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    油墨固化與干燥技術的發展趨勢

    發布日期: 2019-01-19

    ①可調整輻射光強度隨波長分布特性,選擇最佳輻射波長,使油墨達到理想的固化效果。

    ②由于燈管無電極,功率密度為300W/cm時的壽命可達5000小時,并且多次開關不影響燈管壽命。

    ③由于微波源易控制,因此微波燈可快速頻繁啟動,但微波也有待機狀態(維持工作狀態),只有在這種狀態下才能快啟動。這一功能適合光盤和不干膠印刷機配套使用,因為網印光盤和不干膠印刷多為間歇式印刷。

    ④微波燈UV固化段光譜豐富,紅外線波段較少,因此微波輻射溫度較低。

    ⑤由于微波燈無電極,換燈管很方便,且不用接線。

    ⑥因為無電極釋放,燈管兩端永遠不會發黑。

    ⑦由于微波傳輸方式的局限,微波燈管最長為6英寸,將燈管連接放置可增加固化寬度,由于燈管間隙很小,對接處不會影響固化效果。

    ⑧微波燈價格較高,一套6英寸的固化裝置約5萬元人民幣。目前國內市場主要用于與光盤印刷、電纜、管材、軟包裝等噴碼機配套的UV油墨的固化。

    ⑨微波燈發光材料和普通UV燈相同,輻射波長分布也相同,因此無須特殊油墨。

    (4)UV燈反光罩設計??茖W地選擇反光材料,合理設計反光罩結構,能成倍提高固化效果,節省能量。純鋁經酸氧化形成的鋁晶體對UV光反射率達90%,而未經氧化處理的鋁板反射UV光效率小于60%;不銹鋼對UV光反射率小于60%;半導體鍍膜對UV光的反射率達94%,但成本較高。同時,紅外線、可見光可透過鍍層達到反光罩表面,并經冷卻裝置后散出。

    反光罩設計的發展趨勢是開口和高度的變化,即截面積變小,以縮短反射光程,減少由于長光程產生的光強度損失。另外,反射罩頂端加反射板改變了原來頂端開通風孔的設計,使燈管頂端的輻射能反射到紙面。由于燈罩截面積小,燈管壁到反光面距離近,因而反射板溫度過高,頂端反射板阻風會影響燈罩散熱。解決方法是用水冷燈罩或加大散熱風量,合理設計散熱風路。

    常用油墨干燥、固化設備

    油墨干燥往往是復合干燥,因此用什么干燥設備,參數如何設置,使干燥效率最佳的同時還能節省能量是印刷者最為關心的問題。

    1.紅外線干燥設備

    (1)光源。對于油墨干燥,中波紅外線的效果最佳,常用紅外線光源有3種。

    第一種是電熱絲輻射源,常見的是非封閉式電阻絲外套石英燈管。這種燈管的熱輻射強度隨光波長的分布不能控制,效率低、價格低,壽命約2000~3000小時。

     

    第二種光源是將電阻絲置于封閉石英管內,并可在燈管內充不同氣體,以改變輻射光波長分布特性,同時將燈絲與空氣中的氧隔絕,輻射效率高?,F在進口印刷機大都配這種光源,壽命達5000~10000小時,但其輻射能量中仍有很大部分是分布在可見光和遠近紅外線段,中波紅外線不是很豐富。

     

    第三種是電熱半導體發光燈管。外形是陶瓷管外涂紅色或灰色無光半導體材料,管內壁繞電阻絲。依靠電熱引發半導體材料輻射發光,燈管點燃時光呈暗紅或黑色,通過選擇半導體材料可改變輻射能量的波長分布,而且輻射效率極高。

     

    (2)紅外線燈反光罩。目前常見的有2種,一種是鍍金反光罩,在燈管周圍180°范圍涂有金屬膜,金屬膜反射紅外線效率高達90%;另一種是鍍鋁板或鋁板壓成的橢圓或八字形反光罩,如圖2所示,燈管距燈罩越近,反射效率越高,最高反射率可達85%。

     

    (3)紅外線燈的散熱問題。紅外線燈管表面散熱可用吹風法,且風量大小不影響燈紅外線功率輸出。由于紅外線燈輻射的能量只有1%左右被紙張和油墨吸收,而其余的能量完全轉化成熱量,造成機器周圍升溫,需要用吸風裝置將其排到室外或循環利用。

    (4)適用范圍。紅外線燈應用于紅外線油墨干燥,對非專用紅外線油墨的干燥效率很低,對某些墨甚至不起作用。紅外線具有穿透力,能同時干燥墨膜上下層,加速油墨滲透,促進氧化結膜,尤其是應用在厚墨層印刷和上光油的干燥上效果更佳。對溶劑含量較低的膠印、凸印、網印、印報油墨、柔性版印刷油墨和水性光油的干燥效果都很好。

