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       UV（紫外線）固化工藝在印刷中已得到普通應(yīng)用，但該工藝應(yīng)用在不耐溫或熱敏承印材料上，常會(huì)出現(xiàn)承印材料變形、變色等現(xiàn)象，原因主要是固化瞬間承印材料表面過(guò)熱或受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。解決該問(wèn)題要從兩方面考慮。首先是采用冷光源（即冷型UV燈管），其次是在承印物固化處以及燈具旁加裝風(fēng)冷、水冷系統(tǒng)。下面結(jié)合實(shí)例具體討論。一、 冷光源的概念      在UV固化裝置內(nèi)部有3種形式的熱運(yùn)動(dòng)。      第一種熱運(yùn)動(dòng)是燈管熱輻射。熱輻射的特點(diǎn)是不需要介質(zhì)就可傳導(dǎo)。波長(zhǎng)400nm以上的光波輻射都有熱效應(yīng),紅外線的熱效應(yīng)更強(qiáng)。被照物對(duì)這種輻射是選擇性吸收的，吸收輻射能后會(huì)產(chǎn)生物理、化學(xué)反應(yīng)。物理反應(yīng)主要是引起分子或原子共振，加速分子運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生熱效應(yīng)。例如：中波紅外線被普通膠印油墨吸收后會(huì)使油墨干燥速度加快?；瘜W(xué)反應(yīng)是分子吸收輻射能后重新結(jié)合，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如：以二苯甲酮為光引發(fā)劑的UV油墨，接受240～340nm、峰值在280nm的UV光時(shí)，產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，油墨發(fā)生固化。但化學(xué)反應(yīng)不一定釋放熱量。      第二種熱運(yùn)動(dòng)是熱傳導(dǎo)。燈管表面溫度升高將引起燈管周圍的空氣分子產(chǎn)生熱運(yùn)動(dòng)，分子相互碰撞使能量傳遞出去，過(guò)高的能量傳到紙張表面，就會(huì)引起紙張變形甚至燃燒。UV燈管傳導(dǎo)熱能對(duì)于被照承印物危害最大。因此，常在UV燈管與被照物之間加一塊石英玻璃或通水石英管，使UV光可以穿過(guò)但熱量卻傳不過(guò)去。      第三種熱運(yùn)動(dòng)是對(duì)流。對(duì)流是分子的宏觀運(yùn)動(dòng)，例如：高溫?zé)岱肿拥亩ㄏ蛄鲃?dòng)。在UV固化裝置中，散熱風(fēng)機(jī)使熱空氣排出、冷空氣吸入的過(guò)程就是對(duì)流。      冷光源就是指UV固化用光源中表面溫度低的光源。      從上述分析可以看出，當(dāng)燈管發(fā)出足夠的UV光時(shí)，燈管表面溫度越低越好。二、冷光源的選擇      高壓金屬鹵化物燈比高壓汞燈的表面溫度要低，例如：汞燈和鈉－鉈－銦燈比較，汞燈的表面溫度較后者高約20％。     高壓金屬鹵化物燈除具有表面溫度低的特點(diǎn)外，還有利于提高固化效率。     UV固化中常出現(xiàn)燈管功率很高，但固化效果卻不好的現(xiàn)象。主要原因是所使用的UV燈管其輻射光譜與UV油的吸收光譜對(duì)應(yīng)不上。      以高壓汞燈為例，當(dāng)燈內(nèi)氣壓過(guò)強(qiáng)時(shí)，發(fā)出的輻射光中365nm和417nm的光波強(qiáng)度較大，而UV油中使用的二苯酮光引發(fā)劑其吸收峰值為280nm，只能吸收240～340nm光譜范圍內(nèi)的UV光。由于發(fā)射光譜與吸收光譜對(duì)應(yīng)不上，固化效果就比較差，需要適當(dāng)降低汞燈內(nèi)的氣壓，使汞燈輻射的280nm光波增強(qiáng)。      最好的降低燈管溫度、提高固化效率的辦法是：使用金屬鹵化物燈，選擇輻射波長(zhǎng)與UV油吸收波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的鹵化物，這樣不僅可大大提高固化效率，還可降低UV燈輸入功率，使UV燈表面溫度大大降低，同時(shí)也省電，能節(jié)約成本。采取該方法一般可節(jié)電25％左右，燈管表面溫度也可相應(yīng)降低25％以上。三、降低被照物的溫度      印刷中使用的被照物一般有紙和薄膜兩種。降溫方法有以下幾種。      1.減少紙或薄膜被照時(shí)間。例如15μm的PVC薄膜在120W/cm的UV燈下經(jīng)過(guò)約10cm照射區(qū)域，當(dāng)薄膜運(yùn)動(dòng)速度為20m/min時(shí)，熱收縮率約為5‰；運(yùn)動(dòng)速度為30m/min時(shí)，熱收縮率約為1‰。