氮氣保護UV固化技術(shù)

氮氣保護UV固化技術(shù)是指在UV固化系統中建立相對密閉的空間，使用惰性氣體（主要是氮氣，故名為“氮保護”）充斥其中，從而極大地降低了空氣中的氧氣和水蒸氣對UV固化反應的影響——氧氣和水蒸氣會(huì )參與UV固化反應：損耗UV能量，產(chǎn)生臭氧和影響光敏劑化學(xué)反應等。

“氮保護系統”使得UV固化效果極大的提高，從而極大地改善了傳統UV固化系統所固有的一系列問(wèn)題。此外，使得印刷工藝的可變性也得到了提高，即可以印刷更多豐富多彩的新設計、新效果，而不必擔心固化效果的影響。另一方面，正由于傳統UV固化系統的上述局限性，使得其無(wú)法突破目前的UV膠印速度上限，或應用于卷筒紙高速凹印的UV固化。但這都可以由“氮保護系統”來(lái)解決。目前，“氮保護系統”主要應用于卷筒紙的印刷（凹印或柔?。?，而針對膠印設備的全新“氮保護系統”也已由德國UV固化系統制造商IST公司開(kāi)發(fā)成功。而在印刷市場(chǎng)中，已被眾多歐美發(fā)達國家的印刷企業(yè)采用（主要為凹?。?，并絕大部分用于煙包和食品包裝的印刷，而國內尚處于起步階段。

當然，此新技術(shù)目前也有著(zhù)設備改造成本和增加氮氣供氣系統的局限性。但其“高效，低能耗，低排放”等的技術(shù)優(yōu)勢具有時(shí)代趨勢，并符合印刷工藝發(fā)展的世界潮流。

氮氣供應技術(shù)

在阻隔氧氣的惰性氣體保護UV固化系統中，有兩種提供氮氣的可能方法：將氮氣裝在氣罐里，或使用氮生成劑。多數情況下，這由氧氣比例的需求量決定。從經(jīng)濟因素考慮，氮氣罐是常用的裝備。投資氮氣生成器必須考慮每小時(shí)產(chǎn)氣體積、每小時(shí)消耗的氣體體積、氣體的純度（如95%～99.999%的氮氣純度）等，氮氣生成器的投資與消耗成本需要計算。因此，一個(gè)現成的氮氣罐可能更經(jīng)濟。

新技術(shù)的主要應用領(lǐng)域

采用阻隔氧氣的氮氣保護UV固化技術(shù)，其優(yōu)勢在于生產(chǎn)速度高、節約成本、提高質(zhì)量、減少臭氧與VOCs。應用這種技術(shù)可以獲得明顯優(yōu)勢的領(lǐng)域有：包裝印刷業(yè)（特別是使用鋁箔、紙張、卡紙、箔、鍍錫板的食品包裝）、家具工業(yè)（裝飾箔、木器涂層、模壓板材等）以及金屬涂布業(yè)。但應用該技術(shù)是，需要工作人員加強紫外線(xiàn)防護。這種技術(shù)也可用于膠印紙張傳送系統或立體部件涂布的固化。許多專(zhuān)家預測，基于阻隔氧氣的氮氣保護UV固化技術(shù)應用領(lǐng)域將更廣。

視野拓展

據德國伊斯特-美茨公司的專(zhuān)家介紹，傳統UV固化技術(shù)由于需要冷卻水蒸氣，紫外燈裝置需要使用一個(gè)石英屏將其與印刷滾筒隔離開(kāi)來(lái)。隔離屏的存在，使固化燈的能量損失達25%～30%。伊斯特-美茨集團研發(fā)的BLK-U系統對隔離屏作了改進(jìn)，大大提高了光輻射的能量。

傳統的UV技術(shù)和帶有阻隔氧氣氣體的UV固化技術(shù)并不難區分，主要看固化反應周?chē)鷼怏w的組分是否發(fā)生了改變。傳統的UV固化反應使用約20%的氧氣，約79%的氮氣、臭氧與水蒸氣的氣體組分。使用氮氣阻隔氧氣的技術(shù)，是小于1%的氧氣，多于99%的氮氣，沒(méi)有臭氧和水蒸氣。

氧分子通常分布在氧氣、臭氧和水蒸氣中。氧分子與紫外光油、紫外油墨和紫外黏合劑中的光引發(fā)劑及固化劑反應相當快。這將導致暴露于紫外光下的交聯(lián)反應不徹底，從而出現小分子鏈或微小分子。只有使用過(guò)量的光引發(fā)劑和所謂的氧捕獲劑或合成引發(fā)劑，交聯(lián)反應才能充分完成。

如果空氣中水蒸氣與氧氣被替代或者減少，交聯(lián)反應將更徹底，從而改進(jìn)印刷質(zhì)量。同時(shí)，光引發(fā)劑用量的減少，使得UV印刷油墨的配方更成熟。光引發(fā)劑會(huì )引發(fā)材料的收縮與起皺，光引發(fā)劑用量從10%減少至1%，將極大地減少材料收縮與起皺的狀況。伊斯特-美茨集團推出的阻隔氧氣BLK燈，重要的優(yōu)勢是取消將紫外輻射單元與承印材料表面分隔的石英屏裝置，紫外輻射裝置可以直接位于固化單元的中間。

相對于帶有石英屏的裝置，阻隔氧氣BLK燈的輻射功率有了顯著(zhù)的提升。該系統裝備一個(gè)完整的水冷系統，不需要任何氣體的萃取，也沒(méi)有臭氧形成。氮氣防止了臭氧的形成，并提供有利于固化的環(huán)境。由于內部通暢，不需要附加管道。連綿的過(guò)濾器可以延長(cháng)紫外燈和反應器的使用壽命。將氮氣循環(huán)器安裝在燈室內部，也極大地縮小了燈組模塊的體積，相對之前通過(guò)附加盒安裝的形式更節省空間。體積縮小，使得這種技術(shù)可以應用于更多類(lèi)型的印刷系統。阻隔氧氣實(shí)現了許多UV固化的革新，實(shí)現了使用UV輻射實(shí)現固化油墨、涂布與黏合的構想。減少光引發(fā)劑的比例也為固化、顏料和添加劑提供了更多空間，并改善了材料收縮、底基的黏性，阻止了臭氧的形成。