UV光源固化关键技术发展及未来趋势分析.docx

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1、UV 光源固化关键技术进展及将来趋势分析UVLED固化是指用 LED 发出的光使油墨、油漆、涂料、浆料、胶粘剂等流体转变为固体，区分于传统汞灯发出的紫外宽光谱光固化技术，即V 固化。两者的共同点都是依靠光照耀激发光引发剂，进而促使流体中所包含的单体和预 物通过聚合反响结合，形成硬化的膜层。UVLED 固化系统几乎不产生热量，适用于多种热敏介质，例如塑料薄膜印刷基材。与传统的汞灯相比,UVLED 灯能节约 2/3 的能量。LED 光源的使用寿命是传统 UV 光源的多倍。UVLED 技术的另外一个重要优点是 UVLED 灯不需要预热时间，可以依据需要随时开启或关闭。这些特点正是目前绿色包装印刷技术

2、的典型代表之一， 本文总结了 UVLED 固化技术的特点，探讨了其进展的关键技术问题和解决方法。UV-LED 与传统的 UV化工艺的比较UV-LED 固化工艺是从 UV化工艺进展而来的，与传统 UV 系统相比, UV-LED 固化可以最多降低 70%的能耗。传统的 UV 固化利用了 200450nm 的整个紫外光谱，而 UV-LED 固化只集中在紫外光谱中一个狭窄的范围，通常是 395405nm0 目前 UV-LED 固化体系虽然有一些是在 365nm 处固化的，但大多数还是集中在 395nm 左右， 是 UV-LED 化常用波长。2023 年小森印刷公司在德国 Drupa 展会上推出的 H-

3、UV 系统，承受单个UV 灯头和高灵敏度的 UV 固化油墨，实现了四色印刷即时固化。海德堡推出了Drystar 低能耗 UV 灯系统，用于商业和软包装印刷,其利用 UV 反射器，在降低来自紫外灯热量的同时，紫外灯内的特别材料同时消退会产生臭氧的 290nm以下波长的光。高宝印刷公司也在 Drupa 展会上推出了 VariDryHRUV 系统，可以敏捷地将能量输出调整在 80 200Wcm2o表 1 是 UVLED 固化系统与传统的 UV 固化系统在技术特点方面所作的比较。从表 1 可以看出，UVLED 固化系统相对传统的 UV 固化系统，具有以下优点：d)UVLED与 UV 固化相比，只需要其

4、 1/4 的电能消耗，大大削减了能源消耗和 CO2 的排放量。(2) 汞灯的辐射水平很简洁超过 10Wcm2,用于外表固化很简洁发热，而UVLED辐射能量可掌握，发热少，对于塑膜等耐热性差或热敏感承印材料的印刷热影响小，只需对印刷精度稍作调整即可。(3) UVLED光源元件寿命约为 UV 光源元件寿命的 12 倍,光源更换频率大幅降低，器材耗用随之削减。(4) VLED可做到瞬间开启或关闭,无需 UV 固化所必需的预热及降温时间，作业效率得到提高。(5) UVLED方式无臭氧的产生，改善了工人的工作环境，无需再安装捕获和焚化设备来消退臭氧的危害。(6) 由于 UVLED光源设备与相关配套装置格

5、外紧凑，设置简洁，节约空间。从上述各种优势可见，UVLED 固化系统不仅明显降低本钱而且还削减了对环境的污染、能源的损耗。UVLED固化关键技术及其进展方向UVLED 固化技术从 UV 固化技术衍生而来,主要涉及到 395nr固化光源和可在 395nm 光作用下固化的材料体系两局部内容。在光固化设备方面,长波长(395nm)高功率输出的 UVLED 光源设备研制取得了较大的进步,2023 年标签博览会展出 10 台 UVLED 灯，英国某公司推出了波长为 395nm 功率为 12Wcm2 的 LED 系统，2023 年标签博览会则展x出 78 台 UVLED 设备，数量增长了 8 倍。另外，U

