2020-02-2245

于去年的德鲁巴展会上，单张纸胶印机的最高速率已经经到达了20000张/小时，轮转报纸印刷机的最高速率达10万份/小时，而最青睐这些高速机的客户当属中国印刷业者，尤其是烟包、报业印刷厂。可以说，提高印刷速率对于在印刷机自己而言颇有潜力，但油墨的干燥速率是成长的瓶颈。是以，近几年对于油墨的UV固化、热干燥和速干油墨的研究很活跃。本文重要从油墨的干燥道理出发，会商今朝油墨的UV固化和热干燥光源、装配设计的最新成长。

油墨干燥、固化道理

印刷油墨的干燥重要有氧化结膜干燥、渗入干燥、挥发干燥和辐射干燥。

1.氧化结膜干燥

油墨中含有干性油，该油份子布局中的不饱及脂肪酸与空气中的氧发生化学反映，由小份子直链布局聚合成年夜份子网状布局，形成固体物资，这一化学反映历程称为氧化结膜干燥。

2.渗入干燥

油墨保持猜中含有较多的矿物油，如汽油、高沸点火油等，当油墨中的矿物油渗入到多孔隙纸张纤维中，颜料即固着于纸张外貌形成固态膜层，称为渗入干燥。

3.挥发干燥

油墨中含有年夜量挥发物资，如脂肪烃类松喷鼻酯、芬芳烃类溶剂、醇类、酮类、酯类溶剂等。油墨转移到承印质料外貌后，溶剂挥发，颜料固着，形成固态膜层，称为挥发干燥。

4.辐射固化

辐射固化是化学单体交联成高份子网状布局形成固体的化学反映，且固化速率快，形成的膜层坚硬、光明，但附出力欠佳。今朝经常使用的辐射固化方式有3种。

(1)红外线辐射干燥。油墨中含有螯合剂，可采用波长3～30μm的中波红外光照射，加快聚合反映，同时孕育发生的热量促成溶剂挥发，加快油墨干燥。短波、长波红外线倒霉在油墨的干燥。

(2)紫外线（UV）辐射固化。油墨中含有光激发剂，如二苯甲酮（接收波长240～340nm）、2-氯化硫杂蒽酮（接收波长 200～400nm）等衍生物，光激发剂于波长为250～420nm规模内的UV光照射下，不到0.1秒便可迅速打开不饱及双键激发树脂，如聚氨基甲酸乙酯、环氧丙烯酸酯等交联固化为固体而干燥。UV固化油墨中基本不含溶剂。

(3)电子束（EB）辐射固化。热离子阴极管发出高能量辐射电子束，经由过程调治阴极管发射器选择辐射波长，于是没有可见光及红外线陪同辐射，彻底是寒光源。电子束有用辐射强度很高，可直接激发树脂聚合成固体，是以，EB油墨中可不采用光激发剂。将 UV油墨中的光激发剂去除了或者极少量添加就可作为电子束固化油墨。

凡是，印刷油墨的干燥其实不是单一的干燥方式，而是几种干燥同时发生。如胶印油墨的干燥就是氧化结膜、渗入、挥发等几种方式同时发生，以氧化结膜干燥为主；报纸印刷油墨以渗入干燥为主；凹印油墨以挥发干燥为主。

经常使用油墨干燥、固化装备

油墨干燥往往是复合干燥，是以用甚么干燥装备，参数怎样设置，使干燥效率最好的同时还有能节省能量是印刷者最为体贴的问题。

1.红外线干燥装备

(1)光源。对于在油墨干燥，中波红外线的效果最好，经常使用红外线光源有3种。

第一种是电热丝辐射源，常见的长短关闭式电阻丝外衣石英灯管。这类灯管的热辐射强度随光波长的漫衍不克不及节制，效率低、价格低，寿命约2000～3000小时。

第二种光源是将电阻丝置在关闭石英管内，并可于灯管内充差别气体，以转变辐射光波长漫衍特征，同时将灯丝与空气中的氧阻遏，辐射效率高。此刻入口印刷机多数配这类光源，寿命达5000～10000小时，但其辐射能量中仍有很年夜部门是漫衍于可见光及远近红外线段，中波红外线不是很富厚。

