紫外光（UV）LED與UV光固化

1. UV光固化技術(shù)的發(fā)展

UV光固化技術(shù)是通過一定波長的紫外光照射，使液態(tài)的環(huán)氧丙烯酸樹脂高速聚合而成固態(tài)的一種光加工工藝，光固化反應(yīng)本質(zhì)上是光引發(fā)的聚合、交聯(lián)反應(yīng)。UV光固化技術(shù)被歸納為“5E”特點(diǎn)：高效、適應(yīng)性廣、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保，其中主要還是環(huán)保和快速，其應(yīng)用基本上是圍繞這兩個特點(diǎn)而展開的。

UV油墨目前在全球市場剛度過萌芽期，開始進(jìn)入成長期，它實(shí)現(xiàn)印刷業(yè)界長期夢寐以求的愿望——油墨在印刷機(jī)上穩(wěn)定（粘度不因溶劑揮發(fā)上升），而一旦轉(zhuǎn)移到印刷品上能立即干燥。

全世界對UV印刷的需求都在攀升，尤其是歐洲、美國和拉美地區(qū)。據(jù)歐洲的設(shè)備制造商預(yù)計(jì)：UV機(jī)型的年增長率將達(dá)到7%，UV干燥裝置的年增長率為10%，UV油墨和上光油的增長速度最快，將達(dá)到14%。據(jù)美國最大的油墨生產(chǎn)商統(tǒng)計(jì)，當(dāng)?shù)厥袌雒磕?/span>UV油墨和上光油的消耗量都有15%左右的增長，這個數(shù)字差不多是傳統(tǒng)膠印市場上油墨類耗材年增長率的10倍。

全球UV油墨的消耗以膠印最多，其次為網(wǎng)印，柔印消費(fèi)增長速度最快，噴繪UV油墨剛剛起步，但前途無量。

就目前UVLED技術(shù)發(fā)展來看，噴繪、噴碼在性價比上已經(jīng)達(dá)到市場化要求；柔印機(jī)市場正在啟動，2013年世界幾大油墨廠商均推出了針對柔印機(jī)的波長在385nm的油墨，膠印和網(wǎng)印在技術(shù)上還存在難度，該市場預(yù)計(jì)在未來3年內(nèi)可以打開。

2. UVLED技術(shù)的優(yōu)勢

在光固化工藝過程中，汞蒸氣燈的缺點(diǎn)較多，包括壽命短（1000小時），升溫和降溫的時間長，光譜功率分布不集中等。另外，盡管汞燈光譜的主峰在365納米，但是在可見光和紅外光波段有若干次峰，超過60%的電能都以紅外能量的形式向外輻射而損失了，產(chǎn)生了有害的熱量。例如，在使用平板印刷術(shù)制作塑料禮品卡或信用卡過程中，卡片介質(zhì)是塑料或其他不耐熱的材料，光源產(chǎn)生的額外熱量很容易使這些介質(zhì)扭曲變形。而UVLED是半導(dǎo)體發(fā)光器件，只有一個發(fā)光波峰，所以不存在熱輻射的問題，這是一個非常大的優(yōu)勢。

UVLED固化系統(tǒng)還具備一些其他的優(yōu)點(diǎn)，包括固化強(qiáng)度，設(shè)備可擴(kuò)展性，以及結(jié)構(gòu)更加小巧緊湊。UVLED對于光固化工藝來說，可以說是一種理想的光源器件。紫外LED不但能夠在5年左右時間迅速替代傳統(tǒng)的汞燈紫外光源，并且有望催生出新的客戶群體。許多曾經(jīng)因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)固化工藝的復(fù)雜性，比如高電壓、汞燈的熱輻射、環(huán)境問題等，不考慮紫外固化的客戶，將會考慮UVLED固化，因?yàn)樗鼪]有傳統(tǒng)工藝的上述缺點(diǎn)。

3. UVLED光固化應(yīng)用領(lǐng)域情況

3.1. UV印刷應(yīng)用，占60%

數(shù)字化噴墨：直郵、標(biāo)簽、橫幅、海報、標(biāo)牌、編碼和標(biāo)識等材料的UV印刷；

網(wǎng)屏：VD/CD、襯衫、帽子、玻璃、傳單、海報、木材等網(wǎng)屏印刷材料的UV印刷；

膠印、網(wǎng)印、噴繪、凸印、柔版印刷：塑料、紙張或紙板材料在輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)上的UV印刷；

3.2. 涂料應(yīng)用，占30%

木材和聚乙烯：塑料、紙張或紙板材料在輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)上的UV印刷；

汽車：汽車和樂器涂料的UV固化；

工業(yè)設(shè)備：電子設(shè)備、夾具、瓷磚、混凝土等涂料的UV固化；

3.3. 粘合劑應(yīng)用，占10%

標(biāo)簽：玻璃與塑料瓶上的標(biāo)簽、用于其他食品、飲料、藥品及其他包裝材料的粘合劑標(biāo)簽的UV粘合劑固化；

醫(yī)療：醫(yī)療應(yīng)用的UV粘合劑固化，例如：注射器、導(dǎo)管、靜脈輸注系統(tǒng)、內(nèi)窺鏡、助聽器；

工業(yè)：用于玻璃、金屬、電子和塑料設(shè)備工業(yè)級粘合和固定的UV粘合劑固化；

3.4. 3D打印機(jī)，新興市場

UVLED在3D打印機(jī)中的應(yīng)用主要是集中在SLA型打印機(jī)中，采用UVLED技術(shù)的3D打印機(jī)具有顯著的低能耗、低成本優(yōu)勢，其電功率僅為激光器的10%，價格為激光器的30%，目前國內(nèi)外已有多款相關(guān)產(chǎn)品出現(xiàn)。

4. 相關(guān)行業(yè)組織

2012年，專注于UVLED光固化行業(yè)的2個專業(yè)協(xié)會已經(jīng)成立，這充分顯示了這個行業(yè)的生命力和發(fā)展?jié)摿?。紫?/span>LED光固化協(xié)會（the UV-LED Curing Association）是由光固化設(shè)備制造商Phoseon Technology, Integration Technology Limited及Lumen Dynamics等發(fā)起成立的，目的是為整個產(chǎn)業(yè)界設(shè)定規(guī)劃指導(dǎo)并保證兼容性，同時協(xié)助加快適合紫外LED應(yīng)用的開發(fā)，研究人員、集成商及終端用戶的教育培訓(xùn)，并為產(chǎn)業(yè)界提供溝通的平臺。另一個相關(guān)組織，國際紫外LED協(xié)會(the International LED-UV association)在日本成立，致力于組織各類公司，包括紫外LED印刷機(jī)、紫外LED制造商以及顏料和涂層配劑商等，開發(fā)可持續(xù)且環(huán)境友好的紫外LED印刷技術(shù)。