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油墨固化与干燥技术的发展趋势
日期:2014-07-10   点击量:
微波灯的特点有:
  ①可调整辐射光强度随波长分布特性,选择最佳辐射波长,使油墨达到理想的固化效果。
  ②由于灯管无电极,功率密度为300W/cm时的寿命可达5000小时,并且多次开关不影响灯管寿命。
  ③由于微波源易控制,因此微波灯可快速频繁启动,但微波也有待机状态(维持工作状态),只有在这种状态下才能快启动。这一功能适合光盘和不干胶印刷机配套使用,因为网印光盘和不干胶印刷多为间歇式印刷。
  ④微波灯UV固化段光谱丰富,红外线波段较少,因此微波辐射温度较低。
  ⑤由于微波灯无电极,换灯管很方便,且不用接线。
  ⑥因为无电极释放,灯管两端永远不会发黑。
  ⑦由于微波传输方式的局限,微波灯管最长为6英寸,将灯管连接放置可增加固化宽度,由于灯管间隙很小,对接处不会影响固化效果。
  ⑧微波灯价格较高,一套6英寸的固化装置约5万元人民币。目前国内市场主要用于与光盘印刷、电缆、管材、软包装等喷码机配套的UV油墨的固化。
  ⑨微波灯发光材料和普通UV灯相同,辐射波长分布也相同,因此无须特殊油墨。
  (4)UV灯反光罩设计。科学地选择反光材料,合理设计反光罩结构,能成倍提高固化效果,节省能量。纯铝经酸氧化形成的铝晶体对UV光反射率达90%,而未经氧化处理的铝板反射UV光效率小于60%;不锈钢对UV光反射率小于60%;半导体镀膜对UV光的反射率达94%,但成本较高。同时,红外线、可见光可透过镀层达到反光罩表面,并经冷却装置后散出。
  反光罩设计的发展趋势是开口和高度的变化,即截面积变小,以缩短反射光程,减少由于长光程产生的光强度损失。另外,反射罩顶端加反射板改变了原来顶端开通风孔的设计,使灯管顶端的辐射能反射到纸面,如图4所示。由于灯罩截面积小,灯管壁到反光面距离近,因而反射板温度过高,顶端反射板阻风会影响灯罩散热。解决方法是用水冷灯罩或加大散热风量,合理设计散热风路。
  常用油墨干燥、固化设备
  油墨干燥往往是复合干燥,因此用什么干燥设备,参数如何设置,使干燥效率最佳的同时还能节省能量是印刷者最为关心的问题。
  1.红外线干燥设备
  (1)光源。对于油墨干燥,中波红外线的效果最佳,常用红外线光源有3种。
  第一种是电热丝辐射源,常见的是非封闭式电阻丝外套石英灯管。这种灯管的热辐射强度随光波长的分布不能控制,效率低、价格低,寿命约2000~3000小时。
  第二种光源是将电阻丝置于封闭石英管内,并可在灯管内充不同气体,以改变辐射光波长分布特性,同时将灯丝与空气中的氧隔绝,辐射效率高。现在进口印刷机大都配这种光源,寿命达5000~10000小时,但其辐射能量中仍有很大部分是分布在可见光和远近红外线段,中波红外线不是很丰富。
  第三种是电热半导体发光灯管。外形是陶瓷管外涂红色或灰色无光半导体材料,管内壁绕电阻丝。依靠电热引发半导体材料辐射发光,灯管点燃时光呈暗红或黑色,通过选择半导体材料可改变辐射能量的波长分布,而且辐射效率极高。
  (2)红外线灯反光罩。目前常见的有2种,一种是镀金反光罩,在灯管周围180°范围涂有金属膜,金属膜反射红外线效率高达90%;另一种是镀铝板或铝板压成的椭圆或八字形反光罩,如图2所示,灯管距灯罩越近,反射效率越高,最高反射率可达85%。
  (3)红外线灯的散热问题。红外线灯管表面散热可用吹风法,且风量大小不影响灯红外线功率输出。由于红外线灯辐射的能量只有1%左右被纸张和油墨吸收,而其余的能量完全转化成热量,造成机器周围升温,需要用吸风装置将其排到室外或循环利用。
  (4)适用范围。红外线灯应用于红外线油墨干燥,对非专用红外线油墨的干燥效率很低,对某些墨甚至不起作用。红外线具有穿透力,能同时干燥墨膜上下层,加速油墨渗透,促进氧化结膜,尤其是应用在厚墨层印刷和上光油的干燥上效果更佳。对溶剂含量较低的胶印、凸印、网印、印报油墨、柔性版印刷油墨和水性光油的干燥效果都很好。
