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LED UV光固化技術在絲印中應用分析

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發表時間:2021-09-28 19:50作者:宋詞

在印刷工業中,日本利優比公司最早在德魯巴2008展會上首次展出了LED UV光固化技術。LED UV一出現就光芒萬丈,備受矚目,引起印刷設備廠商及印刷服務商的極大的關注。印刷市場專家都對這項技術給予了很高的評價,他們普遍認為,隨著LED技術的不斷推廣應用,LED UV技術將成為未來固化的主要技術。

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目前,LED UV技術主要用于數字噴墨墨水及柔性版水墨的固化,本文首先對比分析LED UV技術的優缺點,列舉該技術在噴墨和柔性版的一些好的應用實例,然后對它在絲網印刷中存在的問題進行分析,對它在絲印中的前景進行展望。

發光二極管(LED)LED是Light Emitting Diode的簡稱,是一種當有電流流動時就發光的半導體(如圖1所示),也被稱作發光二極管。LED可以在一個照射器具內,使用多個陣列排布的LED,即使其中少數幾個LED出現故障,也可被其他正常的LED所覆蓋,是一種耐用性高的照射器具。面對目前印刷市場承印物向多樣化、個性化轉變的趨勢,LED-UV固化方式能較好適應短交貨期、生產高附加值產品、節省印刷現場空間等的印刷需求。

LED UV技術相對于普通UV燈管具有節能、壽命長等優點,表1對LED UV技術的優缺點進行了一個簡單的對比。表1 LED UV技術優缺點比較優點 缺點·體積小、壽命長(1.5萬小時,是普通UV燈管的15倍),經久耐用;·省電(是UV固化方式1/4~1/5)、光源準備時間短(能實現瞬時開燈、關燈);·無臭氧,熱變形小,環保性好?!こ杀据^高·LED-UV燈管功率較低·

目前匹配的油墨種類較少Drupa 2008年推出LED UV固化技術是松下電子公司、日亞公司和利優化印刷機制造商聯合研發的。

目前,LED UV技術在印刷工業中主要集中在噴墨打印及柔版印刷領域。DOI:10.3969/j.issn.1007-2160.2012.12.022012.12 市場動態 MarketScreen Printing Industry / 網印工業 51Phoseon公司成立于2002年,是一家專門從事UV LED燈制作的公司,在全球UV LED燈管制造技術中處于領先水平,為眾多知名印刷設備制造商提供UV LED燈管。Phoseon公司的UV LED燈目前主要在噴墨印刷行業,但也正在快速進入很多有嚴格要求的產品和應用領域,如黏合劑涂覆、木地板等行業領域。Phoseon公司的UV LED燈主要有FireEdge、FireFlex、FirePower、FireJet等系列,能量范圍2~16W/cm2,主要應用于數碼噴墨打印及各類型柔版印刷。美國好樂UV公司也制造LED UV固化系統。它為EFI Jetrion公司的數字噴墨標簽印刷機提供UV固化設備。EFI公司自己生產的墨水,既可用傳統的紫外線固化,也可用LED UV固化。日本羅蘭公司,是一家打印機制造商,推出了64inch的Versa UV LEJ-640 UV LED組合式噴墨打印機。LEJ - 640 EJ用該公司的Versa UV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。在卷材料0.5inch厚的板材上,打印也有特殊效果和整飾效果的圖形。作為該公司最新的Versa UV系列中的產品,LEJ-640能在包括瓦楞紙板、泡沫板和其他硬質材料上制作包裝模型和特種印刷。INX國際公司也開發了一臺短版的窄幅輪轉LED UV印刷機,能以較快的固化速度一次走紙輸出。該公司還推出了適合LED UV印刷機的LED-INX墨水。雖然LED UV固化技術在噴墨以及柔性版中有了一些應用,但在絲網印刷中應用成功案例較少,很多設備生產廠商都在積極研發LED UV技術在絲網中的應用。由于絲印的墨層厚度較厚,且承印物的種類更是多種多樣,如果在絲印中能成功實現LED UV固化具有重大應用前景。另外,LED UV技術在顯示器元件、觸摸屏絲印、特殊物體表面以及三維結構組合件加工中都具有很大的市場需求。目前,LED UV應用在絲印上報道最多的是Empire Screen Printing推出的世界首款紫外光固化LED絲網印刷機Kammann。該款產品是Empire Screen Printing與3家伙伴廠商合作研發制造的,該款印刷機采用Phoeson UV LED點光源,并使用專用的Nazadar墨水,提高了印刷性能及環保。這款印刷機約100萬美元,能降低40~50%的電能,價值約幾千美金,并且能降低有害氣體排放。太陽化學公司利用自己開發的LED UV鈦白科技,可以從根本解決了旋轉絲印以上的缺點,提高印刷速度、粘合力,使其能夠在多種基材上應用,使其具有與UV固化標簽套印工藝相同的生產能力,并兼市場動態 2012.12Market52 網印工業 / Screen Printing Industry具UV和水性柔版油墨和涂料的優點,具有更加出色的色彩效果、更快的印刷時間以及更低的成本消耗。

