随着市场对可持续性、效率和质量的需求不断增长，标签和包装印刷加工商正在寻求UV LED解决方案来满足其固化需求。这项技术也不再是小众产品。LED已成为众多印刷应用中的主流固化技术。
LED固化还具有其他优势，包括成本节约和可靠性。UV LED可显著节省运营成本，因为它可以提高生产率、延长正常运行时间、无需更换灯泡，并且产品使用寿命极长。
Excelitas Technologies旗下Phoseon营销经理史黛西·霍格表示，“通过采用UV LED，公司可以通过降低能耗、防止污染和减少浪费来减少碳足迹，同时增加利润。升级到UV LED固化可以在一夜之间将能源费用降低50%-80%，投资回报期不到一年。除了节省能源消耗外，还有公用事业回扣和国家激励措施，可以显著降低升级到可持续LED设备的成本。
LED技术的发展也推动了其应用。这些产品比前几代产品更加高效，从数字喷墨到丝网印刷、柔印到胶印，各种市场的印刷商都推动了LED技术的采用，这些进步也延伸到了油墨和基材方面。
“如今，传统的UV和UV LED固化系统都比10年前更加高效，”GEW业务开发经理詹妮弗·希思科特表示，“这意味着新系统需要更少的电力来产生与旧系统相同的UV输出。在升级旧UV系统或安装新的UV印刷机后，标签印刷商可以立即节省能源。
过去5-10年来，其他进步体现在工艺和应用开发方面，这是GEW、配方师、印刷机制造商、各种合作供应商和最终用户的共同努力，旨在将越来越多的应用转向UV LED。这对每个人来说都是一个学习的过程，总的来说，与10年前相比，在使用UV LED固化技术生产高质量标签产品方面做得更好了。
该行业的大部分增长都发生在过去的10年中，这要归功于质量的提高和许多监管要求的提高。“在过去的5-10年里，技术和能源政策的进步激发了人们对LED固化的极大兴趣，并让公司渴望提高其固化平台的灵活性，”IST美国公司的销售主管克里斯·戴维斯解释道，“许多公司已经从传统的UV平台过渡到LED，或者采用了混合方法，在一台印刷机上同时使用UV和LED技术，以利用最适合应用的技术，例如LED用于白色或深色，UV用于上光。”
“UV LED固化的使用量明显快速增长，这主要是由于商业上可行的引发剂包的出现和LED技术的改进，”Baldwin Technology固化和干燥产品线经理 鲍勃·沃丁顿分享道，“更高效的电源和冷却设计允许在更少或相同的功耗下实现更高的辐照度水平，这也提高了该技术的可持续性。”
与传统系统相比，迁移到LED固化具有显著的优势。与传统的UV系统相比，LED更擅长固化油墨，尤其是白色油墨和高颜料油墨，LED还更擅长固化复合粘合剂、铝箔复合、C平方涂层及更厚的配方层。LED的较长UVA波长可以更深地渗透到配方中，更容易穿过薄膜和铝箔，并且更少被产生颜色的颜料吸收。这意味着更多的能量进入化学反应，以促进更好的不透明度、更好的固化和更快的生产线速度。从工艺角度来看，UV LED效率更高。
UV LED输出在产品的整个使用寿命期间保持一致，而弧光灯输出从第一次照射开始就开始下降。使用UV LED，标签印刷商在几个月内运行相同的作业时对固化质量更有信心，而且维护工作量减少，这意味着故障排除工作量减少，并且由于组件性能下降导致的输出变化也减少。所有这些都意味着UV LED提高了印刷过程的稳定性。
另外，UV LED系统可即时开启和关闭。这消除了与传统UV系统相关的预热、待机和冷却状态，从而节省了宝贵的生产时间和能源。此外，UV LED灯头使用寿命很长，这减少了维护并消除了耗材。UV LED也不会发射产生热量的红外波长或产生臭氧。UV LED系统还消除了汞的使用。相比之下，弧光灯系统的石英管内含有少量汞。
