LED UV油墨知識 解析LED-
UV油墨固化原理及其印刷特點
關(guān)于VOCS排放。單張紙膠印油墨具有干燥時無須耗費能量的優(yōu)點，但因需要有一個較長的干燥時間，嚴格地講，在這個干燥過程中，油墨中的VOCS成份要么留在了承印物上，要么逐漸地向大氣釋放。輪轉(zhuǎn)膠印油墨經(jīng)加熱蒸發(fā)干燥釋放出VOCS成份，這些VOCS氣體通過干燥箱之后，再經(jīng)復燃室處理而分解為水和二氧化碳，因此從VOCS的觀點看是有應(yīng)對之策的。
1、LED油墨的開發(fā)
1969年，在美國首次將UV固化油墨用于卡紙（紙盒）印刷，走出了實用化的第一步。日本則于兩年之后的1971年，開始將其應(yīng)用在金屬印刷和標簽印刷上。以后，UV油墨的快速固化性、無溶劑、免噴粉等特點得到發(fā)揮，UV油墨在印刷現(xiàn)場的優(yōu)勢（作業(yè)環(huán)境的改善、短交期化、庫存減少、節(jié)省空間等）得到認識，用途迅速擴大。
然而，過去在印刷業(yè)所使用的紫外光源普遍采用高壓水銀燈和金屬鹵素燈等光源，因燈具及電源裝置的大型化，令使用者擔心電力消耗大和發(fā)熱量大導致印刷機和承印物的損壞以及使用過程中產(chǎn)生臭氧等問題。不過近年來開發(fā)出一種能發(fā)射紫外線的發(fā)光二極管（LED），與之配套使用的在LED紫外光下瞬間固化的專用膠印油墨（FDLED系列）則由日本東洋油墨制造株式會社開發(fā)出來。
本文從UV固化型油墨的環(huán)境方面，對傳統(tǒng)的燈式光源和LED光源的差異進行比較，同時對LED固化型油墨的原理和特點進行介紹。
2、UV油墨的環(huán)境協(xié)調(diào)性
1）非VOCS油墨
所謂VOCS是VolatileOrganicCompounds之略，也即揮發(fā)性有機物的總稱。擴散于大氣層中的VOCS，比起文中所列舉的地球變暖的物質(zhì)之二氧化碳來講，溫室效應(yīng)更強，此外VOCS還能在陽光下發(fā)生反應(yīng)變成氧化劑（光化學煙幕的起因物質(zhì)），因此以發(fā)達國家為首的世界諸國，在全球?qū)ζ渑欧胖贫藝栏竦姆ㄒ?guī)。
一般的膠印油墨分為熱固著型膠輪油墨和單張紙膠印油墨，兩者均含有石油系溶劑。單張紙膠印油墨的干燥過程：當油墨轉(zhuǎn)移至紙上時，溶劑從紙上脫離而析出樹脂成份，與此同時，油墨中的植物油成份與空氣中的氧氣發(fā)生氧化聚合反應(yīng)形成硬化墨膜。膠輪油墨的干燥過程：印刷后經(jīng)過加熱，油墨中的溶劑蒸發(fā)，析出樹脂成份，由此形成墨膜。
關(guān)于VOCS排放。單張紙膠印油墨具有干燥時無須耗費能量的優(yōu)點，但因需要有一個較長的干燥時間，嚴格地講，在這個干燥過程中，油墨中的VOCS成份要么留在了承印物上，要么逐漸地向大氣釋放。輪轉(zhuǎn)膠印油墨經(jīng)加熱蒸發(fā)干燥釋放出VOCS成份，這些VOCS氣體通過干燥箱之后，再經(jīng)復燃室處理而分解為水和二氧化碳，因此從VOCS的觀點看是有應(yīng)對之策的。
另一方面，UV固化型油墨是通過紫外線照射而使光聚合引發(fā)劑激活，進而促使油墨中所包含的單體和低聚物（低分子成份）通過化學反應(yīng)結(jié)合，形成硬化的墨膜。由于UV油墨中不存在產(chǎn)生VOCS的溶劑，當然也不會有VOCS排入到大氣中，因此可以說UV油墨是一種環(huán)境友好型油墨系統(tǒng)。
