1、UV在印刷上的應(yīng)用

近年來，利用光能產(chǎn)生物性變化的感光樹脂不斷地被開發(fā)出來，迅速地應(yīng)用在印刷油墨、涂料、粘結(jié)劑或者光致抗蝕油墨等方面。隨之而來的，是廣泛應(yīng)用的UV技術(shù)越來越向多個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展。UV照射裝置根據(jù)被照射物的種類和印刷涂布的條件的不同，其照射方式和照射條件完全相異。

紫外線通常稱做UV，UV是Ultra Violet之略，屬于電磁波(光波)的一種，一般系指10nm~400nm范圍的電磁波。與可見光相比，其光子具有的能量高，照射到被照射物上，能量可將化學(xué)結(jié)合鍵切斷或?qū)崿F(xiàn)化學(xué)結(jié)合。

在印刷上使用的UV油墨的主要優(yōu)缺點(diǎn)如下:

優(yōu)點(diǎn)：油墨瞬間固化(生產(chǎn)效率提高)，可免噴粉;

墨膜強(qiáng)度與油性油墨相比高很多；

帶異味的氣體排放量小(無溶劑)。

缺點(diǎn)：油墨價(jià)格高；

需使用專用的印刷材料(墨輥、印版、清洗劑等)；

油墨對皮膚有刺激性。

2、UV燈的種類

UV燈根據(jù)點(diǎn)燈時(shí)燈內(nèi)部的壓力大小，可大致分為低壓放電燈、高壓放電燈和和超高壓放電燈。這里介紹典型的高壓放電燈，包括水銀燈和金屬鹵素?zé)簟?/p>

1)水銀燈

其發(fā)出的照射光波波長范圍在200~450nm，以365nm為主波長，在254nm、313nm、405nm和436nm處具有較強(qiáng)的線光譜。

2)金屬鹵素?zé)?/p>

根據(jù)燈中密封加入的碘化物的不同，可基本分為Fe系(A型)和Ga系(B型)。

Fe系金屬鹵素?zé)綦m然與水銀燈具有基本相同的照射能量分布，但在365nm處其照射效率得到改善，而在300nm以下照射效率不如水銀燈。

Ga系是按照在400nm附近具有強(qiáng)照射能量的要求設(shè)計(jì)的。

根據(jù)發(fā)光燈管材料的不同，還可分為臭氧型金屬鹵素?zé)艉头浅粞跣徒饘冫u素?zé)簟?20nm以下波長的UV光遇到空氣中的氧氣會產(chǎn)生臭氧。由于臭氧型金屬鹵素?zé)舻臒艄懿牧蠟槠胀ㄊ⒉牧?，?20nm以下波長的光也可通過。而非臭氧型金屬鹵素?zé)羝錈艄懿捎锰厥馐⒉牧现瞥桑瑢τ?30nm以下波長的光線禁止通過，從而可以控制臭氧產(chǎn)生。#p#副標(biāo)題#e#

3、UV燈的選擇

UV光波長越短照射穿透深度越淺，波長越長則穿透深度越深。此外波長越短的能量越大。

選擇UV燈時(shí)，首先必須確認(rèn)所用的油墨、涂料、粘結(jié)劑等UV固化涂料的主吸收波長是多少。一般來講，不含顏料成份的光油等選擇水銀燈；含顏料成份的油墨等選擇A型金屬鹵素?zé)?；B型金屬鹵素?zé)舫１挥糜谥瓢娴扔猛尽?/p>

采用多盞UV燈的場合，為了提高UV固化后涂布材料的表面粘性，有時(shí)承印表面經(jīng)A型金屬鹵素?zé)粽丈浜筮€使用水銀燈照射。

此外，一般采用對UV固化有利的臭氧型金屬鹵素?zé)?，偶爾也有采用非臭氧型UV燈的(即當(dāng)臭氧會對涂料及承印物造成不利影響的場合)。

上述做法是就一般情況而言的。近年來各種各樣的固化涂料被開發(fā)出來，原料和固化條件不同就會出現(xiàn)與上述一般情況不同的做法。無論如何，必須要按照所用的固化材料，選擇相應(yīng)的UV燈。

