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UV-LED固化技術(shù)的新發(fā)展

2021-09-15

　　發(fā)光二極管基本上是連接電流時(shí)產(chǎn)生光的半導(dǎo)體。由于它是一種堅(jiān)固的材料，與傳統(tǒng)的汞或金屬鹵化物燈平均壽命僅為1000小時(shí)相比，它的壽命相對(duì)較長(zhǎng)，可以持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間 - 通常為15,000至20,000小時(shí)。

　　LED陣列可以立即開始工作，可以根據(jù)需要開啟和關(guān)閉以固化油墨; 沒有必要等待燈預(yù)熱或保持打印機(jī)運(yùn)行以維持燈的工作溫度，因此壽命實(shí)際上意味著實(shí)際的打印時(shí)間。

　　同樣，LED也可以工作，或者不工作。它可以提供與新產(chǎn)品相同的輸出，直到燈泡出現(xiàn)故障，因此操作員無需補(bǔ)償衰落的燈泡，從而獲得更一致的結(jié)果。

　　LED功率效率更高，所需能量更少，這直接轉(zhuǎn)化為更低的電費(fèi)。通常情況下，LED不會(huì)產(chǎn)生太多熱量，因此它們可以很好地與熱敏材料配合使用。但值得注意的是，汞燈產(chǎn)生的熱量也可以幫助墨水附著。

　　但是，使用LED有一些限制。紫外線固化油墨使用紫外線開始化學(xué)反應(yīng)來固化油墨。這些油墨是基于聚合物的，使用單體和低聚物聚合物作為載體，以及對(duì)紫外光有反應(yīng)的光引發(fā)劑。該反應(yīng)開始將聚合物交聯(lián)在一起的聚合過程，固化油墨。

　　因此，LED的主要限制之一是它們產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)，這反過來限制了可以使用的光引發(fā)劑，因?yàn)樗鼈儽仨毐徽{(diào)諧以在該波長(zhǎng)工作。富士膠片歐洲公司圖形部門的營銷經(jīng)理Jon Harper Smith表示：“起初我們被困在395納米，這只是紫外線范圍，這在西方已經(jīng)是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但在日本它是385納米，但沒有太多的在兩者之間進(jìn)行選擇。

　　另一個(gè)問題是大氣中的氧氣會(huì)抑制固化過程。哈珀史密斯解釋說：“任何基于自由基紫外線的紫外線系統(tǒng)都可以與空氣或氧氣接觸，表面會(huì)與空氣發(fā)生反應(yīng)并殺死反應(yīng)。”結(jié)果是：油墨表面暴露出來到氧氣，以不同于墨水體的速度固化。這個(gè)問題在較小的液滴尺寸下被放大，其中表面積構(gòu)成更大比例的液滴。

　　哈珀史密斯補(bǔ)充道：“385nm和395nm--常見的引發(fā)劑非常擅長(zhǎng)通過固化，但在表面固化方面不是很出色。所以我們使用各種技巧來解決特定的問題。您可以將同一單元中具有混合波長(zhǎng)(如395nm和365nm)的系統(tǒng)組合在一起。“這反過來意味著墨水必須包含兩種不同的光引發(fā)劑，這可能會(huì)增加墨水的成本。

　　另一種解決方案是使用氮?dú)鈴哪谢厥昭鯕?。例如，富士膠片在最近的德魯巴展示了柔性薄膜的Eucon系統(tǒng)。這是一款紫外線噴墨打印機(jī)，使用LED與氮?dú)饨Y(jié)合，充分固化油墨，制造出適合食品包裝的袋子和其他包裝，盡管目前歐洲的健康和安全法規(guī)限制了這一點(diǎn)。與此同時(shí)，Screen去年推出了標(biāo)簽印刷機(jī)L350UV + LM，旨在生產(chǎn)食品包裝。這使用低遷移墨水和氮?dú)馇逑礄C(jī)制，以確保墨水完全固化。

　　也就是說，大多數(shù)供應(yīng)商正在努力開發(fā)用于軟包裝的水基墨水解決方案，這是比氮增強(qiáng)型LED紫外固化更明智的方向。但是，我們看到LED陣列出現(xiàn)更多種類的波長(zhǎng)和更強(qiáng)大的輸出，這直接導(dǎo)致更快的打印機(jī)。盡管最快的寬幅打印機(jī)使用汞燈進(jìn)行固化，但大多數(shù)中小型寬幅面設(shè)備以及許多窄幅網(wǎng)絡(luò)噴墨標(biāo)簽打印機(jī)都使用LED固化，但情況仍然如此。我們還看到了柔印和膠印機(jī)之間的UV油墨和LED固化趨勢(shì)。有幾種UV系統(tǒng)可以在常規(guī)和LED固化之間進(jìn)行切換，一些柔印油墨含有雙引發(fā)劑，因此它們可以同時(shí)用于汞和LED固化。

　　最后，還值得注意的是其他工業(yè)過程也在使用LED固化。這包括用于粘合和密封應(yīng)用的粘合劑固化，用于木材和其他涂覆表面的UV涂覆以及醫(yī)療應(yīng)用，例如醫(yī)療器械的凈化和消毒。這對(duì)印刷行業(yè)來說只是一個(gè)好消息，因?yàn)槭褂肔ED的工業(yè)過程越多，所以研發(fā)費(fèi)用就越多，用于進(jìn)一步開發(fā)技術(shù)。