全球UV LED光固化的前五大公司

在過去幾年中，有一項(xiàng)新技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入人們的視野，并引起越來越多人的關(guān)注和討論。這項(xiàng)技術(shù)就是UV LED固化，它可能會對傳統(tǒng)紫外線（UV）固化油墨和上光油形成挑戰(zhàn)。UV LED是發(fā)光二極管，它的發(fā)光方式為場致發(fā)光，由半導(dǎo)體產(chǎn)生，而傳統(tǒng)UV固化是通過充入各種氣體的燈發(fā)光來實(shí)現(xiàn)的。UV LED光固化技術(shù)最早出現(xiàn)在drupa 2008印刷展上，主要用于數(shù)字噴墨墨水的固化，還可以用于柔印或其他印刷工藝的油墨。

 

UV LED光固化的支持者說，這是下一個時期要發(fā)生的大事，它可以取代目前廣泛使用的技術(shù)；其他人則認(rèn)為其普及尚需時日。不過有幾個指標(biāo)肯定有利于UV LED光固化技術(shù)的普及：能耗比傳統(tǒng)UV固化的要低，而且LED陣列具有更長的使用壽命。不過，它的固化速度有待進(jìn)一步提升。

 

 

 

 

1

 

美國Phoseon公司

 

 

 

 

美國Phoseon公司生產(chǎn)的UV LED燈成功應(yīng)用于標(biāo)簽行業(yè)。由于標(biāo)簽印刷的速度越來越快，標(biāo)簽材料越來越薄，而UV LED技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于不會產(chǎn)生太多的熱量，因此不會損壞薄薄的標(biāo)簽和對熱敏感的承印材料。

 

點(diǎn)亮LED陣列（在一個單元中有許多LED）所需的能量比點(diǎn)亮U V燈所需的能量明顯要低。由于這種差異，UV LED需要放在相當(dāng)接近承印材料的地方，距離承印材料5～10 mm處，最遠(yuǎn)的也只有25 mm。而UV燈使用反光板，在離承印材料約53 mm處聚焦成單一光束。LED是泛光燈，它可以向四處發(fā)光，離承印材料越遠(yuǎn)，照到承印材料上的光線就越少。

 

與傳統(tǒng)UV燈相比，UV LED有兩個優(yōu)點(diǎn)：第一個優(yōu)點(diǎn)是可以隨意開關(guān)LED燈，當(dāng)標(biāo)簽從光束下通過時，可以在幾微秒的時間內(nèi)將其關(guān)閉。它還可以閃爍發(fā)光，在需要的時候打開，在不需要的時候關(guān)閉，節(jié)省能源和成本。第二個優(yōu)點(diǎn)是固化速度可以提高到150 m/min。

 

Phoseon公司成立于2002年，專門從事UV LED燈的制作。它的主要市場在噴墨印刷行業(yè)，但也快速進(jìn)入黏合劑領(lǐng)域及涂覆、木地板等行業(yè)。LED只是Phoseon公司的部分產(chǎn)品，只占公司整個業(yè)務(wù)的10%。它有制作LED的能力，把LED裝在系統(tǒng)中保持冷卻，以便隨時增加其功率。LED陣列是封裝在一個有印刷電路板和冷卻裝置的系統(tǒng)中，冷卻方式可以是風(fēng)冷，也可以是水冷。LED本身會產(chǎn)生大量的熱量，必須以某種方式把熱量排出。

 

從技術(shù)上講，UV固化油墨在固化后是固體而不是液體，UV激發(fā)光引發(fā)劑與混合物中的其他顆粒產(chǎn)生鏈接，引起聚合反應(yīng)而固化，形成固體并“干燥”。傳統(tǒng)的UV固化利用了200～450 nm的整個紫外光譜，而UV LED只集中在紫外光譜中一個狹窄的范圍，通常是395～405 nm。目前UV油墨雖然有一些是在365 nm處固化的（主要是UV-A的范圍），但大多數(shù)還是集中在395 nm左右，這是固化的最佳點(diǎn)。

 

 

 

 

2

 

美國太陽化學(xué)公司

 

 

 

 

美國太陽化學(xué)公司有生產(chǎn)UV LED油墨，主要生產(chǎn)噴墨墨水和絲網(wǎng)印刷油墨，在一般的印刷應(yīng)用場合，其印刷效果還不夠完美。這家公司對UV LED固化技術(shù)非常有興趣，但從油墨制造商的角度來看，這項(xiàng)技術(shù)還是存在一些問題，其中一個問題就是如何獲取UV的能量。

 

LED光源是單色光，通常在390～400 nm的范圍內(nèi)工作，這是可見能量的開始處，越接近可見光，就越容易出現(xiàn)不希望有的固化問題。典型的水銀蒸氣燈產(chǎn)生的紫外線能量效率不夠高，只有大約20%的能量產(chǎn)生紫外線，而有20%是可見能源，40%是熱量。LED會把所有功率都轉(zhuǎn)換到需要得到的那部分。不過標(biāo)準(zhǔn)的水銀蒸氣燈可以通入大量的能量，發(fā)射更多的能量。

