紫外線固化技術在柔印上之應用

柔印機具有印刷、印後加工一次成型的功能。它可以在整個機組外加上平印、凹印及絲印機組，從而完成印刷、烘乾、燙金、模切上光固化等工藝。本文目的是介紹紫外線固化在柔性版印刷中的作用及應用的一些基本知識。因為紫外線固化在柔性版印刷上起到了不可忽視的固化作用，直接影響到印刷的質量。

一、 紫外線的應用
UV是英文Ultraviolet Rays的縮寫，即紫外線是不可見光，是可見紫色光以外的一段電磁波，波長在10mm ~ 400nm的範圍。紫外線通常按其波長的不同又細為以下幾段：
a. 真空紫外線〈Vacuum UV〉，波長為10nm ~200nm；
b. 短波紫外線〈UV – C 〉，波長為200nm ~ 290nm；
c. 中波紫外線〈UV – B 〉，波長為290nm ~ 320nm；
d. 長波紫外線〈UV – A 〉，波長為320nm ~ 400nm；
e. 可見光〈Visible light〉，波長為400nm ~ 760nm；

紫外線用於工業生產，一般使用的是長波UV〈 UV – A 〉。
nm叫〝納米〉，是英文nanometer縮寫nm的譯名，是一種度量單位。納米為百萬分之一毫米，亦是十億分之一米，約相當於45個原子筆串在一起的長度。
常用的幾種紫外線燈光譜圖，見圖2、圖3、圖4。

汞燈：主波峰為365nm。主要適用於表面固化，如印刷、家具噴塗等後固化光源。
鎵燈：主波峰為420nm。主要應用於絲網制版、曝光、光蝕等工藝。
鐵燈：波峰為連續波峰。因其具有各種峰值，增強了365nm ~ 380nm之間的光譜，所以此燈既可用於曝光製版，也可用於固化。現在高速柔性版印刷機上所用固化燈管大多數為此光譜的UV燈管，在相等條件下其紫外能量約要高於紫外線高壓汞燈30%，解決了深層固化的問題。
後兩種燈是因為在燈中添加了鹵化物後燈的光譜產生了不同的影響和改變。
由於在柔性版製版中晒版燈因版材的不同，一般為冷光源燈管〈螢光燈〉波峰為350nm ~ 450nm之間，而固化油墨的主波峰為350nm ~ 450nm之間。

二、 紫外線固化燈的配套設備
1. 紫外燈管需要配套相匹配的變壓器、電容、鎮流器、觸發器等相關電源附件，燈方向點亮〈 1 KW、2 KW配套鎮流器、觸發器；2 KW以上配套變壓器、電容〉。高檔紫外裝置使用電子電源可以從50%,至100%紫外強度無級調整，配合複捲式UV固化。
2. 紫外線燈還需配反射罩。在紫外線高至汞燈上，反射罩的作用是起聚作
用，將UV燈管發出的紫外光反射到下面需固化的產品表面，集中在一條線或一個點的位置〈即在固化物體表面上形成一個焦點〉。

3. 燈管功率密度 = 燈管功率 ÷燈管極距。
不同的UV塗料對燈管的功率密度的要求也不同，如80 w/cm、120 w/cm、240 w/cm等。
4. 紫外能量 = 紫外強度 ×時間。
在紫外強度一定範圍內，時間的累積達到完成固化。
5. 燈罩的用途及特點：
現今用於柔凹印刷乾燥的燈罩，主要用途不只是起聚光作用了，還具備了快門的功能，可聯機控制。當印刷機停機時，快門合閉，同時燈管功率降到最低維持狀態，防止印刷物受熱著火。如果是熱敏材料，需配備石英隔熱片隔熱〈石英反射器反射紫外、透射紅外，也可反射紅外、透射增強UV〉。如圖6所示。

三、 UV塗料的固化過程
UV塗料經紫外光輻射後光引發劑被引發，產生游離子基或離子，這些游離基或離子與齊聚物不飽和單體中的雙鍵起交聯反應，形成單體基因，從而引發聚合、交聯和接枝反應，使樹脂〈UV塗料、油墨、黏合劑等〉在數秒內〈不等〉由液態轉化為固態〈此變化過程稱之為〝UV固化〞〉，一個完整的固化過程結束。
UV柔印油墨物理化學性能優良。UV固化乾燥的過程是UV油墨光化學反應，即由線型結構變為網狀結構，因而具有了耐水、耐醇、耐磨、耐老化等許多優異的物化性能，這是其他各種型的油墨所不及的。UV柔印油墨印刷適用性好，印刷質量高，印刷過程不改變物性，不揮發溶劑，黏度穩定，不易糊版堆版，印刷著墨力強，網點清晰度高，階調再現性好，墨色鮮艷光亮，附著牢固，適合精細產品印刷。
從目前來看，UV印刷技術在國內的推廣應用還有一個過程，一方面是對UV柔印技術的進一步認識和理解；另一方面是設備、光源、配套器材及工藝技術等方面協同改進和完善。這就要求設備廠家、油墨公司及光源公司三方面必須配合，達到完美的印刷固化效果。如UV光源：UV柔印每一個色組都需配備紫外光源，不同顏色的UV柔印油墨吸收紫外線的能力不同，例如黃色和品紅色吸收能力較強，較容易固化乾燥，而藍色和黑色吸收紫外線能力弱，較不易乾燥，放在後面固化並且功率增大。可以根據不同的顏色分配UV燈管的功率，以保証各色UV油墨的合理乾燥，同時也可節省能源。要注意UV燈管老化，及時更換紫外線燈管，防止固化不徹底，造成黏連。
紫外線燈管的壽命為1000小時，頻繁啟動會明顯縮短燈管的壽命。

四、 對UV固化裝置在柔性版印刷中應用的幾點建議
1. 整套的UV固化裝置應分為燈箱、電源控制和冷卻裝置三個部分。
2. 燈管部分的外觀應小巧完整，並確保冷卻風能夠對流暢通。
3. 光源功率較高，功率可以全功、半功或75%功的轉換。
4. 風機關聯在電器箱控制，並且在關掉燈後要有6 ~ 8分鐘的延時風冷，給燈管降溫。
5. 主要開關都配有指示燈，並對主要電器件有保護措施。
6. 燈管部分可選裝石英隔熱片，用於熱敏材料的固化。
目前國外裝UV油墨固化系統的柔印機、輪轉機在不斷增加，同時現有的標貼機也在不斷地改裝UV油墨固化系統。以UV油墨取代水基油墨和溶劑型油墨已成為一種發展趨勢，在柔凹機上都得到了較廣泛的應用。無疑UV柔印技術的發展前景是很美好的。國內UV柔印技術的推廣應用，需要根據我們的國情和產品的需要，也需要國內設備器材廠商能予以配套和完善，提高產品的性價比及設備的穩定性和耐用性。隨著環保要求和質量要求的日益嚴格，相信在不久的將來，國內的UV裝置技術也一定會有一個較大的發展。

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