    2.熱風干燥設備 

    (1)熱源。產生熱空氣的熱源有3種:電熱風管,如不銹鋼、石英玻璃、陶瓷外殼的熱風管;高溫油管,高溫機油通過管道加熱空氣產生熱風;高溫汽管,通過鍋爐產生高溫蒸汽而產生熱風。 

    (2)熱風裝置。通過風機將熱源周圍的空氣加熱,吹到油墨表面,調節熱風方向與紙張運行的角度可改善熱風干燥的效率。

    熱風相對于紙張的速度越高,越有利于降低紙張表面的蒸汽壓,提高溶劑揮發速度;調節風向使風向對紙張運行速度形成相加效果,更有利于干燥。熱風管風速不能低于要求的速度,否則,風管表面散熱不佳會燒壞燈管。風速也不宜過高,因為風循環過程中會損失一些能量,適當選擇風機壓力和風量才可達到最佳干燥效果。 

    (3)適用范圍。適用于塑料凹版及柔性版印刷油墨、溶劑型光油的干燥,還可加速水性油墨、光油的干燥。

    3.UV固化設備

     (1)光源。常用高壓汞燈和金屬鹵素燈,高壓汞燈是汞原子受激發形成連續光譜,調節燈管內的汞含量,使輻射波長在固化段254~420nm,紫外線較豐富。金屬鹵素燈是在汞燈內添加如鎵、鐵等金屬鹵化物,在汞激發條件下激發其產生輻射,可根據油墨吸收光譜的差別適量添加不同金屬,使UV燈輻射更多油墨所吸收的光波,金屬鹵素燈管內雜質含量極小,電極材料純度高,因此制造工藝復雜、難度高、價格高,目前國內尚不能生產高質量、高功率金屬鹵素燈,市場上現有的是美國Fusion、德國IST、日本研琦等公司的產品。功率密度160W/cm的燈管壽命可達2000小時而燈頭不黑,4000小時后仍可達50%輻射率。 

    (2)冷UV光源。UV燈點燃時其內部溫度要達到600~1000℃。燈內溫度過低或風速過大燈會熄滅,因此“冷光源”實際是不存在的,只是可采用燈具冷卻系統。

    (3)微波UV燈。這是Fusion公司的新產品,燈管長6英寸,兩端無金屬電極,靠微波激發燈管內吸收微波的物質分子高速運動產生熱量,再激發汞、金屬鹵化物等物質發光。鋁是反射微波的良好材料,微波源發射微波到橢圓鋁燈罩上,聚焦在無極燈管內激發汞或金屬鹵化物發光。

    微波燈的特點有:

    ①可調整輻射光強度隨波長分布特性,選擇最佳輻射波長,使油墨達到理想的固化效果。

    ②由于燈管無電極,功率密度為300W/cm時的壽命可達5000小時,并且多次開關不影響燈管壽命。

    ③由于微波源易控制,因此微波燈可快速頻繁啟動,但微波也有待機狀態(維持工作狀態),只有在這種狀態下才能快啟動。這一功能適合光盤和不干膠印刷機配套使用,因為網印光盤和不干膠印刷多為間歇式印刷。

    ④微波燈UV固化段光譜豐富,紅外線波段較少,因此微波輻射溫度較低。

    ⑤由于微波燈無電極,換燈管很方便,且不用接線。

    ⑥因為無電極釋放,燈管兩端永遠不會發黑。 

    ⑦由于微波傳輸方式的局限,微波燈管最長為6英寸,將燈管連接放置可增加固化寬度,由于燈管間隙很小,對接處不會影響固化效果。

    ⑧微波燈價格較高,一套6英寸的固化裝置約5萬元人民幣。目前國內市場主要用于與光盤印刷、電纜、管材、軟包裝等噴碼機配套的UV油墨的固化。

     ⑨微波燈發光材料和普通UV燈相同,輻射波長分布也相同,因此無須特殊油墨。

     (4)UV燈反光罩設計??茖W地選擇反光材料,合理設計反光罩結構,能成倍提高固化效果,節省能量。純鋁經酸氧化形成的鋁晶體對UV光反射率達90%,而未經氧化處理的鋁板反射UV光效率小于60%;不銹鋼對UV光反射率小于60%;半導體鍍膜對UV光的反射率達94%,但成本較高。同時,紅外線、可見光可透過鍍層達到反光罩表面,并經冷卻裝置后散出。

     反光罩設計的發展趨勢是開口和高度的變化,即截面積變小,以縮短反射光程,減少由于長光程產生的光強度損失。另外,反射罩頂端加反射板改變了原來頂端開通風孔的設計,使燈管頂端的輻射能反射到紙面。由于燈罩截面積小,燈管壁到反光面距離近,因而反射板溫度過高,頂端反射板阻風會影響燈罩散熱。解決方法是用水冷燈罩或加大散熱風量,合理設計散熱風路。


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