6、VLED 固化范围也从原先的个别点固化，拓展到如今的面固化，但高效、大功率、三维体固化仍未见报道。目前,很多印刷设备已经 100%使用 UVLED 固化技术。UVLED 释放的能量已经可以与传统 UV 固化灯泡释放的能量相当，甚至更高。16Wcm2 的 LED 固化系统已经正式进入量产两年，根本满足最快的固化速度需要，而且这种 LED 光源的寿命超过两万小时。复旦大学张善端团队研制出 10kW 大功率紫外 LED 固化系统，相关技术正在进展产业化。大连海事大学赵欢等研制了一种阵列型 UVLED 光源，可敏捷调整辐照面上光功率密度分布, 使得三维物体的高效固化成为可能，进入有用还需要肯定的时间。

7、UVLED 点、面光源设备已经在实际应用。近年来，LED 光源在波长掌握、出光效率以及大功率 LED 光源散热技术也在持续改进中，因此，随着 LED 技术和半导体技术的进展，开发大功率、光强在三维可控、放射波长与光引发剂吸取波长匹配、构造更简洁是其进展方向。在VLED光固化材料方面，2023 年，只有极少数油墨与 UVLED技术兼容。富林特集团在 UltrakingXCURA 品牌下，选用光引发剂能吸取波长较高局部，推出单张纸和转轮胶印用型低能耗、UVLED固化高反响性油墨和涂料。这种油墨可以在特定的非多孔性涂布或非涂布基材上印刷，油墨的反响活性很高不需要多个固化光源。到 2023 年，20

8、多家油墨和材料供给商支持并配置 UV-LED 油墨，包括太阳化工、爰克发、德国 Ruco、Marabu 等公司。相当数量的材料供给商都以他们的材料与 UV-LED 兼容作为卖点。的树脂、单体、预聚物以及光引发剂的消灭使得 UV-LED 技术应用越来越广。实际应用结果说明,UV-LED 固化系统可以提高颜料含量，以获得更明媚的颜色。这对 V-LED 固化技术应用领域的拓展格外重要，传统 UV 固化系统中固体粒子容量相对较小，而 UV-LED 固化系统具有更高的固体粒子容量，说明在该体系中可以参加更多的具有光、声、电磁功能的纳米粒子，极大地拓展了其应用领域。目前不仅油墨在广泛应用 UV-LED 技

9、术，涂料和胶粘剂正在特地配置成为能够 UV-LED 固化的产品， EI3 刷电路板(PCB)、电子元器件封装也相应地用UV-LED 固化替代传统的 UV 固化。以印刷电路板(PCB)曝光为例，承受扫描式的曝光方式,可以有效地削减 UV-LED 光源的尺寸面积,进而解决 UVLED 的散热问题。另外，其还具有光强分布均匀稳定、设备本钱低等诸多优点，并且在各项性能上均比传统的曝光工艺高， 完全满足 PCB 曝光工艺。在光固化材料方面，开发的引发剂、单体、预聚物固化体系，提高光固化反响活性。承受在 UV-LED 固化系统中参加光、声、电、磁功能纳米材料，形成的无机功能粉末分散在有机载体中的型浆料，将

10、之与 3D 打印制造结合将带来更多技术创和更大的市场。UV-LED 的市场将来随着 UV-LED系统开发技术的成熟,UV-LED 固化系统体积变得越来越小，甚至成为便携式。UV-LED 光源设备以及油墨、油漆、涂料、浆料等液态光固化系统的创其直接结果是整体本钱下降和应用领域的拓宽。法国里昂 YoleDeveloppement 公司在对 UV-LED 领域所做的争论中推测,由于拥有本钱低、设备小巧、环境友好的优点，UV-LED 芯片和封装市场将有大幅度增长，到 2023 年将到达 2.7 亿美元。UV-LED 在近几年内有望占据全球 UV设备、关心设备和耗材 1/3 以上的市场份额。UV-LED固化技术具有高效能、无 VOC、臭氧以及汞排放、工艺温度低和高固体粒子容量的特点，将成为油墨、油漆、涂料、功能浆料、电子元件封装胶粘剂、3D 打印制造领域技术创和市场的热点。