  2.热风干燥设备
  (1)热源。产生热空气的热源有3种:电热风管,如不锈钢、石英玻璃、陶瓷外壳的热风管;高温油管,高温机油通过管道加热空气产生热风;高温汽管,通过锅炉产生高温蒸汽而产生热风。
  (2)热风装置。通过风机将热源周围的空气加热,吹到油墨表面,调节热风方向与纸张运行的角度可改善热风干燥的效率。
  热风相对于纸张的速度越高,越有利于降低纸张表面的蒸汽压,提高溶剂挥发速度;调节风向使风向对纸张运行速度形成相加效果,更有利于干燥。热风管风速不能低于要求的速度,否则,风管表面散热不佳会烧坏灯管。风速也不宜过高,因为风循环过程中会损失一些能量,适当选择风机压力和风量才可达到最佳干燥效果。
  (3)适用范围。适用于塑料凹版及柔性版印刷油墨、溶剂型光油的干燥,还可加速水性油墨、光油的干燥。
  3.UV固化设备
  (1)光源。常用高压汞灯和金属卤素灯,高压汞灯是汞原子受激发形成连续光谱,调节灯管内的汞含量,使辐射波长在固化段254~420nm,紫外线较丰富。金属卤素灯是在汞灯内添加如镓、铁等金属卤化物,在汞激发条件下激发其产生辐射,可根据油墨吸收光谱的差别适量添加不同金属,使UV灯辐射更多油墨所吸收的光波,金属卤素灯管内杂质含量极小,电极材料纯度高,因此制造工艺复杂、难度高、价格高,目前国内尚不能生产高质量、高功率金属卤素灯,市场上现有的是美国Fusion、德国IST、日本研琦等公司的产品。功率密度160W/cm的灯管寿命可达2000小时而灯头不黑,4000小时后仍可达50%辐射率。
  (2)冷UV光源。UV灯点燃时其内部温度要达到600~1000℃。灯内温度过低或风速过大灯会熄灭,因此“冷光源”实际是不存在的,只是可采用灯具冷却系统。
  (3)微波UV灯。这是Fusion公司的新产品,灯管长6英寸,两端无金属电极,靠微波激发灯管内吸收微波的物质分子高速运动产生热量,再激发汞、金属卤化物等物质发光。铝是反射微波的良好材料,微波源发射微波到椭圆铝灯罩上,聚焦在无极灯管内激发汞或金属卤化物发光。
  微波灯的特点有:
  ①可调整辐射光强度随波长分布特性,选择最佳辐射波长,使油墨达到理想的固化效果。
  ②由于灯管无电极,功率密度为300W/cm时的寿命可达5000小时,并且多次开关不影响灯管寿命。
  ③由于微波源易控制,因此微波灯可快速频繁启动,但微波也有待机状态(维持工作状态),只有在这种状态下才能快启动。这一功能适合光盘和不干胶印刷机配套使用,因为网印光盘和不干胶印刷多为间歇式印刷。
  ④微波灯UV固化段光谱丰富,红外线波段较少,因此微波辐射温度较低。
  ⑤由于微波灯无电极,换灯管很方便,且不用接线。
  ⑥因为无电极释放,灯管两端永远不会发黑。
  ⑦由于微波传输方式的局限,微波灯管最长为6英寸,将灯管连接放置可增加固化宽度,由于灯管间隙很小,对接处不会影响固化效果。
  ⑧微波灯价格较高,一套6英寸的固化装置约5万元人民币。目前国内市场主要用于与光盘印刷、电缆、管材、软包装等喷码机配套的UV油墨的固化。
  ⑨微波灯发光材料和普通UV灯相同,辐射波长分布也相同,因此无须特殊油墨。
  (4)UV灯反光罩设计。科学地选择反光材料,合理设计反光罩结构,能成倍提高固化效果,节省能量。纯铝经酸氧化形成的铝晶体对UV光反射率达90%,而未经氧化处理的铝板反射UV光效率小于60%;不锈钢对UV光反射率小于60%;半导体镀膜对UV光的反射率达94%,但成本较高。同时,红外线、可见光可透过镀层达到反光罩表面,并经冷却装置后散出。
  反光罩设计的发展趋势是开口和高度的变化,即截面积变小,以缩短反射光程,减少由于长光程产生的光强度损失。另外,反射罩顶端加反射板改变了原来顶端开通风孔的设计,使灯管顶端的辐射能反射到纸面,如图4所示。由于灯罩截面积小,灯管壁到反光面距离近,因而反射板温度过高,顶端反射板阻风会影响灯罩散热。解决方法是用水冷灯罩或加大散热风量,合理设计散热风路。