2）地環(huán)變暖
關(guān)于二氧化碳剛才已經(jīng)談及，這里再從其成為導致地環(huán)變暖的物質(zhì)之一的角度來舉例說明。膠輪印刷的干燥工程中由于有氣體燃料燃燒所以會產(chǎn)生二氧化碳，特別是作為不讓油墨中的VOCS排放到大氣中的代價，就是要使用復燃室這樣的裝置，來將揮發(fā)出來的VOCS燃燒掉，這時就會有二氧化碳產(chǎn)生。
UV固化型油墨由于不含溶劑，無必要配置上述那樣的熱風干燥裝置，油墨固化所需的能效比可以說是膠輪印刷的5倍以上，因此，使用UV油墨時二氧化碳總的生成量少，從地球變暖的觀點看可以說也是一種對環(huán)境有利的系統(tǒng)。
3）噴粉
單張紙膠印為了防止背面粘臟，通過噴粉將玉米粉等均勻噴于印張上，噴粉的結(jié)果導致印刷機和印刷品的臟污，并且還污染印刷周圍環(huán)境，給現(xiàn)場操作者帶來煩惱。
UV印刷因系瞬間固化而無需噴粉。從作業(yè)環(huán)境角度與單張紙膠印油性油墨相比，UV油墨是更好的油墨系統(tǒng)。
如上所述，UV油墨印刷系統(tǒng)與使用傳統(tǒng)的單張紙油性油墨和輪轉(zhuǎn)膠印油墨的印刷系統(tǒng)相比，具有省能耗，省空間和短時間固化的優(yōu)點，近年來用途迅速擴大。
3、UV印刷系統(tǒng)的低能耗化
在環(huán)境協(xié)調(diào)性方面獲得好評的UV固化油墨，由于其印刷機紫外照射裝置的使用，使印刷機的電力消耗量大幅上升，因此人們期待有一種節(jié)省能耗的UV固化系統(tǒng)誕生。
從1960年至1990年，黃光、綠光、藍光及白光的LED被開發(fā)出來并實現(xiàn)了實用化，被應(yīng)用于信號機、電子光源告示牌、顯示器的背燈、汽車車燈等各種照明用途，作為一種低電耗、長壽命、節(jié)省材料的環(huán)境友好型光源而受到關(guān)注。發(fā)射紫外線的LED也被開發(fā)出來，在粘接劑及涂料的固化及干燥用途方面已達到實用化程度。特別是LED的發(fā)光光譜中不含紅外線成份，具有發(fā)熱少的優(yōu)點，對一些不耐熱產(chǎn)品其應(yīng)用正在擴大。
如果使用該紫外線LED照射裝置來進行油墨的固化干燥，就能夠指望在印刷過程中大幅度地降低電能消耗。
4、印刷過程中LED固化的技術(shù)難題
1）瞬間固化
近年來，膠印機按照高效化和短交期的要求，在印刷機高速化上下功夫，單張機印速達到了18000張/h（240m/min）。裝有UV印刷系統(tǒng)的印刷機的實際速度依賴于照射裝置的能力（高輸出功率、多燈等），速度達到300m/min的UV高速印刷系統(tǒng)也已達到實用水平。
在這樣的背景下，我們著手進行了這樣的試驗：使用粘接劑固化用LED照射裝置和通常的UV油墨進行油墨的固化試驗，對油墨的固化情況進行確認。結(jié)果在20m/min的低速情況下也無法滿足油墨固化的要求。
2）發(fā)光光譜
普遍使用的高壓水銀燈之類燈具的光譜，其峰值位于紫外光部分365nm處，光能量集中分布在254nm～313nm附近，尤其405nm和436nm處是水銀燈在可見光部分特有的峰值區(qū)。另外，金屬鹵素燈是在高壓水銀燈基礎(chǔ)上增添金屬鹵化物而制成的，與高壓水銀燈光譜相比，從254nm到436nm段呈連續(xù)發(fā)光光譜分布，特別是在350nm～450nm附近的光能量大。
