UV紫外線光固化技術(shù)發(fā)展歷史

工業(yè)應(yīng)用UV固化技術(shù)始自1960年代早期，德國(guó)木業(yè)公司使用于木才表面的涂料層硬
化。全球首次使用UV平版印刷是在美國(guó)，英國(guó)隨即于公司1970年成功地使用
（Holland,1997）。和傳統(tǒng)的平版印刷相比較，只算是極為年輕的新技術(shù)，但發(fā)展
至今已成為非常重要的印刷技術(shù)。

一般而言，UV并不是專應(yīng)用于平版印刷，它是一種以UV光源照射化學(xué)物，而該化
學(xué)物當(dāng)中所含垢“光啟始劑（Photoinitiator）”受到UV光源的刺激，于極短時(shí)間
內(nèi)（短于1秒）讓該化學(xué)物中所包含的“聚合單體（Polymer）”產(chǎn)生膠合硬化的
“輻射硬化技術(shù)（Radiation Curing）”，一般稱為UV固化（UV Curing）。國(guó)際上
又將上與“電子束硬化技術(shù)（Electronic Beam Curing）” 歸于同類，合稱UV/EB
Curing。

UV固化可以使用于各種傳統(tǒng)的印刷版式，包含凸版、彈性凸版（Flexo）、平版、
網(wǎng)版等印刷，只要使用UV印墨，配合UV光源即完成主要的部分。平版UV印刷即是以
平版印刷的架構(gòu)，使用UV印墨，配合UV光源而成，當(dāng)然一些非常重要的配合條件亦
需同時(shí)達(dá)成方可。除了印刷外，使用透明的材料印刷物進(jìn)行UV上光亦是市場(chǎng)上廣為
使用的上光方式。

一、 平版UV印刷的特性
一般而言，UV印刷所具備的優(yōu)點(diǎn)為：
1. 色彩飽和度高，色彩效果好。與傳統(tǒng)平版印刷相比較，平版UV印刷可以獲得比
較高的色彩效果，對(duì)于色彩要求較嚴(yán)格的印刷品，可獲得較令人滿意的結(jié)果。
2. 印紋光澤度高，視覺(jué)艷麗。與消光的底色搭配，可獲得令人激賞的視覺(jué)對(duì)比，
對(duì)于強(qiáng)化產(chǎn)品的高品質(zhì)形象，極具助益（Tolliver,1998）。
3. 適用于物性及化性完全不同的多類被印物，包含紙、紙板、塑膠、賽路絡(luò)、
PVC、PE……等紙類與膠片類。此特性比傳統(tǒng)平版印刷能印刷更多的產(chǎn)品種類，有更
寬廣的市場(chǎng)未來(lái)性。
4. 于印刷同時(shí)可立即干燥，可大幅改善生產(chǎn)效率（RadTech,1998）。由于不需要
等待油墨干燥時(shí)間，所以生產(chǎn)時(shí)間可以大幅縮短，印刷公司也可以節(jié)省許多儲(chǔ)存待
干印件的空間，對(duì)成本節(jié)省多有助益。
5. 由于印刷時(shí)立即干燥，故不需使用噴粉，于改善因?yàn)閲姺鬯鶎?dǎo)致的品質(zhì)問(wèn)題，
可以避免。
6. 由于印刷時(shí)立即干燥，故可以不會(huì)像傳統(tǒng)平版印刷一般，印下來(lái)的48小時(shí)內(nèi)會(huì)
有色彩變化情形發(fā)生（Ehrlitzer，1998）。
7. 印紋的耐光性較佳。
8. 印紋的耐磨擦性較佳。
9. 對(duì)環(huán)境較為親和（RadTech，1998）。

除了前述的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，平版UV印刷是否沒(méi)有缺點(diǎn)？答案是它當(dāng)然會(huì)有一些缺點(diǎn)：