第三种是电热半导体发光灯管。形状是陶瓷管外涂红色或者灰色无光半导体质料，管内壁绕电阻丝。依赖电热激发半导体质料辐射发光，灯管点燃韶光呈暗红或者玄色，经由过程选择半导体质料可转变辐射能量的波长漫衍，并且辐射效率极高。

(2)红外线灯反光罩。今朝常见的有2种，一种是镀金反光罩，于灯管周围180°规模涂有金属膜，金属膜反射红外线效率高达90%；另外一种是镀铝板或者铝板压成的椭圆或者八字形反光罩，如图2所示，灯管距灯罩越近，反射效率越高，最高反射率可达85%。

(3)红外线灯的散热问题。红外线灯管外貌散热可用吹风法，且风量巨细不影响灯红外线功率输出。因为红外线灯辐射的能量只有1%摆布被纸张及油墨接收，而其余的能量彻底转化成热量，造成呆板周围升温，需要用吸风装配将其排到室外或者轮回使用。

(4)合用规模。红外线灯运用在红外线油墨干燥，对于非专用红外线油墨的干燥效率很低，对于某些墨甚至不起作用。红外线具备穿透力，能同时干燥墨膜上基层，加快油墨渗入，促成氧化结膜，特别是运用于厚墨层印刷及上光油的干燥上效果更佳。对于溶剂含量较低的胶印、凸印、网印、印报油墨、柔性版印刷油墨及水性光油的干燥效果都很好。

2.热风干燥装备

(1)热源。孕育发生热空气的热源有3种：电热风管，如不锈钢、石英玻璃、陶瓷外壳的热风管；高温油管，高温机油经由过程管道加热空气孕育发生热风；高温汽管，经由过程汽锅孕育发生高温蒸汽而孕育发生热风。

(2)热风装配。经由过程风机将热源周围的空气加热，吹到油墨外貌，调治热风标的目的与纸张运行的角度可改善热风干燥的效率。

热风相对于在纸张的速率越高，越有益在降低纸张外貌的蒸汽压，提高溶剂挥发速率；调治风向使风向对于纸张运行速率形成相加效果，更有益在干燥。热风管风速不克不及低在要求的速率，不然，风管外貌散热欠安会烧坏灯管。风速也不宜太高，由于风轮回历程中会丧失一些能量，适量选择风机压力及风量才可到达最好干燥效果。

(3)合用规模。合用在塑料凹版和柔性版印刷油墨、溶剂型光油的干燥，还有可加快水性油墨、光油的干燥。

3.UV固化装备

(1)光源。经常使用高压汞灯及金属卤素灯，高压汞灯是汞原子受引发形成持续光谱，调治灯管内的汞含量，使辐射波长于固化段254～420nm，紫外线较富厚。金属卤素灯是于汞灯内添加如镓、铁等金属卤化物，于汞引发前提下引发其孕育发生辐射，可按照油墨接收光谱的不同适当添加差别金属，使UV灯辐射更多油墨所接收的光波，提高固化效率。

金属卤素灯管内杂质含量极小，电极质料纯度高，是以制造工艺繁杂、难度高、价格高，今朝海内尚不克不及出产高质量、高功率金属卤素灯，市场上现有的是美国Fusion、德国IST、日本研琦等公司的产物。功率密度160W/cm的灯管寿命可达2000小时而灯头不黑，4000小时后仍可达50%辐射率。

(2)冷UV光源。UV灯点燃时其内部温度要到达600～1000℃。灯内温渡过低或者风速过年夜灯会熄灭，是以“寒光源”现实是不存于的，只是可采用灯具冷却体系。

(3)微波UV灯。这是Fusion公司的新产物，灯管长6英寸，两头无金属电极，靠微波引发灯管内接收微波的物资份子高速运动孕育发生热量，再引发汞、金属卤化物等物资发光。铝是反射微波的优良质料，微波源发射微波到椭圆铝灯罩上，聚焦于无极灯管内引发汞或者金属卤化物发光。