 

標(biāo)準(zhǔn)的紫外線燈泡發(fā)出的紫外線光譜為200～400 nm，有一些不需要的輻射能，但可以被利用。讓不同的光引發(fā)劑做不同的事情，包括它們自己要做的和希望它們做的。油墨中的顏料也會傳輸能量，所以有些顏料的固化會比其他顏料會好一些。

 

除了油墨，還有光油。光油通常是用來實(shí)現(xiàn)某種表面效果的。UV LED燈產(chǎn)生的能源類型不能很好地固化表面。很難用UV LED燈獲得很好固化的UV光油膜層。另一個問題是，能產(chǎn)生表面固化的光引發(fā)劑不能很好地吸收能量。

 

盡管如此，這項(xiàng)新技術(shù)以后還是有可能會用到其他領(lǐng)域的，這項(xiàng)技術(shù)肯定會在某些地方得到提高，從而被更廣泛地接受。

 

至于固化速度，有人說采用UV LED的印刷速度會受到限制，UV LED的功率相對較低，但可以安置很多模塊來提高功率。在增加功率的時候就要有冷卻UV LED設(shè)備。因此，需要權(quán)衡一下總成本，增加UV LED裝置是不是真有意義？

 

與標(biāo)準(zhǔn)的UV固化油墨相比，UV LED固化油墨的價格會高一些。在油墨中要加入更多的光引發(fā)劑，這些成分通常都比較貴。

 

 

 

 

3

 

美國EFI Jetrion公司

 

 

 

 

美國好樂UV公司是德國好樂股份公司的分公司，也制造UV固化系統(tǒng)、傳統(tǒng)的產(chǎn)品以及UV LED產(chǎn)品。這家公司為EFI Jetrion公司的數(shù)字噴墨標(biāo)簽印刷機(jī)提供UV固化設(shè)備。EFI公司自己制造墨水，既可以用傳統(tǒng)的紫外線固化，也可以用UV LED固化。Jetrion使用UV LED固化白色油墨、傳統(tǒng)的其他顏色的UV油墨。

 

Jetrion系統(tǒng)先印白墨，然后印CMYK印刷色。白墨是由二氧化鈦制成的，二氧化鈦是大分子，和黑墨一樣都是用其他能源輻射系統(tǒng)進(jìn)行固化時會產(chǎn)生問題的油墨。Jetrion采用UV LED對白墨進(jìn)行固化的過程被稱為固定（pinning），其中輻射能使油墨的黏度提高，但不能完全使其固化。經(jīng)過固定，后續(xù)在白墨上印刷就容易很多。

 

UV LED系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量從LED陣列的背面排出，因此需要通過風(fēng)冷或水冷裝置，冷卻需要的功率也要算在LED的賬上。有業(yè)內(nèi)人士推測，由于使用冷卻系統(tǒng)的能量可能會削弱UV LED固化使用較少能源的說法。但系統(tǒng)制造商認(rèn)為，冷卻系統(tǒng)的功耗再大也不會大到接近傳統(tǒng)UV系統(tǒng)所需的功率。

 

大多數(shù)油墨制造商正在或已經(jīng)開始研發(fā)UV LED墨水系統(tǒng)，并在市場上推出了一些產(chǎn)品，如盛威科和INX國際公司。在2009年芝加哥的全美印藝展上，INX國際公司展示了一臺短版的窄幅輪轉(zhuǎn)UV LED印刷機(jī)，以20 m/min的固化速度一次走紙輸出。最近，該公司展出了LED-INX墨水，這是一種UV固化的顏料型噴墨墨水，正處于開發(fā)階段。

 

EFI除了Jetrion的數(shù)字噴墨印刷機(jī)，還制造威特寬幅UV噴墨系統(tǒng)。該公司曾經(jīng)宣布，已經(jīng)選擇Phoseon公司為威特噴墨打印機(jī)提供固化設(shè)備。推出的EFI威特GS3250LX UV固化打印機(jī)重新定義了性能和功能標(biāo)準(zhǔn)，UV LED燈提供了以前用傳統(tǒng)的水銀燈無法向用戶提供的獨(dú)特功能。Phoseon公司的FireJet產(chǎn)品在超寬幅面打印機(jī)產(chǎn)品的成功應(yīng)用，說明UV LED系統(tǒng)供應(yīng)商已經(jīng)能夠應(yīng)對嚴(yán)格的技術(shù)、可靠性和性能的挑戰(zhàn)。

 

 

 

 

4

 

日本羅蘭公司

 

 

 

 

