隨著市場對(duì)可持續(xù)性、效率和質(zhì)量的需求不斷增長，標(biāo)簽和包裝印刷加工商正在尋求UV LED解決方案來滿足其固化需求。這項(xiàng)技術(shù)也不再是小眾產(chǎn)品。LED已成為眾多印刷應(yīng)用中的主流固化技術(shù)。

LED固化還具有其他優(yōu)勢，包括成本節(jié)約和可靠性。UV LED可顯著節(jié)省運(yùn)營成本，因?yàn)樗梢蕴岣呱a(chǎn)率、延長正常運(yùn)行時(shí)間、無需更換燈泡，并且產(chǎn)品使用壽命極長。

Excelitas Technologies旗下Phoseon營銷經(jīng)理史黛西·霍格表示，“通過采用UV LED，公司可以通過降低能耗、防止污染和減少浪費(fèi)來減少碳足跡，同時(shí)增加利潤。升級(jí)到UV LED固化可以在一夜之間將能源費(fèi)用降低50%-80%，投資回報(bào)期不到一年。除了節(jié)省能源消耗外，還有公用事業(yè)回扣和國家激勵(lì)措施，可以顯著降低升級(jí)到可持續(xù)LED設(shè)備的成本。

LED技術(shù)的發(fā)展也推動(dòng)了其應(yīng)用。這些產(chǎn)品比前幾代產(chǎn)品更加高效，從數(shù)字噴墨到絲網(wǎng)印刷、柔印到膠印，各種市場的印刷商都推動(dòng)了LED技術(shù)的采用，這些進(jìn)步也延伸到了油墨和基材方面。

“如今，傳統(tǒng)的UV和UV LED固化系統(tǒng)都比10年前更加高效，”GEW業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理詹妮弗·希思科特表示，“這意味著新系統(tǒng)需要更少的電力來產(chǎn)生與舊系統(tǒng)相同的UV輸出。在升級(jí)舊UV系統(tǒng)或安裝新的UV印刷機(jī)后，標(biāo)簽印刷商可以立即節(jié)省能源。

過去5-10年來，其他進(jìn)步體現(xiàn)在工藝和應(yīng)用開發(fā)方面，這是GEW、配方師、印刷機(jī)制造商、各種合作供應(yīng)商和最終用戶的共同努力，旨在將越來越多的應(yīng)用轉(zhuǎn)向UV LED。這對(duì)每個(gè)人來說都是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程，總的來說，與10年前相比，在使用UV LED固化技術(shù)生產(chǎn)高質(zhì)量標(biāo)簽產(chǎn)品方面做得更好了。

該行業(yè)的大部分增長都發(fā)生在過去的10年中，這要?dú)w功于質(zhì)量的提高和許多監(jiān)管要求的提高。“在過去的5-10年里，技術(shù)和能源政策的進(jìn)步激發(fā)了人們對(duì)LED固化的極大興趣，并讓公司渴望提高其固化平臺(tái)的靈活性，”IST美國公司的銷售主管克里斯·戴維斯解釋道，“許多公司已經(jīng)從傳統(tǒng)的UV平臺(tái)過渡到LED，或者采用了混合方法，在一臺(tái)印刷機(jī)上同時(shí)使用UV和LED技術(shù)，以利用最適合應(yīng)用的技術(shù)，例如LED用于白色或深色，UV用于上光。”

“UV LED固化的使用量明顯快速增長，這主要是由于商業(yè)上可行的引發(fā)劑包的出現(xiàn)和LED技術(shù)的改進(jìn)，”Baldwin Technology固化和干燥產(chǎn)品線經(jīng)理 鮑勃·沃丁頓分享道，“更高效的電源和冷卻設(shè)計(jì)允許在更少或相同的功耗下實(shí)現(xiàn)更高的輻照度水平，這也提高了該技術(shù)的可持續(xù)性。”

與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，遷移到LED固化具有顯著的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的UV系統(tǒng)相比，LED更擅長固化油墨，尤其是白色油墨和高顏料油墨，LED還更擅長固化復(fù)合粘合劑、鋁箔復(fù)合、C平方涂層及更厚的配方層。LED的較長UVA波長可以更深地滲透到配方中，更容易穿過薄膜和鋁箔，并且更少被產(chǎn)生顏色的顏料吸收。這意味著更多的能量進(jìn)入化學(xué)反應(yīng)，以促進(jìn)更好的不透明度、更好的固化和更快的生產(chǎn)線速度。從工藝角度來看，UV LED效率更高。