对于犹豫不决的加工商来说，从传统的UV汞到UV LED固化的过渡往往是一个明显的挑战。“印刷商无法承受工作流程中断，从而影响客户的产能和交货时间，因此，需要深思熟虑地进行转换，并在经验丰富的油墨专家的支持下进行，”富林特集团窄幅印刷市场经理安娜·尼维亚多姆斯卡评论道，“同样，印刷商也不想留下大量无法使用的UV油墨库存。使用双固化油墨技术的一个核心优势是，印刷商可以在只使用一种油墨库存的情况下逐台切换印刷机，从而减轻停机和中断带来的挑战。”
然而，采用LED固化技术也有经济效益。降低能耗加上延长LED模块使用寿命，从长远来看可以节省大量成本，更高的辐照度水平意味着需要更少的模块来固化墨膜，从而进一步降低运营费用。由于减少了灯维护，停机时间也减少了，加工商可以最大限度地提高正常运行时间和盈利能力。
对于许多加工商来说，改用LED也是“明智”的选择。智能UV LED固化系统为印刷商和制造商提供工艺稳定性和实时监控。最新技术可以适应制造业的最新趋势。客户越来越需要通过实时监控UV LED固化灯进行工艺控制，以更好地支持工业4.0制造。他们中的许多人都在运行黑灯工厂，在加工过程中没有灯光也没有人，因此全天候远程性能监控是关键。即使在有人工操作员的设施中，客户也希望立即收到固化问题的通知，以最大限度地减少停机时间和废品。
总体而言，从完成转型的加工商那里得到的反馈非常积极。“转向LED固化的客户通常都表现出稳定的乐观态度，”戴维斯说。
“固化技术的未来充满了令人兴奋的可能性，预计UVA光谱将进一步发展，所有UV范围内的辐照度能力将更高，”沃丁顿说，“此外，UVB技术的日益普及为医疗保健行业的应用提供了新的机会——尤其是在灭菌方面。随着Baldwin不断创新并适应不断变化的市场需求，加工商们完全可以期待固化技术的持续进步，这将重新定义他们在全球市场上的运营和竞争方式。”
油墨考虑因素
除了UV LED固化灯外，油墨供应商还有责任提供采用该技术的产品。灯具开发的增加已促使许多油墨公司投入大量研发资金。“我们看到市场上UV LED灯的种类越来越丰富，为印刷商和加工商提供了更广泛的灯选择，”富林特集团的尼维亚多姆斯卡表示，“因此，油墨供应商面临着不断推动UV LED固化创新的压力。例如，开发可用于食品包装的油墨、创新的涂层技术，以及需要与各种基材和应用类型结合使用的油墨和涂层。”
LED固化的可持续性属性也与最新的油墨发展息息相关。重要的是，从可持续性的角度来看，UV LED油墨和涂层有助于减少碳足迹和消除有害汞，符合加工商的可持续性目标。
解决能源危机
众所周知，能源是一个重大问题 - 无论是在制造业还是其他行业。LED固化具有多种优势，特别是在能源效率方面。与UV系统相比，LED消耗的能量更少，并且无需复杂的辅助设备，与UV不同，灯泡和反射器无需更换。LED技术是一种固态技术，可以更轻松地测量整体设备效率 (OEE) 和关键绩效指标 (KPI)，这与可持续发展的热门话题完美契合。LED阵列也更易于改造和集成到现有印刷机中。
根据GEW的希思科特的说法，UV LED固化系统可降低工厂变压器所需的总功率。印刷商可以使用现有变压器运行更多线路，并且在扩展容量时通常可以避免安装新变压器。UV LED固化系统可降低启动时的峰值需求并减少运行期间的能耗。对于许多设施而言，高峰需求费用可能占电费的 40%。因此，降低峰值需求对电费有重大影响，对印刷商的盈利来说也非常好。
UV LED固化还意味着零范围1排放和减少范围2排放。“这对组织的可持续发展工作有直接影响，特别是考虑到SEC于 2024 年 3 月 28 日发布的最终规则：加强和标准化气候相关披露，尽管该规则目前因司法审查而暂缓执行，但它要求美国上市的约2,800家大型上市公司从2025年开始在财务报表中报告范围1和2的排放量。英国目前要求11,900家公司报告范围1和2的排放量，而范围3的排放量则是自愿的。欧盟则更进一步，要求50,000多家上市公司和大型公司报告范围1、2和3的排放量。”
