UV涂料固化技术的最新应用与发展

文/杨柳

与传统替代品相比，UV LED 固化具有可持续性、生产率提高、可靠性更高等诸多优势。难怪这么多的加工商都在采用它。UV LED固化技术正处于发展中，许多人说它正在成为行业的默认解决方案。能源效率、降低成本、提高生产力……这些只是在谈论该技术时提到的一些优势，但未来真的像看起来那样光明吗？

GEW将自己描述为该行业的领先公司，在英国和爱尔兰拥有约90%的市场份额。同一地区的销售经理杰米·尼尔解释了该技术的优势。“能源使用和成本是主要因素，目前，UV LED最受关注的好处是减少能源使用，从而降低公司的运营成本。与同类UV弧光灯相比，UV LED系统将使用最多70%的能量。这有助于减少公司的碳足迹，同时也减少UV系统的能源费用。

这种节能部分是由于LED产生UV的效率，这意味着它们以相当低的电输入功率运行，但也有节能，因为UV LED不会进入待机状态。目前，UV弧光灯必须使用大约20%的功率处于待机状态，同时更换工作，UV LED会立即打开或关闭，就像电灯开关一样。

就使用寿命而言，GEW的LED的使用寿命比UV弧光灯长得多。我们的LED的额定生产时间超过40,000小时，相当于在生产环境中使用超过10年。与建议每1000小时更换一次灯管和6000小时后更换反射器的UV弧光灯相比，LED的寿命要长得多。这样做的好处是，首先，完全消除了灯和反射器的持续成本，降低了维护成本，而且UV输出在其生命周期内更加一致，而UV弧光灯的UV输出随着时间的推移而达到峰值和下降。

随着技术的不断进步，UUV弧光灯和UV LED系统的价格差异也在缩小。过去，UV LED 的价格是UV弧光灯系统价格的2-3 倍，而现在GEW UV LED系统的价格比UV弧光灯系统的价格低20%，这一差异可以通过以下方式轻松弥补节省能源成本。

谈到生产效益和最终产品的改进，尼尔先生说，“LED以非常特定的长波长UV（395nm 是最常见的）运行，在这个波长下可以固化某些油墨，例如不透明的白色和与UV弧灯相比，黑色得到了显著改善。这可以让印刷商更快地运行这些作业，但也可以减少由于未固化的油墨而造成浪费的可能性。UV LED系统的运行温度比UV弧光灯低得多，这有助于在任何温度敏感的基材上运行，这些基材在暴露时可能倾向于翘曲或收缩，或者可能容易烧焦的热敏纸。”

一致的UV输出也是一个巨大的生产优势。一致的UV输出至关重要的一个示例是食品接触材料 (FCM) 印刷，因为客户需要确保每次运行作业时油墨都已固化，无一例外。使用UV LED，印刷商可以确定UV输出高于所需水平，几乎所有LED油墨的开发都考虑了 FCM。

01、缺点

所以可以肯定地说，改用UV LED的优点是显而易见的，但缺点呢？西蒙·米切尔 BPIF Labels的总经理和Industrial Print & UV的所有者。在此之前，他在IST UK担任董事总经理超过18 年。他认为，“相对于弧形UV系统的成本，您可以预期为UV LED支付2-3倍的价格，如果您还考虑到UV LED油墨潜在的更高成本，这可能会有更多的影响。这在在查看投资回报率时要考虑。”

某些系统的维护也可能具有挑战性，而弧光灯的更换可以通过一些基本培训来完成，LED芯片的更换可能会稍微复杂一些，并且通常最好由合格的工程师进行。通常，弧光灯可以在几分钟内更换其灯泡。

“材料也可能是UV LED系统的劣势，因为特定波长可确保在nm范围内准确固化印刷油墨，但粘合剂和涂料等其他材料可能无法在此光谱范围内固化。常规UV具有更广泛的通用性，这对于某些材料是必要的；例如，在光谱范围内包含UV-B和UV-C可以固化此类材料。大多数油墨公司现在提供一系列UV LED油墨，有些甚至采用了双固化技术，但仍然存在普遍可用性的问题，在某些情况下，最终产品质量通常会在使用UV LED固化时使光油“变黄”。

