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

但從傳統汞燈UV固化技術(shù)實(shí)際應用情況以及行業(yè)長(cháng)遠發(fā)展的角度來(lái)看，諸如“燈管能耗仍然偏高，使用壽命不夠長(cháng)，使用過(guò)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(lái)行業(yè)開(kāi)始關(guān)注并應用UV-LED固化這一已在其他印刷領(lǐng)域扎根多年的節能環(huán)保技術(shù)，相關(guān)設備和輔料供應商也在對UV-LED固化技術(shù)不斷增加研發(fā)投入，并密切跟蹤其應用進(jìn)展。

我司作為國內長(cháng)期致力于金屬板UV固化技術(shù)研發(fā)與推廣的專(zhuān)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、節能、環(huán)保之路。其中尤以當年10月為中糧包裝公司安裝的一條四色UV-LED固化設備具有代表性，由于固化情況良好，產(chǎn)品各項性能符合客戶(hù)要求，整體運行正常，一個(gè)月時(shí)間便順利完成驗收。下面將以此進(jìn)行案例分析，與行業(yè)人士分享關(guān)于LED固化技術(shù)應用方面的一些經(jīng)驗，以期拋磚引玉。

UV-LED固化技術(shù)的特點(diǎn)：

UV-LED固化技術(shù)的原理基本與UV固化類(lèi)似，即利用特殊波長(cháng)的光源，對相應波長(cháng)范圍的UV-LED油墨進(jìn)行固化。UV-LED發(fā)射的光譜分布相當狹窄，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。UV-LED在特定光譜處發(fā)出的輻射強度遠遠大于傳統UV汞燈和鹵素燈，并可以避開(kāi)臭氧產(chǎn)生區，同時(shí)能耗相對較小。

固化設備選型參考：

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

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(shí)在國內進(jìn)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設備供電管理和系統管理 UV-LED設備要做到穩定長(cháng)壽命工作，對驅動(dòng)電源和系統管理要求近乎苛刻，為此我司專(zhuān)門(mén)針對金屬板印刷UV-LED固化系統研發(fā)了智能化管理系統，集成了各種指標監測、配套裝配控制、數據交互等功能，是一個(gè)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固化系統開(kāi)發(fā)的智能化管理系統工作流程圖。

整體來(lái)看，該系統具有以下四個(gè)主要特點(diǎn)。

第一，專(zhuān)業(yè)的供電性能。本系統提供干凈的純直流供電，紋波電流0.4%。啟動(dòng)過(guò)程采取軟啟動(dòng)，無(wú)過(guò)沖電流，有效保證了UV-LED燈的壽命。快速響應啟動(dòng)功能實(shí)現了暫停輸出后及時(shí)啟動(dòng)，漏固化產(chǎn)品得以消除。高精度數字控制輸出，可確保整條燈的每一個(gè)部位光強高度一致。

圖2 左圖為我司現有恒流系統波形，右圖為脈沖式系統典型波形。

第二，全面的信息管理。通過(guò)實(shí)時(shí)監控燈板電流、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)現異常情況時(shí)指導用戶(hù)解決問(wèn)題。內置專(zhuān)業(yè)算法分析制冷量，避免了UV-LED水冷散熱器結露。

第三，輸出幅面靈活，節省能耗。小幅面印刷無(wú)需開(kāi)啟全燈，本系統支持24段輸出，以及印刷機自動(dòng)切換幅面，無(wú)需每次繁瑣的幅面設定。

第四，高可靠性、高電氣指標。本系統全部采用工業(yè)級、汽車(chē)級電子器件，內置優(yōu)秀散熱系統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，符合EMC、CE等國際標準。

水冷系統的控制UV-LED是冷光源，發(fā)熱來(lái)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。根據不同的控制工藝要求，基板可以做相應的設計。此外，封裝方式可根據不同的應用環(huán)境做相應變化，功率亦可根據需要做相應的調整。

實(shí)例介紹：

基于以上特點(diǎn)，本公司為前述中糧包裝印鐵機提供了“3+3配置”，即每個(gè)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(shí)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(shí)測能量值如表2所示。

圖3 “3+3配置”是指每個(gè)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(shí)際運行中的注意事項 ：

這條生產(chǎn)線(xiàn)在中糧包裝已正常生產(chǎn)了兩個(gè)多月，生產(chǎn)速度約5000~6000張/小時(shí)，設備各項參數穩定，主要產(chǎn)品為氣霧罐、奶粉罐等，顏色、表面固化效果、附著(zhù)力、堆疊情況等各項性能正常。在實(shí)際運行中需要注意以下要點(diǎn)。

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，需要根據油墨性能和實(shí)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(cháng)吸收匹配度越高，UV-LED設備的功率就越低。

大幅降低成本 對綜合電耗、設備運行以及備件等成本綜合分析統計，一條四色UV-LED與一條四色UV印刷機相比，每年預計可節省電費約25~35萬(wàn)元。

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