油墨固化與干燥技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

        微波燈的特點(diǎn)有：

    ①可調(diào)整輻射光強(qiáng)度隨波長(zhǎng)分布特性，選擇最佳輻射波長(zhǎng),使油墨達(dá)到理想的固化效果。

    ②由于燈管無(wú)電極，功率密度為300W/cm時(shí)的壽命可達(dá)5000小時(shí)，并且多次開關(guān)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(dòng)，但微波也有待機(jī)狀態(tài)(維持工作狀態(tài))，只有在這種狀態(tài)下才能快啟動(dòng)。這一功能適合光盤和不干膠印刷機(jī)配套使用，因?yàn)榫W(wǎng)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(wú)電極，換燈管很方便，且不用接線。

    ⑥因?yàn)闊o(wú)電極釋放，燈管兩端永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)黑。

    ⑦由于微波傳輸方式的局限，微波燈管最長(zhǎng)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(duì)接處不會(huì)影響固化效果。

    ⑧微波燈價(jià)格較高，一套6英寸的固化裝置約5萬(wàn)元人民幣。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要用于與光盤印刷、電纜、管材、軟包裝等噴碼機(jī)配套的UV油墨的固化。

    ⑨微波燈發(fā)光材料和普通UV燈相同，輻射波長(zhǎng)分布也相同，因此無(wú)須特殊油墨。

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

    反光罩設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)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(zhǎng)光程產(chǎn)生的光強(qiáng)度損失。另外，反射罩頂端加反射板改變了原來(lái)頂端開通風(fēng)孔的設(shè)計(jì)，使燈管頂端的輻射能反射到紙面，如圖4所示。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(fēng)會(huì)影響燈罩散熱。解決方法是用水冷燈罩或加大散熱風(fēng)量，合理設(shè)計(jì)散熱風(fēng)路。

 常用油墨干燥、固化設(shè)備

    油墨干燥往往是復(fù)合干燥，因此用什么干燥設(shè)備，參數(shù)如何設(shè)置，使干燥效率最佳的同時(shí)還能節(jié)省能量是印刷者最為關(guān)心的問題。

    1.紅外線干燥設(shè)備

    (1)光源。對(duì)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(qiáng)度隨光波長(zhǎng)的分布不能控制，效率低、價(jià)格低，壽命約2000～3000小時(shí)。

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

    第三種是電熱半導(dǎo)體發(fā)光燈管。外形是陶瓷管外涂紅色或灰色無(wú)光半導(dǎo)體材料，管內(nèi)壁繞電阻絲。依靠電熱引發(fā)半導(dǎo)體材料輻射發(fā)光，燈管點(diǎn)燃時(shí)光呈暗紅或黑色，通過選擇半導(dǎo)體材料可改變輻射能量的波長(zhǎng)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(dá)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(dá)85%。

    (3)紅外線燈的散熱問題。紅外線燈管表面散熱可用吹風(fēng)法，且風(fēng)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(zhuǎn)化成熱量，造成機(jī)器周圍升溫，需要用吸風(fēng)裝置將其排到室外或循環(huán)利用。

    (4)適用范圍。紅外線燈應(yīng)用于紅外線油墨干燥，對(duì)非專用紅外線油墨的干燥效率很低，對(duì)某些墨甚至不起作用。紅外線具有穿透力，能同時(shí)干燥墨膜上下層，加速油墨滲透，促進(jìn)氧化結(jié)膜，尤其是應(yīng)用在厚墨層印刷和上光油的干燥上效果更佳。對(duì)溶劑含量較低的膠印、凸印、網(wǎng)印、印報(bào)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(fēng)干燥設(shè)備

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

    (2)熱風(fēng)裝置。通過風(fēng)機(jī)將熱源周圍的空氣加熱，吹到油墨表面，調(diào)節(jié)熱風(fēng)方向與紙張運(yùn)行的角度可改善熱風(fēng)干燥的效率。