所以虽然有一些缺点，但显然还有更多的积极因素。这一切听起来好得令人难以置信吗？Phoseon Technology 的斯泰西·霍格不这么认为，他说，“我们没有看到LED固化技术本身有任何特定的缺点，但升级到LED的加工商的一些常见挑战包括固化不充分的油墨和光油变黄。然而，这些挑战是可以克服的。经常被忽视的是对LED固化系统产生的能量密度（或剂量）的考虑。在大多数情况下，提高能量密度将解决这些常见挑战。“

“找到辐照度、停留时间和能量密度的理想组合将因基材、油墨/涂料/粘合剂、环境条件和生产线速度而异。与UV化学品供应商以及LED灯供应商密切合作，将产生完美匹配的整体解决方案。

02、可持续性

当然，与印刷的几乎任何其他方面一样，我们不能在不考虑环境的情况下谈论UV LED。来自IST Metz的凯瑟琳娜·弗雷托斯分享了她对UV LED如何融入可持续发展理念的看法。“它们不会产生臭氧，也不需要汞。更少的热量产生，意味着更少的印刷机和涂布机，以及涂布单元的冷却。与汞弧系统相比，固化速度更快，有助于提高机器生产率。环保、节能且可立即使用——这些只是该技术的一些核心特性。“
此外，LED模块向基材散发的热量非常少。这意味着即使是热敏基材也可以进行高质量加工。紧凑型LED模块具有较长的使用寿命，并且还可以根据基材上需要光的位置进行区域控制。在单个产品之间触发暂停切换可以进一步节省成本。适当的测量技术可用于确定干燥过程中单位面积的强度，也具有节约潜力。

GEW的尼尔先生评论说，“可持续性是UV LED最大的话题。对于希望减少碳足迹或以可持续或净零销售产品的公司而言，您根本不能忽视改用UV LED所带来的积极影响。如上所述，UV LED可以节省高达70%的能源使用量，从而大大减少公司的碳足迹。随着越来越多的公司寻求实现净零排放，碳抵消能源使用的减少使这变得容易得多。UV LED产生零臭氧。目前，臭氧直接从工厂输送到环境中。这在使用UV LED时完全停止。另一个因素是在UV弧光灯中使用汞，汞是一种有毒的受控材料，因此必须妥善处理，而UV LED则根本不使用汞。“

03、展望未来

“UV LED将在柔印市场继续增长，”米切尔先生总结道，“越来越多的公司投资于它。一些OEM现在完全专注于印刷机的UV LED技术，证明了从一种技术到另一种技术的明确转变，一些UV系统制造商现在只生产UV LED。这种转变发生的速度仍然值得关注，随着LED芯片的成本随着时间的推移而下降，UV LED的投资成本可能会趋于平稳，从而使决策过程变得更加容易。”

“毫无疑问，UV LED固化将成为未来，”尼尔先生补充道，“随着能源价格预计将继续上涨，企业将别无选择，只能寻求减少能源使用量，UV LED是减少能源成本导致的管理费用的最便捷的解决方案。将此与生产和环境效益相结合，这是不言而喻的。像我们这样的UV系统制造商和油墨制造商的所有研发投资都在UV LED技术上，这只会使其更广泛地可用和负担得起。汞的使用受到监管，未来我们行业中汞的使用很可能会被禁止采用UV LED固化。制造过程中的汞禁令正在全球范围内增长。所有主要品牌都要求印刷商、加工商和其他制造商提供环境可持续的工艺。“

”现在LED已成为汞的有效替代品，许多大型全球公司正在从其所有工厂中消除汞。一个UV灯通常含有高达250毫克的汞，每盏灯需要每1500-3000小时更换一次。汞中毒会对中枢神经系统、肾脏和许多其他器官造成损害。“弗雷托斯女士最后说，“LED已经在照明技术中确立了地位。其他工业领域的应用正处于突破的边缘，但也在等待更短波长的LED的发展。资源的可持续处理将对制造工艺和材料产生影响，并将在未来几年成为包装行业的挑战。我们希望通过灵活、节能的干燥技术来满足要求。”