這是因?yàn)椋m然UV燈輻照區(qū)域內(nèi)的靜態(tài)溫度很高，但瞬間輻射并被被照物吸收的熱量很少。就如同手從火苗中迅速經(jīng)過(guò)不會(huì)烤壞皮膚一樣。      2.冷風(fēng)吹被照物。可用常溫空氣風(fēng)，也可用空調(diào)冷風(fēng)，直接吹在UV燈輻照區(qū)域或輻照區(qū)域后的臨近區(qū)域。      3.水冷。連續(xù)紙張（薄膜）可在UV輻照后纏繞在冷水輥上冷卻，以恢復(fù)形變。      4.印刷速度與UV燈功率協(xié)調(diào)配合。印刷速度快，要選擇高功率的UV燈管，反之亦然。四、冷型燈具系統(tǒng)      冷型燈具有兩個(gè)作用，第一個(gè)作用是阻擋熱能，防止其輻射到被照物上。可從3個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：      一是吸風(fēng)散熱。風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量適當(dāng)，在不抽滅燈的情況下盡量將熱量抽出，使通過(guò)空氣熱傳導(dǎo)作用到達(dá)被照物的熱量降低。吸風(fēng)散熱的風(fēng)路設(shè)計(jì)要合理，否則會(huì)只冷卻燈罩而冷卻不了被照物。      二是在UV燈與被照物之間安裝隔熱石英玻璃或通水石英管。這樣可有效阻隔熱氣、吸收紅外線，但卻不能完全阻擋可見(jiàn)光、紅外線。隔熱石英玻璃或通水石英管對(duì)UV光的衰減視石英板的厚度和材質(zhì)或水管的直徑與壁厚而定，一般為8%～25%。      三是在反射罩內(nèi)襯一反射鍍膜玻璃。要求該膜對(duì)UV光的反射效率高，而對(duì)可見(jiàn)光、紅外光的透射率高，這樣就可將UV光反射到被照物上，而使可見(jiàn)光、紅外光透射到玻璃背后的鑄鋁表面，被鑄鋁吸收并向外散射出去。這種反射鍍膜玻璃較貴，要求對(duì)UV光反射率大于92%，一般反射光譜在240～420nm，用這種方法減少輻射到被照物的熱量約為15%。       冷型燈具的第二個(gè)作用是保護(hù)反射罩。從光學(xué)理論上講，光的衰減與光程的平方成反比，也就是說(shuō)，光走的路程越長(zhǎng)，衰減就越多，這就要求燈的反射罩要盡量小，以使光經(jīng)反射到達(dá)被照物走的路程最短。但燈的反射罩小，距離燈就近，溫度就高，而UV燈罩必須用鋁制品，只能耐600℃以下的溫度。因此，高功率密度UV燈反射罩的冷卻是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，冷卻不夠就會(huì)出現(xiàn)UV燈烤化反射罩的現(xiàn)象。      反射罩的冷卻方法有風(fēng)冷、水冷兩種。隨著技術(shù)的提高，現(xiàn)在一般都選擇風(fēng)冷，功率密度為320W/cm的UV燈都可用風(fēng)冷方式散熱。風(fēng)冷的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、安全性好，缺點(diǎn)是需要足夠的吸風(fēng)空間。風(fēng)冷UV固化器特別要注意風(fēng)機(jī)出風(fēng)管路通暢，不能阻風(fēng)，不能使風(fēng)路拐死彎，否則會(huì)將反射罩和燈箱燒毀。      水冷一般在風(fēng)路狹窄的情況下采用。水冷設(shè)備比較復(fù)雜，價(jià)格高，安全性要求高，危險(xiǎn)性大，一旦冷卻水泄漏，會(huì)導(dǎo)致UV燈高壓漏電。水冷不能完全解決被照物冷卻問(wèn)題，因此水冷燈的反射罩仍需配合風(fēng)冷才能全面解決問(wèn)題。圖1為常用的水冷裝置原理圖。      綜上所述，使用冷型燈具系統(tǒng)，目的是使被照物和反射罩的溫度降低。從以上分析看，使用冷型光源（即：金屬鹵化物燈）是降低溫度的最佳方法。但目前UV固化用金屬鹵化物燈只有進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格昂貴，壽命低，例如：德國(guó)產(chǎn)900mm長(zhǎng)金屬鹵化物燈的價(jià)格約為1萬(wàn)元，壽命為1000小時(shí)。而德國(guó)產(chǎn)汞燈價(jià)格約為3000元，壽命長(zhǎng)達(dá)15000小時(shí)。      另外，合理的風(fēng)路設(shè)計(jì)、印刷速度與UV燈功率協(xié)調(diào)配合，也能起到良好的作用。而昂貴的玻璃反射罩，從性能價(jià)格比看，不必采用。      水冷應(yīng)該說(shuō)是不得已而為之，能風(fēng)冷盡量不用水冷。即使用水冷，也應(yīng)配備風(fēng)冷裝置，這樣才能全面解決被照物和燈具的冷卻問(wèn)題。 來(lái)源《印刷技術(shù)》