4、UV照射裝置

UV照射裝置主要包括:①UV燈；②安放UV燈用的、帶有反光板(反光板能有效提高UV光對被照射面照射效能)的UV照射燈座；③啟動UV燈的電源裝置；④冷卻裝置。此外，有時(shí)還包括作為附屬器材的搬運(yùn)裝置。

1)UV照射燈座

UV照射燈座的作用已如前所述。選擇UV照射燈座應(yīng)根據(jù)UV燈的安裝、UV光的強(qiáng)度、積分光量、被照射物溫度條件、處理速度、利用附屬器材實(shí)現(xiàn)的對UV裝置的設(shè)置方面的制約條件等照射條件，來確定選用何種反光板、照射方式、冷卻方式以及是否配置遮光閘(其作用是為使待機(jī)期間UV光線不照射到承印物上)等。

根據(jù)不同的照射條件以及照射冷卻方式，UV裝置的配置變化很大。反光板的種類等后面又講述。

2)電源裝置

電源裝置分為兩種，即常見的銅—鐵變壓器電源裝置與變頻器電源裝置。

前者一般重量重體積大，后者則具有重量輕體積小、可連續(xù)調(diào)節(jié)光量等特點(diǎn)，但由于電子器件使用較多而懼灰塵及粉塵等。

3)冷卻裝置

冷卻裝置因所用的UV燈和電源等的不同而不同，但UV燈工作時(shí)其表面溫度很高，產(chǎn)生大量的熱量。UV燈及照射燈座如不進(jìn)行冷卻，則會產(chǎn)生熱變形、破損、壽命變短，因此必須進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。

不同的冷卻方式對被照射物的散熱效果明顯不同，成本也高低不等。冷卻方式可分為以下3種。無論何種冷卻方式均各有其優(yōu)缺點(diǎn)。

1)空冷方式

利用氣泵對燈和照射燈座排氣或吹氣進(jìn)行冷卻的方式(圖4)。采用吹氣冷卻的場合，有時(shí)設(shè)計(jì)有局部排氣(排臭氣、熱風(fēng))裝置。

優(yōu)點(diǎn)：維護(hù)簡單、設(shè)備便宜。

缺點(diǎn)：有時(shí)對被照射物溫度上升控制尚需另尋對策。

2)水冷方式

這是一種在UV燈上套上一套管、通過冷卻水在套管中循環(huán)流動實(shí)現(xiàn)間接冷卻的方式。雖然也有冷卻水非循環(huán)流動的方式，但近年來一般均采用冷卻水循環(huán)方式。為了防止套管中結(jié)水垢，冷卻水使用純凈水。如果水垢附著在套管內(nèi)壁上，則會顯著降低UV光的透過率。有時(shí)會在套管中設(shè)置可見光截止濾鏡。

優(yōu)點(diǎn)：由于通過水來吸收熱能，因而能夠抑制被照射物溫度的上升。

缺點(diǎn)：由于必須對冷卻水進(jìn)行管理，設(shè)備投資費(fèi)較其它兩種方式偏高。

3)空氣—水冷卻方式

在反光板保持座中有水流過，以此來降低燈周圍的溫度；再加上氣泵式空氣冷卻方式，構(gòu)成組合冷卻方式(圖6)。

優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)UV照射燈座的小型化。

缺點(diǎn)：與水冷方式相比無須水冷卻設(shè)備，而與空冷方式相比設(shè)備費(fèi)用增大。#p#副標(biāo)題#e#

  5、反光板的種類

與選擇適當(dāng)?shù)腢V燈的情形相類似，反光板也必須根據(jù)所用的固化材料、被照射物的耐熱條件、用途等來加以選擇。

1)鋁鏡方式

采用反射率高的高亮度鋁材制成的反光板，無論空冷方式還是水冷方式均可采用。雖然是針對油墨固化效率高的一般印刷來使用，但因在空冷方式下鋁鏡反光板對被照射物的溫度降低最為不利，因而不能用于必須降低其表面溫度的被照射承印物。