微波灯的特色有：

①可调解辐射光强度随波长漫衍特征，选择最好辐射波长,使油墨到达抱负的固化效果。②因为灯管无电极，功率密度为300W/cm时的寿命可达5000小时，而且屡次开关不影响灯管寿命。③因为微波源易节制，是以微波灯可快速频仍启动，但微波也有待机状况（维持事情状况），只有于这类状况下才能快启动。这一功效合适光盘及不干胶印刷机配套利用，由于网印光盘及不干胶印刷多为间歇式印刷。④微波灯UV固化段光谱富厚，红外线波段较少，是以微波辐射温度较低。⑤因为微波灯无电极，换灯管很利便，且不消接线。⑥由于无电极开释，灯管两头永远不会发黑。⑦因为微波传输方式的局限，微波灯管最长为6英寸，将灯管毗连放置可增长固化宽度，因为灯管间隙很小，对于接处不会影响固化效果。⑧微波灯价格较高，一套6英寸的固扮装置约5万元人平易近币。今朝海内市场重要用在与光盘印刷、电缆、管材、软包装等喷码机配套的UV油墨的固化。⑨微波灯发光质料及平凡UV灯不异，辐射波长漫衍也不异，是以无须非凡油墨。

(4)UV灯反光罩设计。科学地选择反光质料，合理设计反光罩布局，能成倍提高固化效果，节省能量。纯铝经酸氧化形成的铝晶体对于UV光反射率达 90%，而未经氧化处置惩罚的铝板反射UV光效率小在60%；不锈钢对于UV光反射率小在60%；半导体镀膜对于UV光的反射率达94%，但成本较高。同时，红外线、可见光可透过镀层到达反光罩外貌，并经冷却装配后散出。

反光罩设计的成长趋向是启齿及高度的变化，即截面积变小，以缩短反射光程，削减因为长光程孕育发生的光强度丧失。别的，反射罩顶端加反射板转变了本来顶端开透风孔的设计，使灯管顶真个辐射能反射到纸面，如图4所示。因为灯罩截面积小，灯管壁到反光面间隔近，于是反射板温渡过高，顶端反射板阻风会影响灯罩散热。解决要领是用水冷灯罩或者加年夜散热风量，合理设计散热风路。

　　进步前辈固化装备简介

1.微波UV固化装备

该装备的特色是，因为微波传送通道的需要，灯详细积较年夜，不宜安装于单张纸胶印机收纸通道内，一般与机组式柔性版印刷机、凹印机、表格和不干胶印刷机配套利用，光盘及喷墨印刷体系也合适配装该装备，但因为价格高，今朝印刷厂少少利用。

2.高功率密度UV固化装备

日本出产的有电极UV灯管的功率密度可达240～300 W/cm，可用在表格印刷机组中轮转网印遮盖UV银浆的固化；美国麦安迪柔性版印刷机配备的UV灯功率密度已经达400W/cm，固化速率150m/min；Fusion公司的微波灯功率密度达400W/cm。

高功率密度UV固化装备不单加速了固化速率，并且利在厚UV油墨层及粗拙纸张上UV油墨底层的彻底固化。别的，提高UV灯功率密度可响应降低UV油墨的感光性，削减光激发剂的含量，从而利在提高UV油墨不变性及敏感度，易在储运，同时还有降低了价格。

3.水冷却UV固化体系

因为印刷装备布局设计理念的成长，印刷机布局越发紧凑、雅观，较年夜的UV固化风冷却通道已经没法满意要求，是以这种印刷机遍及利用水冷却UV固化装备。如入口多色胶印机配置的UV干燥体系均为水冷却式，卫星式不干胶印刷机也都配置水冷却UV体系。

笔者于印刷厂常常发明，于油墨干燥、固化工艺中存于许多分歧理征象，造成电能华侈较年夜。例如，一些固化装备因为设计不科学，虽然价格自制，但效率很低，一台对于开上光机速率不到3000张/小时，要用3支10kW的UV灯管，若合理设计，仅用1支12kW的灯管便可。又如，机组式印刷机先后机组固化体系的功率配备分歧理，致使印刷速率上不去。且许多厂家只思量装备成本，纰漏了电费的开支。针对于以上问题，建议印刷厂于选择固化装备时要多方面思量。