新产品
市场上有许多产品专为满足LED固化需求而设计。
Baldwin设计了新的Quatro系列的LED-UV固化模块，适用于高功率固化场景，是高速胶印应用的理想选择。Quatro系列采用获得专利的“双光学”技术，提供系统灵活性和可靠性。每个模块都配有两个大型高性能UV LED阵列，可提供标准LED解决方案两倍的可用功率，而成本却低于两个单独的灯。
Baldwin提供多种新型LED和传统UV产品，包括功能更强大的QuadCure UV版本，以及完全重新设计的UV LED固化平台。事实上，全球安装了数千个QuadCure系统。
2022年，GEW推出了其风冷AeroLED系统。GEW的产品独特之处在于它采用负冷却方式，就像传统弧光灯一样，空气从印刷机吸入，通过灯头，然后利用公共排气扇和管道离开系统。虽然UV LED固化系统不会产生臭氧，但空气冷却对于保持二极管处于正确的工作温度是必不可少的。
尽管很大一部分电能被转换为UV LED输出，但电力效率低下会导致部分供电功率转换为热能，使用负冷却系统去除这些废热意味着暖空气不会吹入印刷机或吹到操作员身上，也不会使卷材受到灰尘、污垢或其他空气污染物的污染。与140 WPC供电的传统E2C相比，GEW的AeroLED供电功率为53 WPC，可以实现70%的节能，供电功率的大幅减少每年可带来数万美元的重大经济效益。
同时，GEW于2015年推出了Rhino电源装置 (PSU)。这些PSU是整流电源，这意味着它们为弧形盒提供交流电，为LED盒提供直流电。一个电源单元为两种固化技术供电，而且由于控制装置是‘智能的’，系统会自动知道灯头外壳中安装了哪种，这种‘混合’ArcLED技术允许印刷商快速切换，并以适合印刷商个性化需求和其生产的标签产品范围的速度过渡到UV LED 固化。
IST提供能够运行UV和LED固化系统的混合平台。在改装套件中，该公司可以利用任何非IST的现有外壳，从而最大限度地降低客户的集成成本。
与此同时，Phoseon现在是Excelitas商业业务部门的一部分，并将继续从其位于美国俄勒冈州希尔斯伯勒的总部运营，将Excelitas的地理覆盖范围扩展到太平洋西北地区。据Excelitas 称，Phoseon在印刷、涂布和印后加工领域的UV固化市场实力与Excelitas在医疗设备和电子制造领域的UV固化领导地位完美契合。
该公司还提供多种LED产品。Phoseon Nexus ONE风冷和水冷UV LED固化系统非常适合柔印。“Nexus ONE产品提供最高的总UV功率输出，从而提高印刷速度、增加印刷机正常运行时间，并使产品寿命延长一倍，新的 ValidCure技术可验证传递到材料表面的固化功率，确保工艺合规性和最佳性能。Nexus ONE是第一款提供整个系统五年保修的UV LED固化系统，为客户提供投资保护。
该公司还设计了Phoseon FireJet UV LED风冷系统，用于数字喷墨和丝网印刷。它能够高速固化小型、中型和大型数字印刷系统。它也适用于许多大型单通道的UV喷墨应用。Excelitas还提供Phoseon FireEdge UV LED风冷系统和FireLine UV LED水冷系统。此外，OmniCure AC系列小面积风冷UV LED固化系统采用高功率LED和先进的前端光学器件设计，可提供高峰值辐照度，实现快速、均匀的固化。
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