目前金屬板印刷固化多以傳統(tǒng)熱固化技術(shù)和UV固化技術(shù)為主。其中前者因能耗高、污染重等缺點已呈逐漸淘汰之勢，而后者應(yīng)用非常廣泛，具有勝過前者的技術(shù)和成本優(yōu)勢。

但從傳統(tǒng)汞燈UV固化技術(shù)實際應(yīng)用情況以及行業(yè)長遠發(fā)展的角度來看，諸如“燈管能耗仍然偏高，使用壽命不夠長，使用過程產(chǎn)生臭氧”三大硬傷一直如影隨形，讓這項技術(shù)形同雞肋變得裹足不前。

在當(dāng)前環(huán)保管控趨嚴以及降低生產(chǎn)成本的剛性需求下，近年來行業(yè)開始關(guān)注并應(yīng)用UV-LED固化這一已在其他印刷領(lǐng)域扎根多年的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，相關(guān)設(shè)備和輔料供應(yīng)商也在對UV-LED固化技術(shù)不斷增加研發(fā)投入，并密切跟蹤其應(yīng)用進展。

我司作為國內(nèi)長期致力于金屬板UV固化技術(shù)研發(fā)與推廣的專業(yè)企業(yè)，于2018年取得了UV-LED固化技術(shù)的突破，正在助力金屬印刷業(yè)邁向綠色、節(jié)能、環(huán)保之路。其中尤以當(dāng)年10月為中糧包裝公司安裝的一條四色UV-LED固化設(shè)備具有代表性，由于固化情況良好，產(chǎn)品各項性能符合客戶要求，整體運行正常，一個月時間便順利完成驗收。下面將以此進行案例分析，與行業(yè)人士分享關(guān)于LED固化技術(shù)應(yīng)用方面的一些經(jīng)驗，以期拋磚引玉。

UV-LED固化技術(shù)的特點：

UV-LED固化技術(shù)的原理基本與UV固化類似，即利用特殊波長的光源，對相應(yīng)波長范圍的UV-LED油墨進行固化。UV-LED發(fā)射的光譜分布相當(dāng)狹窄，主要集中在印刷固化所需要的UVA紫外光波段，以峰值輻射為385nm/395nm為主，輻射能量主要集中在380~420nm的光譜波段內(nèi)。UV-LED在特定光譜處發(fā)出的輻射強度遠遠大于傳統(tǒng)UV汞燈和鹵素?zé)?，并可以避開臭氧產(chǎn)生區(qū)，同時能耗相對較小。

固化設(shè)備選型參考：

根據(jù)我司經(jīng)驗，筆者認為UV-LED固化設(shè)備選型需要注意以下幾個要點。

芯片的選用和封裝 UV-LED固化技術(shù)的核心是芯片技術(shù)，目前行業(yè)多采用美國、日本和韓國產(chǎn)芯片，同時在國內(nèi)進行封裝。這方面已有相關(guān)文章介紹，限于篇幅此處不再贅述。

UV-LED設(shè)備供電管理和系統(tǒng)管理 UV-LED設(shè)備要做到穩(wěn)定長壽命工作，對驅(qū)動電源和系統(tǒng)管理要求近乎苛刻，為此我司專門針對金屬板印刷UV-LED固化系統(tǒng)研發(fā)了智能化管理系統(tǒng)，集成了各種指標(biāo)監(jiān)測、配套裝配控制、數(shù)據(jù)交互等功能，是一個管理全面、性能可靠的智能化平臺，基本流程如圖1所示。

圖1 為金屬板印刷UV-LED固化系統(tǒng)開發(fā)的智能化管理系統(tǒng)工作流程圖。

整體來看，該系統(tǒng)具有以下四個主要特點。

第一，專業(yè)的供電性能。本系統(tǒng)提供干凈的純直流供電，紋波電流0.4%。啟動過程采取軟啟動，無過沖電流，有效保證了UV-LED燈的壽命?？焖夙憫?yīng)啟動功能實現(xiàn)了暫停輸出后及時啟動，漏固化產(chǎn)品得以消除。高精度數(shù)字控制輸出，可確保整條燈的每一個部位光強高度一致。

