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UPhoseon/太阳化学/罗兰/贺利氏特种光源等五大UV LED光固化先驱大起底

2016-01-15 14:27
小伊琳
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  在过去几年中,有一项新技术已经进入人们的视野,并引起越来越多人的关注和讨论。这项技术就是UV LED固化,它可能会对传统紫外线(UV)固化油墨和上光油形成挑战。UV LED是发光二极管,它的发光方式为场致发光,由半导体产生,而传统UV固化是通过充入各种气体的灯发光来实现的。UV LED光固化技术最早出现在drupa 2008印刷展上,主要用于数字喷墨墨水的固化,还可以用于柔印或其他印刷工艺的油墨。

  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。

  1、美国Phoseon公司

  美国Phoseon公司生产的UV LED灯成功应用于标签行业。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。

  点亮LED阵列(在一个单元中有许多LED)所需的能量比点亮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灯使用反光板,在离承印材料约53 mm处聚焦成单一光束。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。

  Phoseon公司成立于2002年,专门从事UV LED灯的制作。它的主要市场在喷墨印刷行业,但也快速进入黏合剂领域及涂覆、木地板等行业。LED只是Phoseon公司的部分产品,只占公司整个业务的10%。它有制作LED的能力,把LED装在系统中保持冷却,以便随时增加其功率。LED阵列是封装在一个有印刷电路板和冷却装置的系统中,冷却方式可以是风冷,也可以是水冷。LED本身会产生大量的热量,必须以某种方式把热量排出。

  从技术上讲,UV固化油墨在固化后是固体而不是液体,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。

  2、美国太阳化学公司

  美国太阳化学公司有生产UV LED油墨,主要生产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。这家公司对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。

  3、美国EFI Jetrion公司

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