UV LED輸出在產(chǎn)品的整個(gè)使用壽命期間保持一致，而弧光燈輸出從第一次照射開始就開始下降。使用UV LED，標(biāo)簽印刷商在幾個(gè)月內(nèi)運(yùn)行相同的作業(yè)時(shí)對(duì)固化質(zhì)量更有信心，而且維護(hù)工作量減少，這意味著故障排除工作量減少，并且由于組件性能下降導(dǎo)致的輸出變化也減少。所有這些都意味著UV LED提高了印刷過程的穩(wěn)定性。

另外，UV LED系統(tǒng)可即時(shí)開啟和關(guān)閉。這消除了與傳統(tǒng)UV系統(tǒng)相關(guān)的預(yù)熱、待機(jī)和冷卻狀態(tài)，從而節(jié)省了寶貴的生產(chǎn)時(shí)間和能源。此外，UV LED燈頭使用壽命很長，這減少了維護(hù)并消除了耗材。UV LED也不會(huì)發(fā)射產(chǎn)生熱量的紅外波長或產(chǎn)生臭氧。UV LED系統(tǒng)還消除了汞的使用。相比之下，弧光燈系統(tǒng)的石英管內(nèi)含有少量汞。

對(duì)于猶豫不決的加工商來說，從傳統(tǒng)的UV汞到UV LED固化的過渡往往是一個(gè)明顯的挑戰(zhàn)。“印刷商無法承受工作流程中斷，從而影響客戶的產(chǎn)能和交貨時(shí)間，因此，需要深思熟慮地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并在經(jīng)驗(yàn)豐富的油墨專家的支持下進(jìn)行，”富林特集團(tuán)窄幅印刷市場經(jīng)理安娜·尼維亞多姆斯卡評(píng)論道，“同樣，印刷商也不想留下大量無法使用的UV油墨庫存。使用雙固化油墨技術(shù)的一個(gè)核心優(yōu)勢是，印刷商可以在只使用一種油墨庫存的情況下逐臺(tái)切換印刷機(jī)，從而減輕停機(jī)和中斷帶來的挑戰(zhàn)。”

然而，采用LED固化技術(shù)也有經(jīng)濟(jì)效益。降低能耗加上延長LED模塊使用壽命，從長遠(yuǎn)來看可以節(jié)省大量成本，更高的輻照度水平意味著需要更少的模塊來固化墨膜，從而進(jìn)一步降低運(yùn)營費(fèi)用。由于減少了燈維護(hù)，停機(jī)時(shí)間也減少了，加工商可以最大限度地提高正常運(yùn)行時(shí)間和盈利能力。

對(duì)于許多加工商來說，改用LED也是“明智”的選擇。智能UV LED固化系統(tǒng)為印刷商和制造商提供工藝穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)監(jiān)控。最新技術(shù)可以適應(yīng)制造業(yè)的最新趨勢?？蛻粼絹碓叫枰ㄟ^實(shí)時(shí)監(jiān)控UV LED固化燈進(jìn)行工藝控制，以更好地支持工業(yè)4.0制造。他們中的許多人都在運(yùn)行黑燈工廠，在加工過程中沒有燈光也沒有人，因此全天候遠(yuǎn)程性能監(jiān)控是關(guān)鍵。即使在有人工操作員的設(shè)施中，客戶也希望立即收到固化問題的通知，以最大限度地減少停機(jī)時(shí)間和廢品。

總體而言，從完成轉(zhuǎn)型的加工商那里得到的反饋非常積極。“轉(zhuǎn)向LED固化的客戶通常都表現(xiàn)出穩(wěn)定的樂觀態(tài)度，”戴維斯說。

“固化技術(shù)的未來充滿了令人興奮的可能性，預(yù)計(jì)UVA光譜將進(jìn)一步發(fā)展，所有UV范圍內(nèi)的輻照度能力將更高，”沃丁頓說，“此外，UVB技術(shù)的日益普及為醫(yī)療保健行業(yè)的應(yīng)用提供了新的機(jī)會(huì)——尤其是在滅菌方面。隨著Baldwin不斷創(chuàng)新并適應(yīng)不斷變化的市場需求，加工商們完全可以期待固化技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，這將重新定義他們?cè)谌蚴袌錾系倪\(yùn)營和競爭方式。”