寬幅噴墨打印機(jī)制造商日本羅蘭公司也推出了64 in的VersaUV LEJ-640 UV LED組合式噴墨打印機(jī)。LEJ-640利用該公司的Ver saUV技術(shù)，能夠在大多數(shù)承印材料上打印C、M、Y、K、白色和透明色，從卷筒材料到0.5 in厚的板材，打印具有特殊效果和整飾效果的圖形。

 

作為該公司最新的VersaUV系列中的產(chǎn)品，LEJ-640可以在包括瓦楞紙板、泡沫板和其他硬質(zhì)材料上制作包裝模型和特種印刷。LEJ-640也可以在各種軟包裝材質(zhì)上打印和模擬壓凸效果，可以在各種用作印刷機(jī)打樣樣張、模板、寬幅標(biāo)示牌、銷售點(diǎn)廣告、櫥窗顯示和室內(nèi)裝飾項(xiàng)目所用的材料上打印。安全使用的UV-LED燈，既高效又節(jié)能，還無需預(yù)熱時間。

 

 

 

 

5

 

德國賀利氏特種光源公司

 

 

 

 

德國賀利氏特種光源公司也推出了UV LED系統(tǒng)，稱為NobleCure。這個系統(tǒng)的波長為395 nm，輻射功率至少為4 W/cm2。由于照射的窗口面積近40 cm2，產(chǎn)生的總能量大約為200 W。

 

這有效的輻射能力因采用最先進(jìn)的微透鏡技術(shù)而得以實(shí)現(xiàn)。這種鏡頭能夠形成光束，增加UV LED系統(tǒng)的解偶聯(lián)效率達(dá)50%以上。輻射基本保持穩(wěn)定，甚至在要固化材料處在不同距離時也只有輕微的下降。因此，NobleCure可以在與承印材料不同的距離上工作，而不需要重新調(diào)整系統(tǒng)的位置。它可以實(shí)現(xiàn)365～405 nm的波長范圍，因此可以用于各種膠黏劑的固化和數(shù)字印刷的應(yīng)用。

 

與傳統(tǒng)的UV燈相比，UV LED燈具有較長的使用壽命。從使用壽命長的角度說，LED表現(xiàn)極佳。有幾家公司在連續(xù)不停運(yùn)行的情況下，LED使用已經(jīng)達(dá)到2萬h以上，而且還在繼續(xù)使用。以前LED燈具生產(chǎn)廠家都聲稱燈具的壽命為1萬h，現(xiàn)在都說是1.5萬h。

 

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UV LED市場的發(fā)展相當(dāng)不錯，它在一些市場中還是有優(yōu)勢的。隨著時間的推移，會有越來越多的人了解它，會有很多人愿意嘗試新的東西。

 

很多人推測UV LED固化技術(shù)會取代傳統(tǒng)的UV固化技術(shù)。它具有更高的能源效率、降低維護(hù)需求的優(yōu)勢，這等同于節(jié)約了成本，加上其符合環(huán)保要求，這就宣告了效率較低的水銀紫外線燈具技術(shù)的結(jié)束。至于這個系統(tǒng)會不會用在窄幅印刷機(jī)領(lǐng)域？業(yè)內(nèi)人士似乎都很樂觀。柔性版印刷機(jī)可以用它進(jìn)行可變信息印刷。UV LED在以后也會在數(shù)字印刷、柔性版印刷等領(lǐng)域中使用。

 

 

隨著世界范圍內(nèi)對環(huán)境保護(hù)的日益重視和綠色科技的蓬勃發(fā)展，特別是最近國家對日益突出的環(huán)保問題嚴(yán)打落實(shí)； UV光固化和EB固化壓敏膠技術(shù)因?qū)崿F(xiàn)“可持續(xù)發(fā)展的零排放”，屬于典型的新材料，有可能完全替代傳統(tǒng)的溶劑型和水性壓敏膠，是壓敏膠行業(yè)創(chuàng)新的主要方向。其體系的高效性和產(chǎn)品的優(yōu)良性也是該技術(shù)得以快速發(fā)展的重要原因。

君子之膠網(wǎng)特邀請了UV光固化和EB固化壓敏膠行業(yè)專家：包括楊玉昆博士、呂鳳亭博士、洪嘯吟博士、傅和青教授、蔡展彰教授等專家；聯(lián)合各大行業(yè)平臺、協(xié)會、企業(yè)等在“2017年第31屆中國國際塑料橡膠展覽會（5月16-18日）”期間同步舉辦“UV光固化及EB固化壓敏膠發(fā)展峰會”，旨在為中國綠色壓敏膠行業(yè)上中下游企業(yè)搭建一個垂直化交流平臺，為行業(yè)帶來最前沿的政治方向、技術(shù)工藝以及發(fā)展模式探討，促進(jìn)壓敏膠行業(yè)的良性發(fā)展。

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