而對于LED來說，基于元件中半導體材料的禁帶光譜寬度的限制，雖然其光譜能量超強，但波長分布極端狹窄。由此看出有這樣的特點：在LED特定光譜處發(fā)出的光能量強度與傳統(tǒng)的光源在同一光譜處發(fā)出的光能相比更大，但從發(fā)光光譜整體的積分光量來講，LED不如普通放電燈，要使UV油墨瞬間固化存在困難。也即是說，使用LED的照射裝置與用于粘接劑用途的照射裝置是不一樣的，人們期望具有高輸出功率的LED問世，以便在高速情況下實現(xiàn)瞬間固化，同時在油墨方面，也必須推出能在LED照射下瞬間固化的油墨。
5、LED固化型油墨的開發(fā)
1）與光固化引發(fā)劑的相生性
光固化引發(fā)劑是UV油墨中決定油墨的硬化性，耐蝕性以及油墨其它特性的重要成份。如前所述，UV油墨的固化，是油墨中所含有的光發(fā)劑吸收UV光產(chǎn)生活性成份引起的。在使用以往的放電型光源之類的多波長發(fā)光光源場合，由于其發(fā)出的光譜中紫外線區(qū)域廣，油墨中可將吸收不同波長光能的光引發(fā)劑和增感劑組合使用，從而在油墨表面和內(nèi)部均能獲得良好的硬化性。尤其是能夠設(shè)計將顏料吸收性考慮進去的光固化引發(fā)劑。
但是，在使用LED之類發(fā)光光譜極窄單一波長光源的場合下，要使用僅吸收LED發(fā)光光譜段光能的光引發(fā)劑，而且必須要同時實現(xiàn)表面和內(nèi)部的固化。因此，在選擇具有最佳吸收特性的新的光引發(fā)劑的同時，還必須開發(fā)出能將有限的光能盡可能地吸收的光引發(fā)劑組合并使其濃度達到最佳。尤其是在光油等透明類光油方面，必須在有限種類的光引發(fā)劑范圍內(nèi)，尋得光油的黃變性和固化性兩者的平衡。
2）顏料的相生性
相對于LED的發(fā)光波長，由于UV油墨中含有顏料之類的物質(zhì)與光引發(fā)劑的吸收波長相重合，所以與不含顏料的透明光油等相比，固化特性變得極差。特別是在膠印場合，通常采用黑青品紅黃的色順疊印，最先印上的墨色油墨（UV油墨的穿透率最低）必須通過穿過黃、品紅、青諸色之后變?nèi)醯腢V光線來固化，因此，LED固化型與以往的UV油墨相比，必須選用一種對于所使用的特定UV光波長而言穿透性最好的（吸收性?。┑念伭希@一點對于開發(fā)來說是關(guān)鍵因素之一。與此同時使用著色能力特佳的顏料，而且油墨更盡可能地濃一些。印刷時減少堆墨量（避免墨膜較厚），是提高油墨固化性的有效手段。
6、LED-UV印刷系統(tǒng)的誕生
在2008年5月舉辦的Drupa2008上，利優(yōu)比嘗試推出了一種由松下電工制作的照射裝置等組成的新的UV印刷系統(tǒng)，在該系統(tǒng)上采用東洋油墨公司開發(fā)的LED固化型油墨FDLED系列產(chǎn)品進行了現(xiàn)場演示。經(jīng)檢查確認，在印刷速度達到15000張/h（110m/min）情況下，油墨的固化沒有問題，可獲得良好的印刷品。
是對新開發(fā)的LEDUV印刷系統(tǒng)與傳統(tǒng)的UV印刷系統(tǒng)在硬件方面所作的比較。從表1可以看出，通過將此次開發(fā)的LED固化油墨與上述LED-UV印刷系統(tǒng)組合使用，具有以下優(yōu)點：
