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如何获得良好的UV固化效果
2013-01-19 14:46:45 作者：来源：评论：0 点击：

UV印刷是一种新兴的印刷工艺，具有生产效率高、承印范围广、印刷色泽佳、装饰效果好、低碳环保等诸多优势，主要应用于化妆品、食品、玩具、电子产品等包装印刷领域。
　　UV印刷要求印刷设备安装有与之配套的UV固化装置，当承印物通过UV固化装置时，UV灯管发射的紫外光就会照射到承印物表面，从而达到固化UV油墨（或UV光油）的目的。那么，如何才能获得良好的UV固化效果？接下来，笔者将从UV固化效果的影响因素和UV固化温度的控制两个方面进行探讨。

　　UV固化效果的影响因素
　　UV固化效果的影响因素主要包括UV光谱分布、UV辐射度、UV辐射量和红外辐射能量。
　　1.UV光谱分布
　　UV光谱分布即UV灯管发射的紫外光辐射能量在承印物表面的波长分布情况。不同类型的UV灯管可以发射出不同波长的紫外光辐射能量，因此也具有不同的UV光谱分布。
　　目前，工业用UV灯管主要是气体放电灯（即汞灯），根据灯管内腔气体压强的大小可分为低压、中压、高压、超高压四种类型，其中高压汞灯是最常用的UV灯管。
　　高压汞灯可以发射出不同波长、不同辐射能量的紫外光，其中短波紫外光特别适用于较薄墨层的固化。对于高吸收性油墨（如网印油墨），则需要利用长波紫外光进行固化，所需辐射能量也相对较多，同时发射出的一些短波紫外光还可以满足油墨表层的固化。对于一些有特殊应用的油墨，如含有二氧化钛等颜料添加剂的油墨，则必须采用长波紫外光进行固化。
　　当前，虽然UV灯管基本可以满足不同油墨对长波、中波和短波的固化要求，但尚不能完全满足所有波段的固化要求，这样未激活波段的紫外光辐射能量就会被浪费，从而导致UV固化温度上升，影响UV固化效果。因此，在选择UV灯管时，应根据承印物和油墨的特性选择具有合适UV光谱分布的UV灯管。
　　2.UV辐射度
　　UV辐射度是指紫外光在承印物表面单位面积内的辐射功率。一支UV灯管的辐射度取决于发射光子进入可固化材料并启动光可触发分子的难易程度。UV辐射度的大小通常与UV灯管的功率密度、UV灯罩形状、UV灯管与承印物之间的距离等因素有关。
　　(1)UV灯管的功率密度与UV灯管的功率和承印物的最大固化宽度有关。计算公式通常为：UV灯管的功率密度（W/cm）=UV灯管的功率（W）÷承印物的最大固化宽度（cm）。例如，某UV印刷设备的最大固化宽度为103cm，所用UV灯管的功率为10300W，则UV灯管的功率密度为：10300W÷103cm=100W/cm。一般，UV灯管功率密度的合理范围为80～240W/cm。
　　(2)常用UV灯罩包括聚光UV灯罩、散光UV灯罩、平行光UV灯罩。其中，固化UV油墨多采用聚光UV灯罩，固化UV光油多采用散光或平行光UV灯罩。UV灯罩的反光效果取决于反光片的材质，目前多采用进口全镜面反光铝板，相比普通反光片，其能提升40%的反光效果，并可将UV灯管99%的辐射能量反射到承印物表面。
　　(3)UV灯管与承印物之间的距离要适中。如果距离过小，则易因UV灯管表面温度过高而导致承印物变形；如果距离过大，则承印物接收到的紫外光辐射能量就会减少，导致承印物表面发黏。一般来说，UV灯管与承印物之间的距离应根据承印物、UV油墨（或UV光油）、UV灯管功率做出适当的调整，最佳距离应为10～15cm。
　　3.UV辐射量
　　UV辐射量是指承印物表面单位面积内所接收到的辐射能量。如果UV辐射量过大，就会导致印刷区域温度升高；反之，就会使UV油墨无法彻底固化。值得注意的是，采用多个UV灯管照射或降低印刷速度的方法，虽然可以增大UV辐射量，但对加强UV油墨固化程度的影响很小，还会导致印刷区域温度升高。
　　4.红外辐射能量
　　UV灯管发射的紫外光辐射能量被释放的同时，也有一部分辐射能量被转化为红外辐射，这些红外辐射能量将一同被接收并聚集在UV灯管的工作表层，同时产生一定的辐射热量，从而导致UV灯管的表面温度升高。在不加控制的情况下，如果将高压汞灯60%的功率转变为红外辐射能量，可以使UV灯管的表面温度升至700～800℃。

　　UV固化温度的控制
　　对UV固化温度的控制应从UV灯管和承印物表面温度的控制着手。
　　1.UV灯管表面温度的控制
　　一般，UV灯管的表面温度应控制在200℃为宜。如果UV灯管的表面温度过高，就会缩短UV灯管的使用寿命，使UV灯管膨胀变形，产生“自雾”现象，甚至导致UV灯罩的反光铝板熔化变形。但UV灯管的表面温度也不宜过低，当一些UV灯管的表面温度低于170℃时，紫外光辐射能量就会下降，从而导致UV 灯管的电流增大，时间一长就易使变压器或电容器因电流超负荷而烧毁。为防止因UV灯管表面温度过高而导致一系列不良问题的发生，可采取以下措施。
　　(1)采用UV-LED光源，其可通过转换光能量，发射出波长为365nm的高纯度单色紫外光，其属于一种冷光源。当UV灯管的表面温度上升时，这种光源的辐射能量可以高度集中在发挥固化作用的紫外光波段，固化效果可与高压汞灯媲美。
　　(2)加装反射器，使UV灯管发射的紫外光辐射能量集中在承印物表面，从而得以充分利用，并达到降低UV灯管表面温度的目的。
　　(3)采用风冷和水冷同时进行的UV冷却装置。首先，通过加装水套，采用水冷方式使UV灯管维持适宜的工作温度；其次，采用风冷方式冷却周围的环境温度，确保适宜的印刷温度且不损害周围零部件。风冷方式需借助风泵和合适的风路系统，并保证风机功率与UV灯管功率相吻合，排风量一般按以下公式计算：排风量（m3/h）=150（m3/hkW）×UV灯管功率（kW）。风冷效果是否有效，需要通过排风管是否破损、漏气、变形或风口有无阻碍物等情况加以判断，实际生产中多采用耐高温的专用排风管。
　　2.承印物表面温度的控制
　　即使UV灯管的表面温度保持在合理范围内，某些材质的承印物也会发生脆化或变形，严重时还会损坏周围零部件，引起火灾。因此，当承印物太薄或耐温性太低时，首先需要通过光固试验来确定其是否能够满足UV印刷生产要求；对于受温度影响不大的承印物，可以充分利用UV辐射热量，以此来加速固化速度�？杉杏∥锏谋砻嫖露炔⒉皇窃降驮胶�，而应控制在合理范围内。降低承印物表面温度的有效措施如下。
　　(1)利用光学片将UV灯管的辐射能量与承印物进行隔离，这种方法通常用于易变形承印物的UV印刷。
　　(2)在托纸板处增加水冷装置。常用的方法是改进托纸板的内部结构，并注入冷水。这种方法一方面可以避免承印物表面过热，另一方面又不影响涂层温度，使用效果良好。

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