LED 固化裝置:對包裝業者提供效能及可持續性的優勢



本文將說明 LED UV 固化裝置已經不是新技術,而是柔印的一項重大突破。首先我們比較LED 與傳統水銀燈管的優劣,再來探討為何 LED 在某些具挑戰性的應用(例如白底、深黑、金屬色、貼合及冷燙金等等)比傳統燈管存在優勢。


 

LED 的優勢


LED 固化裝置在柔印上的優勢主要是使用壽命長以及能量輸出穩定,也就是有效工作時間更長、可靠性更佳。柔印上 UV 固化問題最常見的原因是 UV 燈管故障,改用 LED 自然可以大幅降低這類問題,進而減少故障,改善生產的穩定性。


同時,LED 固化裝置也讓印刷熱敏及更薄的材料變為可能(譯者註:由於產生的熱量較小),可以增加印刷的利潤。


在柔印機上的 LED UV 固化裝置



品牌商越來越關注可持續性的議題,紛紛要求包裝供應商也要符合可持續性的操作規範。LED 固化裝置在可持續性方面的表現優異,相較於傳統燈管,能耗節約可達 70 %。


傳統 UV 燈管運作時產生大量熱能,消耗很多電力。水銀燈也會產生臭氧,危及操作人員的安全,尤其是在像印刷車間這樣封閉的環境 ,所以必須有良好的排風來排除有害氣體。若使用 LED 固化裝置則可以省略以上問題,環保性能更佳:

- 水銀的使用範圍在全球逐漸受到限制

- 沒有溫室氣體或臭氧產生,也不需要排風

- 相較 UV 水銀燈或熱風乾燥,LED 固化裝置節省大量能耗


一般 UV 燈管大約 1000~1500 小時就得更換

LED 的壽命可長達 60000 小時


 

污染防治


相較於水銀燈管,LED 可減少 50 % 的溫室氣體排放,沒有處理水銀廢棄物的問題,不會產生臭氧,就沒有有害氣體排除的問題。傳統水銀燈管大約 1000~1500 小時就得更換 ,LED 固化裝置壽命可長達 60000 小時。 因此 LED 減少了更換頻率、環保性能更佳,而且沒有水銀,保障員工的安全與健康。


LED 固化裝置與傳統水銀燈管相比的優勢


 

能耗的節約


傳統水銀燈管運作時會產生大量熱能,電力消耗很大。改用 LED 固化裝置不會產生這麼多熱能,能耗減少,最多可達 85 %。


墨西哥 Impresos Graficos 技術總監 Javier Sequeiros 分享:「相較原本的固化方式,LED 可以節約 75~85 % 的能耗,也不再需要排除水銀燈管產生的臭氧。」


波蘭 Eticod 公司提到:「 LED 固化裝置不僅環保性能更佳 ,並且在利潤 、可持續性、員工安全及健康方面都很有説明。2021年初我們安裝一部採用 LED 固化裝置的 10色柔印機,新的柔印機減少 60 % 的用電,也就是每年大概節約 5萬度電,等同 200噸二氧化碳排放。」


法國 Sopano 公司也有類似的反饋:「LED 固化裝置可較傳統燈管節省大約 70 % 的用電。」


南非 GM Graphics 說明:「LED 固化裝置減少很多耗能,而且它即開即用的特性(譯者註:進入工作狀態前不需預熱)特別適合像南非這樣供電不穩定的地方。LED 固化裝置讓我們節省大約 30 % 的用電 , 我們的太陽能發電裝置每天可以支援印刷機 5.5 小時的運行,這在使用水銀燈管時無法想像。」


加州 Central Valley 標籤指出:「在 UV 水銀燈管的零配件上,我們原本每年得花費 4~5 萬美元,自從改用 LED 後,這筆費用可以完全免除。並且隨著產能的提高,我們連夜班都省掉了。」


 

白底及深黑


除了上述優勢,LED 固化裝置比傳統水銀燈管在高固含量油墨印刷上(例如白底、深黑、金屬色)也有更好的表現 。當高固含量油墨印刷時, UV 能量必須穿透顏料顆粒、添加劑或材料, 在完成整個固化過程前不能被反射或吸收。LED 光源的特性特別符合這個需求,可以達到更多的穿透深度。


UV LED 光源的波長(395奈米)比水銀燈管長,能量密度大約 4~8 倍。由於波長較長,輻照能力較強 ,穿透性能也更強。即使在穿透過程中被油墨的內含物質吸收、散射及反射,還是有足夠的能量到達被印材料。


在標籤及包裝領域,黑、白、金屬色印刷經常是瓶頸,改用 LED後,由於穿透能力更強,因此可以提高印刷速度 、遮蓋率更好 、顏色更濃 、附著力更強 、固化效果更佳 、損耗小。在貼合及冷燙金的應用上,UV 光必須穿透薄膜層才能夠觸及黏著劑。波長較長的 UV-A 及 UV-V 相較於波長較短的 UV-B 及 UV-C 有更好的穿透能力 ,實際上 ,這類膜內固化的應用也不需要 UV-C,因為它會產生臭氧,反倒對固化產生抑制。


在貼合以及冷燙金的應用上 ,LED 固化不僅比傳統水銀燈管更有效率,並且相較無溶劑貼合,UV 固化節省了熟成的時間:

- 無溶劑貼合需要 1~3 天的熟成,UV 固化不需要

- UV LED 395 奈米波長的高輻照穿透能力,特別適合標籤及軟包裝的應用


對於還在使用傳統水銀燈管的使用者,可考慮嘗試改裝一兩套 LED 固化裝置,評估實際的效果。改裝工作涉及光源、電源及控制系統的改造。


 

※ 本文翻譯自美國 FTA " FLEXO " 雜誌 2021年 6月刊

原文標題:LED Curing:The Future Is Now

由「信華柔印科技 * 嘉昱有限公司」提供予「台灣柔版印刷協會」網站使用


※ 作者:Adam Robak

德國 Phoseon 公司 大區(歐洲、中東及非洲) 銷售經理

Phoseon 公司於 2002年率先開發工業用 UV LED 固化解決方案




※ 譯者:信華柔印科技 * 嘉昱有限公司--林嘉彥 先生