圖2 左圖為我司現(xiàn)有恒流系統(tǒng)波形，右圖為脈沖式系統(tǒng)典型波形。

第二，全面的信息管理。通過實時監(jiān)控?zé)舭咫娏?、電壓、溫度、芯片損壞，并經(jīng)由信號處理反饋給人機界面，可在發(fā)現(xiàn)異常情況時指導(dǎo)用戶解決問題。內(nèi)置專業(yè)算法分析制冷量，避免了UV-LED水冷散熱器結(jié)露。

第三，輸出幅面靈活，節(jié)省能耗。小幅面印刷無需開啟全燈，本系統(tǒng)支持24段輸出，以及印刷機自動切換幅面，無需每次繁瑣的幅面設(shè)定。

第四，高可靠性、高電氣指標(biāo)。本系統(tǒng)全部采用工業(yè)級、汽車級電子器件，內(nèi)置優(yōu)秀散熱系統(tǒng)可有效保證電源有效壽命。三相輸入平衡，電源效率高于94%，能在50℃高溫環(huán)境下正常工作，電氣安全特性達到歐盟技術(shù)指標(biāo)，符合EMC、CE等國際標(biāo)準。

水冷系統(tǒng)的控制UV-LED是冷光源，發(fā)熱來源于芯片本身，芯片的冷卻至關(guān)重要。目前最好的冷卻方式是在基板背部通冷卻水，因而冷水機的控制非常關(guān)鍵，需要做很多相關(guān)保護，如：水流檢測、溫度保護、運行控制等。根據(jù)不同的控制工藝要求，基板可以做相應(yīng)的設(shè)計。此外，封裝方式可根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境做相應(yīng)變化，功率亦可根據(jù)需要做相應(yīng)的調(diào)整。

實例介紹：

基于以上特點，本公司為前述中糧包裝印鐵機提供了“3+3配置”，即每個印刷色組之間各安裝1組UV-LED燈，主機再安裝3組UVLED燈。與之前的主機采用4或5組UV-LED的方案相比，其能量、光照強度以及實際固化情況毫不遜色。主機3組UV-LED燈組在不同速度下的實測能量值如表2所示。

圖3 “3+3配置”是指每個印刷色組之間各安裝1組UV-LED燈（左圖），主機再安裝3組UVLED燈（右圖）。

實際運行中的注意事項 ：

這條生產(chǎn)線在中糧包裝已正常生產(chǎn)了兩個多月，生產(chǎn)速度約5000~6000張/小時，設(shè)備各項參數(shù)穩(wěn)定，主要產(chǎn)品為氣霧罐、奶粉罐等，顏色、表面固化效果、附著力、堆疊情況等各項性能正常。在實際運行中需要注意以下要點。

第一，配套采用UV-LED固化油墨，唯此才能保證油墨固化良好。

第二，需要根據(jù)油墨性能和實際情況安排合適的印刷色序。

第三，增加UV-LED光源的輻射強度可有效提高油墨的固化效率。

第四，光引發(fā)劑與UV-LED光源光譜波長吸收匹配度越高，UV-LED設(shè)備的功率就越低。

大幅降低成本 對綜合電耗、設(shè)備運行以及備件等成本綜合分析統(tǒng)計，一條四色UV-LED與一條四色UV印刷機相比，每年預(yù)計可節(jié)省電費約25~35萬元。

結(jié)語:2019年，UV-LED固化技術(shù)在金屬板印刷行業(yè)應(yīng)用的腳步聲越來越近，業(yè)界也在思考如何應(yīng)對綠色節(jié)能環(huán)保的新趨勢以及新技術(shù)的挑戰(zhàn)。希望以上實踐探索能給行業(yè)同仁提供參考，使您可以飛躍今日，遇見未來！