨分散时，还需严格控制车间温度，以免温度过高对油墨性能产生影响。
综上所述，LED-UV固化技术绿色环保，环境适应性较好，具有广阔的发展前景，虽然目前其推广还存在一些阻碍，但相信在业内人士的共同努力下，LED-UV油墨定能迎来发展高潮。