UV固化技术的创新发展

齐福斌

从China Print 2013展会上我们看到，目前UV固化技术取得了长足的进步，并受到人们的关注。本文将对UV固化技术的新发展进行介绍。

传统UV固化技术

UV固化是指在UV灯的辐射光波照射下，UV油墨和UV光油发生交联固化反应，进而使印品干燥的过程。

使用UV油墨和UV光油时，需要配置UV固化装置。在印刷墨层较厚时，各印刷机组之间需要安装内置UV固化装置。有时，为了保证印品充分干燥，在加长收纸干燥部分中还需要安装UV固化装置。

1.传统UV固化装置

传统UV固化装置内安装了一个或数个水银灯，波长范围是100～380nm。常用的水银灯工作时会产生高温和臭氧，因此UV固化装置还配有冷却和排除臭氧的装置。为充分利用水银灯的能量并保护人身安全及环境，整个UV固化装置都是封闭在一个反射室中的。

在单张纸胶印机的UV固化装置中，通常会采用输出功率为100～120W/cm的气体水银灯，这种水银灯的能量有效利用率只有25%，其余50%将转化为红外光，25%转化为可见光。为防止承印材料（纸张）过热或与辐射装置接触，需要安装冷却装置并在UV固化装置的下方安装防护板（通常是采用涂布石英玻璃的红外滤镜）。

传统UV灯的反射镜多采用铝或玻璃反射镜。现在，海德堡的Dry Star 3000UV固化系统和高宝的UV固化装置都采用反蓝光的URS镀膜反射镜，通过URS镀膜反射UV光，并吸收红外光热量，再通过水冷系统将吸收的热量排出。与铝或玻璃反射镜相比，其能够明显减少对承印物的热辐射，并且能避免油墨和污垢在反射镜表面燃烧而影响反射镜的反射效率和性能稳定。

2.UV-Quickstart移动带式固化装置

德国Kuhnast辐射技术公司推出了UV-Quickstart移动带式固化装置。其最初应用在RYOBI 520胶印机上，也可以在海德堡GTO 52、PM 52、SM 52胶印机和小森Lithrone 20胶印机上使用。该UV固化装置配备1～2个UV灯，功率为181W/cm。传统UV固化装置打开后需要5～10分钟才能使用，并且需要在印刷全过程中保持工作状态，而UV-Quickstart移动带式固化装置在打开后3秒钟即可使用，且印刷中断时全套系统关闭。实验表明，在印刷同样数量的印品时，UV-Quickstart移动带式固化装置的实际工作时间比传统UV固化装置的实际工作时间减少一半以上。这就可以节省能量消耗、减少维修费用，此外，其还可以用风冷系统替代水冷系统。

3.激发物辐射装置

为解决水银灯能量有效利用率低并产生大量红外辐射和臭氧的缺点，激发物辐射装置（低温UV固化装置）应运而生。激发物辐射装置是一种采用单色光（其主要波长为308nm）UV灯的特殊固化装置，这种辐射装置不会产生红外光，承印物不会被加热，提高了能量利用率，且不会产生臭氧。目前激发物辐射装置存在的问题是功率低，要提高固化效果就需要使固化过程在惰性气体（如氮气）中进行。另外，与其配合使用的油墨的光引发剂还要与激发物辐射装置的光波长相匹配。

由于目前激发物辐射装置需要在惰性气体（如氮气）中进行，因此，其固化需要密闭空间。而单张纸胶印机由于牙排的存在，实现密闭空间比较困难，目前这种固化装置在卷筒纸胶印机上比较容易实现。

LED-UV固化技术

传统UV固化技术的热利用率低，电耗大；UV灯产生臭氧且散发热量，需要配置排气装置；总体运行成本高。2008年2月，日本利优比和东洋油墨首次推出LED-UV固化技术。China Print 2013展会上，RYOBI胶印机就配套了LED-UV固化装置。

