UV油墨固化質(zhì)量怎么控制？光強、能量和印刷線速的關(guān)系

UV光照射后，油墨中的光引發(fā)劑會吸收特定波長的紫外光，產(chǎn)生自由基，從而引發(fā)樹脂單體發(fā)生聚合反應，使液態(tài)油墨變成固態(tài)膜層。在實際印刷生產(chǎn)中有時候會遇到UV油墨表面發(fā)粘、附著力不足，或同一批產(chǎn)品不同位置固化效果不同的問題。一般情況下可以調(diào)整UV燈在照射位置的光強、整個固化過程的累計UV能量、以及照射時間來改善固化效果。

一、UV光強是什么？為什么影響油墨固化速度？

UV光強是單位面積接收到的紫外功率，表示UV光瞬間輸出的能力，常用單位mW/cm2、W/cm2等。當UV燈距離太遠，或者燈管老化功率下降時，雖然照射的時間沒有改變，但是在固化過程中進入油墨的總紫外能量減少（能量=功率*時間），就可能會出現(xiàn)油墨硬度不足、附著力下降、表面干燥但內(nèi)部未完全固化的情況。

那么只要保證總紫外能量相等，固化效果就一樣嗎？也不一定，高光強和低光強的固化效果可能會有差異。高光強能夠快速產(chǎn)生大量活性自由基，部分自由基和油墨表面氧分子反應生成過氧自由基，剩余的自由基可以順利引發(fā)聚合，完成固化。低光強自由基產(chǎn)生的速度比較慢，大量活性自由基和氧分子反應，氧阻聚明顯，降低了表層聚合反應速率。因此即使100mW/cm2固化10秒，和20mW/cm2固化50秒的能量都是1000mJ/cm2，固化效果也可能不同。

二、UV能量是什么？為什么生產(chǎn)關(guān)注累計能量？

UV能量是整個固化過程接收的總紫外劑量，通常用mJ/cm2或J/cm2等表示。UV固化能量影響油墨的固化深度和最終交聯(lián)程度，油墨廠家通常會給出推薦的最低固化能量、照射光強和最大允許線速等。例如Nazdar 1500 UV絲網(wǎng)油墨給出使用中壓汞燈固化時推薦固化條件為：累計UV能量175～250mJ/cm2，峰值光強不少于600mW/cm2。廠家說明了欠固化可能導致附著力和耐磨性下降，如果能量mJ/cm2不足可以降低傳送帶速度來增加照射時間補足；光強mW/cm2不足需要提高UV設備的功率，單純增加照射時間不能補償光強不足的問題。這也說明了只控制UV能量不能保證固化效果一定能達到要求，除了最低光強，生產(chǎn)線上通常還需要控制UV燈光譜和油墨厚度。如果光譜不匹配，沒有覆蓋油墨光引發(fā)劑吸收范圍，例如油墨需要365nm，而UV燈主要集中在395nm，就可能出現(xiàn)儀器檢測到UV能量但有效固化能量不足，出現(xiàn)油墨固化效果不佳的情況。油墨厚度也會影響固化效果，同樣1000mJ/cm2薄油墨完全固化，厚油墨內(nèi)部可能仍然沒有固化。

三、印刷線速如何影響UV油墨固化？

在UV印刷設備中線速越快，產(chǎn)品通過UV燈的時間越短，接收到的UV能量就越少。例如，UV燈有效照射區(qū)域是50cm，印刷線速每分鐘10m，照射時間大概有3秒；將印刷線速提高到每分鐘20m，照射時間就只有1.5秒，最終累計UV能量大約減少50%。如果想要提高生產(chǎn)速度，就需要提高UV光強，可以增加UV燈的功率、降低UV燈和材料的距離或增加UV燈的數(shù)量。

四、UV光強、能量和線速之間的關(guān)系

UV能量=光強*照射時間，而照射時間受到印刷線速的影響。

UV能量和油墨固化程度正相關(guān)，能量越高固化程度越高，可以通過增加光強或照射時間提高能量。但是超過固化所需工藝要求后繼續(xù)增加能量提高效果就不明顯了，還可能會引起材料老化。

UV光強增加能夠提高單位時間紫外輸出，固化速度更快，可以在滿足最低照射時間的前提下適當降低印刷限速。

加快印刷線速，照射時間就會減少，需要提高UV光強來補足，例如加大UV燈功率或增加UV燈數(shù)量等。但并不是UV光強足夠高就可以隨意加快印刷線速，光照速度太快光引發(fā)劑可能來不及反應，因此油墨印刷通常也有印刷限速要求。Nazdar 2800 UVLED油墨推薦使用395nm UV LED設備，峰值光強不小于4W/cm2，線速要求每分鐘15~30m之間。

五、實際生產(chǎn)中如何檢測UV油墨固化狀態(tài)？

實際生產(chǎn)中通常使用同時帶有輻照度/光強和能量檢測功能的UV能量計檢測印刷UV光強和累計UV能量，例如林上LS120檢測高壓汞燈，LS128檢測UV LED燈。

建議固定檢測位置，定期將儀器放在固定位置光源衰減情況，或比較不同線速的能量變化等。建議記錄下UV燈型號及光譜范圍、檢測UV光強、UV能量、印刷速度、油墨型號等。

林上UV檢測方案：