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氮气供应技术
在阻隔氧气的惰性气体保护UV固化系统中,有两种提供氮气的可能方法:将氮气装在气罐里,或使用氮生成剂。多数情况下,这由氧气比例的需求量决定。从经济因素考虑,氮气罐是最常用的装备。投资氮气生成器必须考虑每小时产气体积、每小时消耗的气体体积、气体的纯度(如95%~99.999%的氮气纯度)等,氮气生成器的投资与消耗成本需要计算。因此,一个现成的氮气罐可能更经济。
新技术的主要应用领域
采用阻隔氧气的氮气保护UV固化技术,其优势在于生产速度高、节约成本、提高质量、减少臭氧与VOCs。应用这种技术可以获得明显优势的领域有:包装印刷业(特别是使用铝箔、纸张、卡纸、箔、镀锡板的食品包装)、家具工业(装饰箔、木器涂层、模压板材等)以及金属涂布业。但应用该技术时,需要工作人员加强紫外线防护。这种技术也可用于胶印纸张传送系统或立体部件涂布的固化。许多专家预测,基于阻隔氧气的氮气保护UV固化技术应用领域将更广。
视野拓展
据德国伊斯特-美茨公司的专家介绍,传统UV固化技术由于需要冷却水蒸气,紫外灯装置需要使用一个石英屏将其与印刷滚筒隔离开来。隔离屏的存在,使固化灯的能量损失达25%~30%。伊斯特-美茨集团研发的BLK-U系统对隔离屏作了改进,大大提高了光辐射的能量。
传统的UV技术和带有阻隔氧气气体的UV固化技术并不难区分,主要看固化反应周围气体的组分是否发生了改变。传统的UV固化反应使用约20%的氧气,约79%的氮气、臭氧与水蒸气的气体组分。使用氮气阻隔氧气的技术,是小于1%的氧气,多于99%的氮气,没有臭氧和水蒸气。
氧分子通常分布在氧气、臭氧和水蒸气中。氧分子与紫外光油、紫外油墨和紫外黏合剂中的光引发剂及固化剂反应相当快。这将导致暴露于紫外光下的交联反应不彻底,从而出现小分子链或微小分子。只有使用过量的光引发剂和所谓的氧捕获剂或合成引发剂,交联反应才能充分完成。如果空气中水蒸气与氧气被替代或者减少,交联反应将更彻底,从而改进印刷质量。同时,光引发剂用量的减少,使得UV印刷油墨的配方更成熟。光引发剂会引发材料的收缩与起皱,光引发剂用量从10%减少至1%,将极大地减少材料收缩与起皱的状况。伊斯特-美茨集团推出的阻隔氧气BLK灯,最重要的优势是取消将紫外辐射单元与承印材料表面分隔的石英屏装置,紫外辐射装置可以直接位于固化单元的中间。
相对于带有石英屏的装置,阻隔氧气BLK灯的辐射功率有了显著的提升。该系统装备一个完整的水冷系统,不需要任何气体的萃取,也没有臭氧形成。氮气防止了臭氧的形成,并提供有利于固化的环境。由于内部通畅,不需要附加管道。连绵的过滤器可以延长紫外灯和反应器的使用寿命。将氮气循环器安装在灯室内部,也极大地缩小了灯组模块的体积,相对之前通过附加盒安装的形式更节省空间。体积缩小,使得这种技术可以应用于更多类型的印刷系统。阻隔氧气实现了许多UV固化的革新,实现了使用UV辐射实现固化油墨、涂布与黏合的构想。减少光引发剂的比例也为固化、颜料和添加剂提供了更多空间,并改善了材料收缩、底基的黏性,阻止了臭氧的形成。
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