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油墨固化与干燥技术(下)

2.热风干燥设备

(1)热源。产生热空气的热源有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，高温机油通过管道加热空气产生热风；高温汽管，通过锅炉产生高温蒸汽而产生热风。

(2)热风装置。通过风机将热源周围的空气加热，吹到油墨表面，调节热风方向与纸张运行的角度可改善热风干燥的效率。

热风相对于纸张的速度越高，越有利于降低纸张表面的蒸汽压，提高溶剂挥发速度；调节风向使风向对纸张运行速度形成相加效果，更有利于干燥。热风管风速不能低于要求的速度，否则，风管表面散热不佳会烧坏灯管。风速也不宜过高，因为风循环过程中会损失一些能量，适当选择风机压力和风量才可达到最佳干燥效果。

(3)适用范围。适用于塑料凹版及柔性版印刷油墨、溶剂型光油的干燥，还可加速水性油墨、光油的干燥。

固化设备

(1)光源。常用高压汞灯和金属卤素灯，高压汞灯是汞原子受激发形成连续光谱，调节灯管内的汞含量，使辐射波长在固化段254～420nm，紫外线较丰富。金属卤素灯是在汞灯内添加如镓、铁等金属卤化物，在汞激发条件下激发其产生辐射，可根据油墨吸收光谱的差别适量添加不同金属，使UV灯辐射更多油墨所吸收的光波，提高固化效率。

金属卤素灯管内杂质含量极小，电极材料纯度高，因此制造工艺复杂、难度高、价格高，目前国内尚不能生产高质量、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品。功率密度16通过预先校订来锁闭针阀0W/cm的灯管寿命4S店可达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达到600～1000℃。灯内温度过低或风速过大灯会熄灭，因此“冷光源”实际是不存在的，只是可采用灯具冷却系统。

(3)微波UV灯。这是Fusion公司的新产品，灯管长6英寸，两端无金属电极，具有高透光率、高雾度、易加工、质量轻等特点靠微波激发灯管内吸收微波的物质分子高速但对现有的N多种实验机标准来讲绰绰有余运动产生热量，再激发汞、金属卤化物等物质发光。铝是反射微波的良好材料，微波源发射微波到椭圆铝灯罩上，聚焦在无极灯管内激发汞或金属卤化物发光。

微波灯的特点有：

①可调整辐射光强度随波长分布特性，选择最佳辐射波长,使油墨达到理想的固化效果。

②由于灯管无电极，功率密度为300W/国家级的重大科技创新项目主要依托企业本身投入cm时的寿命可达5000小时，并且多次开关不影响灯管寿命。

③由于微波源易控制，因此微波灯可快速频繁启动，但微波螺杆泵也有待机状态（维持工作状态），只有在这种状态下才能快启动。这一功能适合光盘和不干胶印刷机配套使用，因为印光盘和不干胶印刷多为间歇式印刷。

④微波灯UV固化段光谱丰富，红外线波段较少，因此微波辐射温度较低。

⑤由于微波灯无电极，换灯管很方便，且不用接线。

⑥因为无电极释放，灯管两端永远不会发黑。

⑦由于微波传输方式的局限，微波灯管最长为6英寸，将灯管连接放置可增加固化宽度，由于灯管间隙很小，对接处不会影响固化效果。

⑧微波灯价格较高，一套6英寸的固化装置约5万元人民币。目前国内市场主要用于与光盘印刷、电缆、管材、软包装等喷码机配套的UV油墨的固化。

⑨微波灯发光材料和普通UV灯相同，辐射波长分布也相同，因此无须特殊油墨。

(4)UV灯反光罩设计。科学地选择反光材料，合理设计反光罩结构，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UV光反射率达 90%，而未经氧化处理的铝板反射UV光效率小于60%；不锈钢对UV光反射率小于60%；半导体镀膜对UV光的反射率达94%，但成本较高。同时，红外线、可见光可透过镀层达到反光罩表面，并经冷却装置后散出。

反光罩设计的发展趋势是开口和高度的变化，即截面积变小，以缩短反射光程，减少由于长光程产生的光强度损失。另外，反射罩顶端加反射板改变了原来顶端开通风孔的设计，使灯管顶端的辐射能反射到纸面，如图4所示。由于灯罩截面积小，灯管壁到反光面距离近，因而反射板温度过高，顶端反射板阻风会影响灯罩散热。解决方法是用水冷灯罩或加大散热风量，合理设计散热风路。

先进固化设备简介

1.微波UV固化设备

该设备的特点是，由于微波传送通道的需要，灯具体积较大，不宜安装在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、表格及不干胶印刷机配套使用，光盘和喷墨印刷系统也适合配装该设备，但由于价格高，目前印刷厂极少使用。

2.高功率密度UV固化设备

日本生产的有电极UV灯管的功率密度可达240～300 W/cm，可用于表格印刷机组中轮转印遮盖UV银浆的固化；美国麦安迪柔性版印刷机配备的UV灯功率密度已达400W/cm，固化速度150m/min；Fusion公司的微波灯功率密度达400W/cm。

高功率密度UV固化设备不但加快了固化速度，而且利于厚UV油墨层和粗糙纸张上UV油墨底层的完全固化。另外，提高UV灯功率密度可相应降低UV油墨的感光性，减少光引发剂的含量，从而利于提高UV油墨稳定性和敏感度，易于储运，同时还降低了价格。

3.水冷却UV固化系统

由于印刷设备结构设计理念的发展，印刷机结构更加紧凑、美观，较大的UV固化风冷却通道已无法满足要求，因此这类印刷机普遍使用水冷却UV固化设备。如进口多色胶印机配置的UV干燥系统均为水冷却式，卫星式不干胶印刷机也都配置水冷却UV系统。

笔者在印刷厂经常发现，在油墨干燥、固化工艺中存在很多不合理现象，造成电能浪费较大。例如，一电镀铬些固化设备由于设计不科学，虽然价格便宜，但效率很低，一台对开上光机速度不到3000张/小时，要用3支10kW的UV灯管，若合理设计，仅用1支12kW的灯管即可。又如，机组式印刷机前后机组固化系统的功率配备不合理，导乙二胺致印刷速度上不去。且很多厂家只考虑设备成本，忽略了电费的开支。针对以上问题，建议印刷厂在选择固化设备时要多方面考虑。

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