LED UV技術在絲網印刷顯示器件中的應用也嶄露頭角。OmniCure LC280是一款專門為顯示制造廠家提供的一種高生產效率的LED UV固化系統。該系統能幫助顯示器絲網制造廠商提高產品產量,同時具有較高的UV能量輸出及較低固化溫度。當絲網印刷在特殊結構組合件加工應用時,LED UV固化技術具有明顯的優勢。在幾何結構加工難度大的組合件加工中,通常是利用膠黏劑的固化反應,比如型材生產、小面積上光上漆的護罩生產、復雜的三維結構組合件等加工。LED UV技術在該領域的應用開辟了復合材料的新生產模式。這種復合材料是由不同材料層層復合而成的,且每一層都是利用LED UV固化直到成品完成。雖然LED UV技術在絲印中應用前景廣闊,但目前LED UV在絲印中還存在不少問題,比如LED燈泡輻射功率不足、投資及收益平衡問題、配套的油墨種類少等。下面對LED UV技術在絲印中應用存在的一些問題進行分析。LED燈泡輻射功率不足在以往,UV絲網印刷油墨通常不能用LED技術進行固化,主要是由于LED燈泡輻射功率較低,輻射波長較單一。絲網印刷油墨印刷時墨層較厚,在固化時,需要較大的能量,因此在LED UV應用時要重點考慮LED的輸出能量。LED輸出的輻射能量相對較低是一直困擾LED UV發展的一個難題,但目前很多LED燈制造企業都在通過增加更多的模塊、改進光學系統等技術來提高輻射功率,從而滿足固化要求。

LED UV的功率相對較低,通??梢酝ㄟ^提高LED的安置密度來提高功率。另外,針對輻射波長單一的缺點,根據采用在一個模塊中進行LED不同數組間的排列,達到不同波長的輸出,滿足油墨不同種類光引發劑的需求。比如在一個模塊中,用5種不同的波長區域:365nm、375nm、385nm、395nm和405nm組合成一個新的波長區域,從而應用于不同的UV印刷油墨。德國賀利氏特種光源公司也推出了LED UV系統,稱為NobleCure。采用***的微透鏡技術,這個系統的波長為395nm,輻射功率至少為4W/cm2。由于照射的窗口面積近40cm2,產生的總能量可達到200W。圖2 LED燈泡輻射功率增長狀況從圖2中也可以看到,隨著UV LED燈制造技術逐漸提高,輻射功率每年都快速增長,目前已有Phoseon公司的FirePower系列產品,能量可達到16 W/cm2。

LED UV技術投資及收益平衡曲線2012.12 市場動態 MarketScreen Printing Industry / 網印工業 53投資及收益平衡問題從目前市場來講,作為印刷干燥裝置的UV燈管,從低價商品到高價商品,種類齊全;而LEDUV固化裝置則是屬于比較高價的商品。

現在,生產商正在努力降低能發射紫外線的LED的成本,以期待LED-UV固化方式能以低價進入并擴大市場。

Easytec GmbH公司計算的投資與收益年限表可以看到設備一般在1~4年內即可收回成本,潛在的節約能量成本可達75%,是一項非常有前景的技術。

LED UV商業方案組成配套的油墨種類少在采用LED-UV固化時,光考慮LED燈泡是不夠的,還要考慮LED燈泡與UV油墨之間的匹配,只有合適的UV油墨,合適的固化工藝參數,才能達到好的固化效果。因此采用LED UV技術,往往需要一個商業方案。如圖4所示,一個LED UV商業方案包括LED燈泡、UV油墨以及提供的服務。有了這個方案后,用戶就不用考慮LED燈泡和油墨的匹配了。LED-UV固化方式發射的紫外線波長較單一,所以印刷時所采用的UV油墨必需在波長較單一情況下進行固化。

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實際情況是,現在的市場正處在產品的開發階段,供應的油墨廠家少,品種系列也不多。

太陽化學公司歐洲技術總監Dr. Nick Ivory說到:“目前太陽化學以及他們的合作公司Dainippon Ink都在開發適合LED UV固化的油墨,但是需要等待,等待印刷企業對該種油墨的需求”。Flint Group的Dr. Hans-Peter Seyer說:“他們還沒有開發UV LED相關的油墨,但是公司對這項技術非常感興趣,期待LED UV在膠印等領域的應用進一步擴大”。種種跡象表明,LED UV技術中,要實現LED與墨水匹配,還需要市場成熟,以及油墨廠商的進一步投入。LED UV技術就像是未來油墨固化中的一輪朝陽,現在正是處于即將要破曉的時候,很多市場專家都預測,LED UV技術將在2015年出現大規模應用。對于膜層厚度較厚、承印物種類多樣的絲網印刷而言,LED UV固化技術具有不可比擬的優勢,通過繼續提高LED等的輻射能量,降低LED燈的制造成本,提供更多適合LED UV固化的油墨,LED UV技術將會在印刷電子、紡織品、三維結構組合件加工等絲網領域迎來更加璀璨的明天。

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