1.LED-UV固化装置

LED是Lighting Emitting Diode的缩写，即“发光二级管”。LED具有低电耗、长寿命、小型化、轻量化、高应答性、高输出性和不含水银成分等许多优点，被称为“解决环境问题的一张王牌”。

近紫外波段发光的LED-UV固化装置在印刷领域被用于替代使用水银灯、卤素灯、钠灯等的固化装置上。在胶印机上使用的LED-UV固化装置的照射光源由一排无间隙排列的高输出发光LED-UV灯微型组件组成。

目前，LED-UV灯照射强度比传统UV灯弱，照射距离短。传统UV灯照射距离为150～300mm，而LED-UV灯照射距离是20mm左右。因此，LEDUV固化装置照射光源与承印物表面的距离要小得多。一般传统UV灯距承印物表面的距离是100～150mm，而LEDUV固化装置照射光源距承印物表面的距离是10～20mm。

2.LED-UV固化装置的优点

（1）油墨瞬间固化。

（2）不产生臭氧，无须配备排气管道，有利于环保。

（3）附属设备小且紧凑。

（4）LED-UV灯寿命长（是传统UV灯的10倍以上），发热低，可以瞬间点燃或熄灭，不需预热，只在印刷时开灯，耗电低（只有传统UV灯的1/9），经济性好。

（5）由于LED-UV固化装置发热少，可以防止非耐热性承印物变形，也不会使纸张失去水分变形、手感发生变化，不产生静电等。

3.LED-UV固化装置存在的问题和解决方法

（1）在印刷速度为16000张/小时时，LED-UV固化装置与纸张的距离是15mm，对于一般纸张而言，保证四色叠印油墨完全固化是没有问题的。但在纸张厚度超过0.3mm时，由于纸张挺度提高，需要采取纸张弯曲控制措施，否则可能因为纸张与LED-UV固化装置接触而产生蹭脏。

（2）由于刚印刷的油墨是凹凸不平的，如果瞬间固化，这种凹凸不平的现状就会保留下来，进而出现光的漫反射而影响印品的光泽。为了保证印品光泽度，需要留出一些时间让油墨自然流平，这样，在不增加胶印机收纸部分空间的情况下，需要对收纸部分进行改进，增加两个滚筒。

（3）LED-UV固化装置需要专门配套使用LED-UV油墨，目前这种油墨价格偏高，尚不普及。

（4）配备LED-UV固化装置的胶印机初期投资可能会高一些。

H-UV固化技术

1.H-UV固化技术

采用LED-UV固化技术的胶印机总体价格偏高，特别是需要专门配套的LED-UV油墨价格偏高，使印刷成本提高。考虑到这种情况，小森公司提出“能否用传统的UV灯固化与LED-UV配套的油墨”这一设想，经过实验，采用传统的UV灯不仅可以固化与LED-UV配套的油墨，而且还能降低能耗。于是，小森公司与一家UV灯公司合作，将光电管玻璃技术与滤波器技术加以组合，开发出了一种不产生热量和臭氧的UV固化系统。使用该系统，印刷承印物温度只比车间温度高4～5℃。

小森公司推出的这种新型固化系统发出的UV光波长范围更广，因此，与其配套的UV油墨所使用的光聚合引发剂的选择范围也更广，油墨价格得以降低。

由于该固化系统采用改进的传统UV灯固化，以及与LED-UV配套的油墨，故命名为“H-UV固化系统”即“混合（Hybrid）型UV固化系统”。H-UV固化系统配置在收纸装置的斜坡处。

2.H-UV固化系统的特点

（1）配置H-UV固化系统的胶印机价格较低，初期投入成本增加不多。

（2）与LED-UV固化系统相比，H-UV固化系统的UV灯更换成本得到降低，耗电与之相当。

（3）发热少，不会对机械部件和印刷质量产生影响。

（4）不产生臭氧，不需要排气管道。

（5）印刷厚纸时，不需要采取纸张弯曲控制措施。

（6）与H-UV固化系统配套的油墨价格仍然较高。endprint