LED-UV固化技術節能環保之星

張志標

UV油墨憑借固化速度快、不含溶劑、印刷時免噴粉等優勢，在印刷行業得到了廣泛應用。目前，印刷行業使用的UV固化裝置普遍采用高壓汞燈、金屬鹵素燈等傳統UV光源，不僅能耗高，使用過程中還會產生難聞的臭氧。為此，近年來業界研發出LEDUV光源（如圖1），因其能耗更低、固化效率更高，與配套的LED-UV油墨所組成的LED-UV固化技術正在成為印刷企業實現節能環保的“新寵”。

LED-UV光源

1.優勢

與現有UV光源相比，LED-UV光源的優勢主要體現在以下幾方面。

（1）能耗更低，有效發光效率高，能夠減少70%～80%的能源消耗。

（2）固化過程中不產生臭氧，LEDUV光源不會產生短波紫外光，因此在固化過程中不會產生臭氧，無需安裝除味裝置或排風管道等輔助裝置，能夠保持清潔的工作環境，這使得LEDUV固化裝置在周圍建筑物密集的工廠也可采用。

（3）靈活性更高，LED-UV光源采用點光源，可結合紙張尺寸，分級設置照射范圍。

（4）可瞬間開（關）燈，傳統UV光源需預熱1分鐘之后才能啟動，冷卻4分鐘之后才能關閉。為提高工作效率，很多操作人員通常會一直開著UV光源，從而造成很大浪費。而LEDUV光源能在印刷時瞬間開啟，工作效率大幅提升。

（5）發熱量小，傳統UV光源耗電量大，光電轉換效率低，除20%左右的能量轉化成紫外光能外，其余均轉化成熱量，使得燈管表面溫度最高可達800℃，發熱量大，易對印刷機本身和承印材料造成損傷。而LED-UV光源的光電轉換效率高，燈管表面溫度僅為60℃左右，能有效防止印品因過熱而產生收縮變形，從而達到較高的套印精度。

（6）使用壽命長，LED-UV光源使用壽命可高達2萬～3萬小時，是現有高壓汞燈和金屬鹵素燈（1500小時）的十幾倍，可大幅減少光源更換次數。

2.局限

但是，LED-UV光源目前仍存在以下局限。

（1）照射強度較弱，若印刷速度過快，易導致油墨固化不徹底。

（2）只能發出長波紫外光，不能發出短波紫外光，因此不利于UV光油的固化。

（3）LED-UV光源價格偏高。

（4）現有印刷機改造困難，這是因為LED-UV光源照射距離短，必須與承印材料表面近距離照射，才能保證油墨的良好固化，因此對現有印刷機的改造帶來了極大不便。

LED-UV油墨

受LED元件中半導體材料對光譜寬度的限制，LED-UV光源發出的紫外光波長分布極窄，單一波長能量較強（如圖2），因此傳統UV油墨無法在LED-UV光源下進行固化。為此，在特定波長下具有極高反應活性的LEDUV油墨應運而生。而要想使LED-UV油墨在LED-UV光源下能夠充分固化，在LED-UV油墨開發過程中必須嚴格篩選原材料。

1.光引發劑

在寬波段高壓汞燈和金屬鹵素燈下固化的普通UV油墨，可選用的光引發劑范圍較廣，且組合式的光引發劑對不同波長的紫外光具有良好的吸收反應，而對LED-UV光源發出的紫外光發生反應的光引發劑較少，因此需要精選出反應性能優異的光引發劑。

LED-UV油墨的光引發劑不僅需要對LED-UV光源發出的窄波段紫外光能具有很強的吸收力，而且必須實現墨層表面和內部同時固化。因此，在選擇LED-UV油墨的光引發劑時，應保證光引發劑在LED-UV光源的特定波長下具有最佳的吸收特性，同時還應開發出配比最佳的光引發劑組合，以盡可能地吸收有限的紫外光能。特別是對于透明類光油而言，必須在有限種類的光引發劑范圍內，找到能使光油黃變性和固化性達到平衡的光引發劑。

2.顏料

在膠印生產中，我們通常采用“黑→青→品紅→黃”的色序進行疊印，最先印上的黑墨只能通過穿過青、品紅、黃墨之后已經變弱的紫外光進行固化，然而墨膜中的顏料很容易吸收紫外光，因此紫外光通常難以到達墨層內部，從而導致油墨固化不徹底。對于普通UV光源而言，由于光譜中含短波紫外光，因此墨層的深層固化較為理想；而對于LED-UV光源而言，由于其發出的只有長波紫外光且波長較為單一，若油墨中顏料的吸收波長與之重合，則油墨的固化性能就會變差。因此，與普通UV油墨相比， LED-UV油墨必須選用對所用LED-UV光源特定波長穿透性最好（吸收最少）的顏料，這是LED-UV油墨研發的關鍵因素之一。同時，使用著色能力較好的顏料，提高油墨色濃度，減少印刷上墨量（以免因墨層過厚而影響固化效果），也是提高LED-UV油墨固化性能的有效手段。

通過對上述原材料的嚴格篩選，即使LED-UV光源的輸出功率較小，LED-UV油墨也能充分固化。

此外，需要注意的是，由于LEDUV油墨可被波段比較接近的可見光固化，因此在生產過程中需對車間進行嚴格的濾光處理。與此同時，在對原材料進行研磨分散時，還需嚴格控制車間溫度，以免溫度過高對油墨性能產生影響。

綜上所述，LED-UV固化技術綠色環保，環境適應性較好，具有廣闊的發展前景，雖然目前其推廣還存在一些阻礙，但相信在業內人士的共同努力下，LED-UV油墨定能迎來發展高潮。