油墨考慮因素

除了UV LED固化燈外，油墨供應(yīng)商還有責(zé)任提供采用該技術(shù)的產(chǎn)品。燈具開發(fā)的增加已促使許多油墨公司投入大量研發(fā)資金。“我們看到市場上UV LED燈的種類越來越豐富，為印刷商和加工商提供了更廣泛的燈選擇，”富林特集團(tuán)的尼維亞多姆斯卡表示，“因此，油墨供應(yīng)商面臨著不斷推動(dòng)UV LED固化創(chuàng)新的壓力。例如，開發(fā)可用于食品包裝的油墨、創(chuàng)新的涂層技術(shù)，以及需要與各種基材和應(yīng)用類型結(jié)合使用的油墨和涂層。”

LED固化的可持續(xù)性屬性也與最新的油墨發(fā)展息息相關(guān)。重要的是，從可持續(xù)性的角度來看，UV LED油墨和涂層有助于減少碳足跡和消除有害汞，符合加工商的可持續(xù)性目標(biāo)。

解決能源危機(jī)

眾所周知，能源是一個(gè)重大問題 - 無論是在制造業(yè)還是其他行業(yè)。LED固化具有多種優(yōu)勢，特別是在能源效率方面。與UV系統(tǒng)相比，LED消耗的能量更少，并且無需復(fù)雜的輔助設(shè)備，與UV不同，燈泡和反射器無需更換。LED技術(shù)是一種固態(tài)技術(shù)，可以更輕松地測量整體設(shè)備效率 (OEE) 和關(guān)鍵績效指標(biāo) (KPI)，這與可持續(xù)發(fā)展的熱門話題完美契合。LED陣列也更易于改造和集成到現(xiàn)有印刷機(jī)中。

根據(jù)GEW的希思科特的說法，UV LED固化系統(tǒng)可降低工廠變壓器所需的總功率。印刷商可以使用現(xiàn)有變壓器運(yùn)行更多線路，并且在擴(kuò)展容量時(shí)通?？梢员苊獍惭b新變壓器。UV LED固化系統(tǒng)可降低啟動(dòng)時(shí)的峰值需求并減少運(yùn)行期間的能耗。對(duì)于許多設(shè)施而言，高峰需求費(fèi)用可能占電費(fèi)的 40%。因此，降低峰值需求對(duì)電費(fèi)有重大影響，對(duì)印刷商的盈利來說也非常好。

UV LED固化還意味著零范圍1排放和減少范圍2排放。“這對(duì)組織的可持續(xù)發(fā)展工作有直接影響，特別是考慮到SEC于 2024 年 3 月 28 日發(fā)布的最終規(guī)則：加強(qiáng)和標(biāo)準(zhǔn)化氣候相關(guān)披露，盡管該規(guī)則目前因司法審查而暫緩執(zhí)行，但它要求美國上市的約2,800家大型上市公司從2025年開始在財(cái)務(wù)報(bào)表中報(bào)告范圍1和2的排放量。英國目前要求11,900家公司報(bào)告范圍1和2的排放量，而范圍3的排放量則是自愿的。歐盟則更進(jìn)一步，要求50,000多家上市公司和大型公司報(bào)告范圍1、2和3的排放量。”

新產(chǎn)品

市場上有許多產(chǎn)品專為滿足LED固化需求而設(shè)計(jì)。

Baldwin設(shè)計(jì)了新的Quatro系列的LED-UV固化模塊，適用于高功率固化場景，是高速膠印應(yīng)用的理想選擇。Quatro系列采用獲得專利的“雙光學(xué)”技術(shù)，提供系統(tǒng)靈活性和可靠性。每個(gè)模塊都配有兩個(gè)大型高性能UV LED陣列，可提供標(biāo)準(zhǔn)LED解決方案兩倍的可用功率，而成本卻低于兩個(gè)單獨(dú)的燈。

