紅外線加熱為裝飾紙印刷節能降耗

在綠色環保的大背景下，裝飾紙印刷使用的油墨正由溶劑型向水性轉換，但由于水性油墨的干燥性差，所以需要加大印刷設備的干燥能力，雖然采用傳統的加熱方式（導熱油加熱和電加熱管加熱）也能滿足要求，但卻存在不環保、能耗大等弊端。在這種情況下，紅外線加熱方式應運而生。下面，筆者將對紅外線加熱方式的原理、使用要求及其與傳統加熱方式的能耗對比加以介紹，供同行參考。

紅外線加熱方式的加熱原理與使用要求

紅外線加熱方式不僅符合環保要求，還能降低能耗，節約設備制造成本。紅外線是一種能夠傳遞能量的電磁波，紅外線加熱方式就是利用紅外輻射熱慣性極小而熱效率很高的特點，來實現對物體進行高密度、高質量、高強度的加熱，以達到提高加熱質量、縮短加熱時間、節約加熱能源、降低投資額度、減少環境污染的目的。

1.加熱原理

紅外線加熱方式的原理就是利用紅外線加熱管中加熱絲發出的電磁波，引起被加熱物體內部分子產生共振，并由此產生摩擦熱能，從而達到加熱的目的。由于不同加熱材料的固有頻率不同，對此可通過改變加熱絲的材料成分和繞制方法，使其發出不同波長的紅外線輻射，從而使紅外線加熱管電磁波頻率和被加熱物體內部分子運動的固有頻率最大化，進而達到最佳的加熱效果。

由于裝飾紙內部水分子可以在波長為2663nm、2738nm和6270nm的紅外線輻射下發生最大程度的共振，再結合紅外線波長越短輻射能對熱能的轉化率越高的特性，裝飾紙印刷可選用中波段紅外線加熱管（紅外線波長范圍為2.7×10³～3.0×10³nm）進行加熱。另外，如果將紅外線加熱管布置在加了硅酸鋁耐火纖維保溫材料的烘干箱中，干燥效果更佳。

2.使用要求

使用水性油墨印刷時，采用紅外線加熱方式不存在溶劑型油墨易燃易爆的問題，可保證裝飾紙印刷的安全性。盡管如此，在安裝和使用紅外線加熱管的過程中還有一些非常重要的安全問題需要考慮。

在安裝過程中，紅外線加熱管的中心線與紙張之間的距離h應為40～60mm，紅外線加熱管之間的中心距S應按照（1.5×h）

在使用過程中，需要注意的方面有：①當印刷過程中需要停機時，必須及時打開烘干箱，以保證還處在烘干箱內部的紙張不會被烤焦；②需要在紅外線加熱管兩端接線處的外面套上耐高溫絕緣自熄管，并加裝絕緣瓷套。

紅外線加熱方式與電加熱管加熱方式的能耗對比

紅外線加熱方式與電加熱管加熱方式的能耗對比可通過以下實例加以說明。

在幅寬為1330mm的印刷機上分別采用兩種加熱方式進行裝飾紙印刷，主要技術參數為：承印材料為30～120g/m2的紙張；上墨量為15g/m2；印刷速度為120m/min；烘干箱最高溫度為160℃（室溫為20℃）；烘干箱內部紙張長度為3600mm。

1.采用電加熱管加熱方式

圖1所示為采用電加熱管加熱方式的示意圖。工作原理為：在印刷過程中，新鮮的冷空氣通過給風機進入電加熱箱進行加熱，然后熱空氣經過給風管后進入密封的烘干箱，使紙張表面墨層中的水分蒸發，從而起到干燥作用，最后排風機將帶有水汽的空氣排到車間外。

根據實際經驗，如果電熱管加熱效率按50%取值，通過相關計算所得的實際能耗P實際1為180kW。

2.采用紅外線加熱方式

圖2所示為采用紅外線加熱方式的示意圖。工作原理為：印刷后的紙張進入密封的烘干箱，紅外線加熱管發出紅外線直接輻射到紙張表面，可以點對點地傳遞輻射能，由于熱量損失幾乎為零，因此可最合理、有效地將輻射能轉化為熱能，從而達到最佳干燥效果，還能大幅提升節能率，最后將帶有水汽的空氣排到印刷車間外。

紅外線加熱管加熱效率按80%取值，通過相關計算所得的實際能耗P實際2為112.5kW。

綜合分析來看：P實際1-P實際2=67.5kW，即采用紅外線加熱方式每個色組最低可節約能耗67.5kW，裝飾紙印刷一般為四色印刷，那么總的算起來，每臺印刷機最低可節約能耗270kW。

通過上述實例的計算分析可知，若印刷企業在凹印生產中也使用水性油墨，則也可以如裝飾紙印刷般采用紅外線加熱方式，以此降低能耗，增大效益。

還有一點必須注意的是，如果有些印刷企業仍堅持采用溶劑型油墨，此時若使用紅外線加熱方式，一定要注意以下問題：在烘干箱制造階段，設計好給風和排風比例，保證空氣在烘干箱內始終處于負壓狀態，這樣可防止溶劑達到易燃易爆臨界點，為安全起見，可在烘干箱內加裝濃度檢測裝置，并與主機進行通訊，當內部溶劑達到易燃易爆臨界點時，應立刻關閉加熱管，同時烘干箱自動打開，印刷設備停機。