①LED與紫外燈方式相比，只需要其1/4的電能消耗，可節(jié)省能耗費用，大大減少了CO2的排放量。
②由于LED發(fā)熱少，對于塑膜等耐熱性差的承印材料的印刷以及印刷機的熱影響小，只需對印刷精度稍作調(diào)整即可，紙張損耗隨之減少。
③LED光源元件與紫外線燈相比壽命約為其12倍，光源更換頻度大幅降低，器材耗用隨之減少。
④LED可做到瞬間開啟或關(guān)閉，無需UV燈方式所必須的預熱及降溫時間，作業(yè)效率得到提高。
⑤由于紫外線照射裝置與相關(guān)配套裝置非常緊湊，無需以往那種較大的機械安裝空間以及管道施工，設(shè)置簡單容易。
由于上述各種優(yōu)勢，可以說LED-UV印刷系統(tǒng)進一步增強了傳統(tǒng)UV印刷系統(tǒng)的環(huán)境協(xié)調(diào)性。
7、發(fā)光波長區(qū)域的擴大成為新的課題
目前，根據(jù)印刷廠家使用的已實用化的紫外線LED的類型，以及根據(jù)所使用的LED照射裝置發(fā)射的UV光的波長，油墨廠家均須相應(yīng)地改變LED固化型油墨的光吸收特性，在油墨設(shè)計方面制約很大。今后，期望有能將數(shù)種的LED組合、發(fā)射波長范圍廣的UV照射裝置在市場上問世。
華南地區(qū)專業(yè)生產(chǎn)
油墨的廠家--廣州市阿爾斯油墨有限公司
廣州市阿爾斯油墨有限公司成立于2004年，占地面積約20000平方米，已通過ISO9001：2008國際質(zhì)量管理體系認證、ISO14001:2004國際環(huán)境管理體系認證國家環(huán)境標志產(chǎn)品認證（綠色十環(huán)認證），獲得美國大豆環(huán)保協(xié)會認證，產(chǎn)品符合國家標準、歐盟新標準、美國限制指令等環(huán)保要求。
公司成立以來，始終秉承“銳意創(chuàng)新、與時俱進”的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，不斷開發(fā)出具有競爭力的新產(chǎn)品。提出了《膠印油墨質(zhì)量可控制性》的基礎(chǔ)理論，攻克了膠印印前存在的一系列難題。公司主營“A爾斯”戰(zhàn)略品牌下的平版膠印油墨、膠印輪轉(zhuǎn)熱固油墨、膠印輪轉(zhuǎn)冷固油墨；膠印UV油墨（膠印紫外光固化油墨）、UV涂布光油、UV涂布逆向光油；水性涂布光油、水性涂布啞油等系列產(chǎn)品已得到了印刷行業(yè)的認可。公司本著“以客為先”的經(jīng)營理念，著力于膠印油墨在實踐應(yīng)用中的難題，加大科研力度連續(xù)攻克了膠印存在的一系列難：特別是“A爾斯”啞粉紙油墨解決了啞粉紙印刷長期存在容易拖花、脫色等問題；“A爾斯”合成紙油墨解決了金銀卡紙印刷長期存在附著力差、容易脫落、上機容易結(jié)皮、印品難干等問題；“A爾斯”UV涂布逆向光油解決了UV印刷長期存在的易爆、易脫、難燙金等問題，填補了國內(nèi)外同類產(chǎn)品多項空白。“A爾斯”系列產(chǎn)品無論是普通膠印油墨還是UV膠印油墨的質(zhì)量均居全國前列，特別是在抗磨、防脫方面已達到國際領(lǐng)先水平，得到了各地相關(guān)企業(yè)的一致好評，在印刷領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。
售前客服