    熱風(fēng)相對(duì)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(fā)速度；調(diào)節(jié)風(fēng)向使風(fēng)向?qū)垙堖\(yùn)行速度形成相加效果，更有利于干燥。熱風(fēng)管風(fēng)速不能低于要求的速度，否則，風(fēng)管表面散熱不佳會(huì)燒壞燈管。風(fēng)速也不宜過高，因?yàn)轱L(fēng)循環(huán)過程中會(huì)損失一些能量，適當(dāng)選擇風(fēng)機(jī)壓力和風(fēng)量才可達(dá)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(shè)備

    (1)光源。常用高壓汞燈和金屬鹵素?zé)?，高壓汞燈是汞原子受激發(fā)形成連續(xù)光譜，調(diào)節(jié)燈管內(nèi)的汞含量，使輻射波長(zhǎng)在固化段254～420nm，紫外線較豐富。金屬鹵素?zé)羰窃诠療魞?nèi)添加如鎵、鐵等金屬鹵化物，在汞激發(fā)條件下激發(fā)其產(chǎn)生輻射，可根據(jù)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?zé)艄軆?nèi)雜質(zhì)含量極小，電極材料純度高，因此制造工藝復(fù)雜、難度高、價(jià)格高，目前國(guó)內(nèi)尚不能生產(chǎn)高質(zhì)量、高功率金屬鹵素?zé)簦袌?chǎng)上現(xiàn)有的是美國(guó)Fusion、德國(guó)IST、日本研琦等公司的產(chǎn)品。功率密度160W/cm的燈管壽命可達(dá)2000小時(shí)而燈頭不黑，4000小時(shí)后仍可達(dá)50%輻射率。

    (2)冷UV光源。UV燈點(diǎn)燃時(shí)其內(nèi)部溫度要達(dá)到600～1000℃。燈內(nèi)溫度過低或風(fēng)速過大燈會(huì)熄滅，因此“冷光源”實(shí)際是不存在的，只是可采用燈具冷卻系統(tǒng)。

    (3)微波UV燈。這是Fusion公司的新產(chǎn)品，燈管長(zhǎng)6英寸，兩端無(wú)金屬電極，靠微波激發(fā)燈管內(nèi)吸收微波的物質(zhì)分子高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱量，再激發(fā)汞、金屬鹵化物等物質(zhì)發(fā)光。鋁是反射微波的良好材料，微波源發(fā)射微波到橢圓鋁燈罩上，聚焦在無(wú)極燈管內(nèi)激發(fā)汞或金屬鹵化物發(fā)光。

 微波燈的特點(diǎn)有：

    ①可調(diào)整輻射光強(qiáng)度隨波長(zhǎng)分布特性，選擇最佳輻射波長(zhǎng),使油墨達(dá)到理想的固化效果。

    ②由于燈管無(wú)電極，功率密度為300W/cm時(shí)的壽命可達(dá)5000小時(shí)，并且多次開關(guān)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(dòng)，但微波也有待機(jī)狀態(tài)(維持工作狀態(tài))，只有在這種狀態(tài)下才能快啟動(dòng)。這一功能適合光盤和不干膠印刷機(jī)配套使用，因?yàn)榫W(wǎng)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(wú)電極，換燈管很方便，且不用接線。

    ⑥因?yàn)闊o(wú)電極釋放，燈管兩端永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)黑。

    ⑦由于微波傳輸方式的局限，微波燈管最長(zhǎng)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(duì)接處不會(huì)影響固化效果。

    ⑧微波燈價(jià)格較高，一套6英寸的固化裝置約5萬(wàn)元人民幣。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要用于與光盤印刷、電纜、管材、軟包裝等噴碼機(jī)配套的UV油墨的固化。

    ⑨微波燈發(fā)光材料和普通UV燈相同，輻射波長(zhǎng)分布也相同，因此無(wú)須特殊油墨。

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

    反光罩設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)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(zhǎng)光程產(chǎn)生的光強(qiáng)度損失。另外，反射罩頂端加反射板改變了原來(lái)頂端開通風(fēng)孔的設(shè)計(jì)，使燈管頂端的輻射能反射到紙面，如圖4所示。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(fēng)會(huì)影響燈罩散熱。解決方法是用水冷燈罩或加大散熱風(fēng)量，合理設(shè)計(jì)散熱風(fēng)路。