2)冷鏡方式

這是一種在玻璃上鍍上金屬氧化物薄膜制成的反光板，反射UV光，而讓一部分可見光通過。采用該反光板能獲得高強(qiáng)度的UV能量，同時(shí)可以降低被照射物的溫度。

3)冷濾鏡方式

這是將一種鍍有多層金屬膜的玻璃(可將紅外線和可見光截止而讓UV光通過)安裝于燈座下部，以抑制被照射物溫度上升的方式。與冷鏡方式等組合使用可進(jìn)一步降低被照射物的溫度。如果有安裝空間的話，作為選擇組件安裝很容易。不過與反光板不同的是，由于該冷濾鏡置于被照射物附近，墨霧及來自來于被照射物的氣體等，容易附著其上。

4)金屬冷鏡方式

這是一種在金屬反光板上進(jìn)行多層鍍膜制成的反光板，反射UV光并吸收不需要波長的光，適用于冷鏡方式不能滿足要求的場合(高輸出低溫照射)。該方式能夠獲得高的紫外線照射強(qiáng)度并降低被照物溫度，但由于相應(yīng)的冷卻方式局限采用空氣—水冷卻方式，水冷卻設(shè)備必不可少。

5)雙冷鏡方式

該方式中，UV燈不直接照射，承印物僅受到來自UV燈的間接光線照射。在空冷方式中，該方式的反光板對于控制承印物溫度升高是最為有效的。在降低溫度效果明顯的同時(shí)，由于沒有直射光，UV照射強(qiáng)度也大幅降低。這是對于必須低溫照射的承印物(感熱紙等)采用的方式。#p#副標(biāo)題#e#

6、被照射物溫度上升的比較

上述不同的反光板和冷卻方式與對應(yīng)的溫度上升情況的比較。不過就溫度條件而言，由于反光板的形狀、照射距離等條件不同產(chǎn)生差異，因此希望能找到一個(gè)完美的標(biāo)準(zhǔn)。

7、被照射物條件的明晰化

如上所述，引進(jìn)UV照射裝置首先必須明確的是，被照射物的條件(材料、耐受溫度、尺寸)，處理?xiàng)l件(印刷速度、印刷方法等)、UV性能(UV強(qiáng)度、積分光量)等。接下來確定UV裝置規(guī)格:以實(shí)際的業(yè)績基礎(chǔ)和已有的數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)來確定配置規(guī)格，或者對于不確定的因素預(yù)先進(jìn)行大量試驗(yàn)，然后確定其規(guī)格。

此外在有關(guān)UV照射強(qiáng)度和積分光量的測量儀方面，由于廠家和型號不同導(dǎo)致分光感度存在差異。既使在同樣的照射條件下進(jìn)行測定還是會出現(xiàn)這種差異。因此當(dāng)要預(yù)先指定油墨固化所必須的UV照射強(qiáng)度和積分光量時(shí)，必須確定測量儀的廠商和型號。

8、UV照射裝置規(guī)格的確定要素

由被照射物的幅面和處理速度來決定UV光波長、UV燈輸出功率和燈的數(shù)量。為了增加通用性，一般采用水銀燈和金屬鹵素?zé)艏嬗梅绞健?/p>

此外要考慮被照射物的耐受溫度、照射燈座安裝位置限制尺寸、照射距離等，以此來決定采用何種反光板及冷卻方式。即使從被照射物溫度條件來看，采用空冷方式能夠與之相對應(yīng)，但有時(shí)會因照射燈座安裝空間的關(guān)系而不得不采用水冷方式。

當(dāng)出現(xiàn)因安裝空間因素使UV照射燈座不能設(shè)置在靠近承印物的地方而令照射距離過長時(shí)，為避免UV照射強(qiáng)度大幅下降，必須要考慮選擇相應(yīng)的反光板；相反，當(dāng)承印物因不能耐受高溫時(shí)也會加長照射距離。作為承印物耐熱對策有時(shí)采用安裝冷風(fēng)吹咀來冷卻的辦法。很多時(shí)候在UV照射燈座設(shè)置遮光閘，待機(jī)時(shí)不用關(guān)掉UV燈而使UV光射不到承印物上，但帶遮光閘的UV照射燈座體積大，會對安裝空間帶來大的影響。