Baldwin提供多種新型LED和傳統(tǒng)UV產(chǎn)品，包括功能更強(qiáng)大的QuadCure UV版本，以及完全重新設(shè)計(jì)的UV LED固化平臺(tái)。事實(shí)上，全球安裝了數(shù)千個(gè)QuadCure系統(tǒng)。

2022年，GEW推出了其風(fēng)冷AeroLED系統(tǒng)。GEW的產(chǎn)品獨(dú)特之處在于它采用負(fù)冷卻方式，就像傳統(tǒng)弧光燈一樣，空氣從印刷機(jī)吸入，通過燈頭，然后利用公共排氣扇和管道離開系統(tǒng)。雖然UV LED固化系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生臭氧，但空氣冷卻對(duì)于保持二極管處于正確的工作溫度是必不可少的。

盡管很大一部分電能被轉(zhuǎn)換為UV LED輸出，但電力效率低下會(huì)導(dǎo)致部分供電功率轉(zhuǎn)換為熱能，使用負(fù)冷卻系統(tǒng)去除這些廢熱意味著暖空氣不會(huì)吹入印刷機(jī)或吹到操作員身上，也不會(huì)使卷材受到灰塵、污垢或其他空氣污染物的污染。與140 WPC供電的傳統(tǒng)E2C相比，GEW的AeroLED供電功率為53 WPC，可以實(shí)現(xiàn)70%的節(jié)能，供電功率的大幅減少每年可帶來數(shù)萬美元的重大經(jīng)濟(jì)效益。

同時(shí)，GEW于2015年推出了Rhino電源裝置 (PSU)。這些PSU是整流電源，這意味著它們?yōu)榛⌒魏刑峁┙涣麟?，為LED盒提供直流電。一個(gè)電源單元為兩種固化技術(shù)供電，而且由于控制裝置是‘智能的’，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)知道燈頭外殼中安裝了哪種，這種‘混合’ArcLED技術(shù)允許印刷商快速切換，并以適合印刷商個(gè)性化需求和其生產(chǎn)的標(biāo)簽產(chǎn)品范圍的速度過渡到UV LED 固化。

IST提供能夠運(yùn)行UV和LED固化系統(tǒng)的混合平臺(tái)。在改裝套件中，該公司可以利用任何非IST的現(xiàn)有外殼，從而最大限度地降低客戶的集成成本。

與此同時(shí)，Phoseon現(xiàn)在是Excelitas商業(yè)業(yè)務(wù)部門的一部分，并將繼續(xù)從其位于美國俄勒岡州希爾斯伯勒的總部運(yùn)營，將Excelitas的地理覆蓋范圍擴(kuò)展到太平洋西北地區(qū)。據(jù)Excelitas 稱，Phoseon在印刷、涂布和印后加工領(lǐng)域的UV固化市場實(shí)力與Excelitas在醫(yī)療設(shè)備和電子制造領(lǐng)域的UV固化領(lǐng)導(dǎo)地位完美契合。

該公司還提供多種LED產(chǎn)品。Phoseon Nexus ONE風(fēng)冷和水冷UV LED固化系統(tǒng)非常適合柔印。“Nexus ONE產(chǎn)品提供最高的總UV功率輸出，從而提高印刷速度、增加印刷機(jī)正常運(yùn)行時(shí)間，并使產(chǎn)品壽命延長一倍，新的 ValidCure技術(shù)可驗(yàn)證傳遞到材料表面的固化功率，確保工藝合規(guī)性和最佳性能。Nexus ONE是第一款提供整個(gè)系統(tǒng)五年保修的UV LED固化系統(tǒng)，為客戶提供投資保護(hù)。

該公司還設(shè)計(jì)了Phoseon FireJet UV LED風(fēng)冷系統(tǒng)，用于數(shù)字噴墨和絲網(wǎng)印刷。它能夠高速固化小型、中型和大型數(shù)字印刷系統(tǒng)。它也適用于許多大型單通道的UV噴墨應(yīng)用。Excelitas還提供Phoseon FireEdge UV LED風(fēng)冷系統(tǒng)和FireLine UV LED水冷系統(tǒng)。此外，OmniCure AC系列小面積風(fēng)冷UV LED固化系統(tǒng)采用高功率LED和先進(jìn)的前端光學(xué)器件設(shè)計(jì)，可提供高峰值輻照度，實(shí)現(xiàn)快速、均勻的固化。