1. 平版UV印刷的機(jī)器投資成本比傳統(tǒng)的平版印刷設(shè)備高，投資決策需更小心。

2. 可以使用平版UV印刷的市場(chǎng)種類比傳統(tǒng)的平版印刷市場(chǎng)更廣，更分散，所以廠
商若要投入發(fā)展此技術(shù)，應(yīng)先進(jìn)行市場(chǎng)的分析研究，以免投資設(shè)備后發(fā)生找不到訂
單的風(fēng)險(xiǎn)。

3. 平版UV印刷的印墨成本為傳統(tǒng)的平版印刷的印墨成本的3~4倍左右，材料成本
高。印刷生產(chǎn)中的生產(chǎn)管理技術(shù)、制程技術(shù)，及成本控管，需要更嚴(yán)謹(jǐn)，否則成本
損耗的比例會(huì)比傳統(tǒng)平版印刷高。

4. 印墨儲(chǔ)存區(qū)需進(jìn)行較嚴(yán)格的溫度控制，需保持在20℃以下，倉(cāng)儲(chǔ)成本較高
（HostmannSteinberg ,1992）。

5. 若紫外線外泄，對(duì)人員會(huì)產(chǎn)生健康上的影響。

6. 平版UV印刷不若傳統(tǒng)平版印刷般普及，熟悉操作技術(shù)的人力供給，需仰賴自己
培訓(xùn)。

一般而言，UV印刷會(huì)應(yīng)用到的技術(shù)種類，于下列簡(jiǎn)單述之：

1. UV光源設(shè)備：包括燈管、反射罩、能量控制裝置、溫度控制裝置（或稱冷卻裝
置）。

（1） 燈管：UV光源所使用的燈管，最常用的種類為內(nèi)部填充水銀的水銀燈管
（Mercury Lamp），有些時(shí)候會(huì)添加其他的金屬，便如鎵（Gallium）。另外金屬鹵
素?zé)艄埽笆艄埽╭uartz lamp）也是常用的種類。目前多仰賴進(jìn)口。UV燈管所
發(fā)出的電磁波長(zhǎng)須介于200~400nm之間。

（2） 反射罩：反射罩主要的功能為將UV電磁波反射回來(lái)，以增加UV的光源效率
（UV Tech Publications，1991），另一個(gè)重要功能為維持燈管的工作溫度。反射
罩表面通常為鋁制，反射率的要求通常需高達(dá)90%。

反射罩的基本型式有兩種，一為聚焦型，另一種為散焦型，隨制造商的發(fā)展，
又有其他的延伸型式。

（3） 能量控制裝置：此裝置的主要供能為控制UV燈管所發(fā)射出的UV能量為穩(wěn)定
的，以維持硬化的效率及穩(wěn)定，以配合不同印刷速度的需求。有電子式設(shè)計(jì)，也有
使用微電腦控制。

2. 冷卻裝置：
由于UV燈管于 發(fā)出UV電磁波時(shí)，也會(huì)發(fā)出IR（紅外線波），使得UV設(shè)備會(huì)在高
溫中運(yùn)作（例如石英燈管的溫度可達(dá)600~800℃），如此除了會(huì)縮短設(shè)備的壽命外，
對(duì)印刷品也容易引起伸縮的情況，導(dǎo)致印刷時(shí)規(guī)位無(wú)法套準(zhǔn)，所以冷卻裝置的重要
性可見(jiàn)一斑。

3. 供墨系統(tǒng)：
由于UV墨比傳統(tǒng)的平版印墨有較高的粘度，及較大的摩擦力，且對(duì)印刷機(jī)的組
件（包括橡皮布、墨輥等）都會(huì)損傷，所以除了印刷時(shí)應(yīng)對(duì)墨槽中的墨應(yīng)持續(xù)地進(jìn)
行攪拌外，供墨系統(tǒng)中的墨輥及橡皮布應(yīng)使用應(yīng)為UV印刷所設(shè)計(jì)。

又為了維持UV印墨的穩(wěn)定性，以免過(guò)高的溫度影響印墨的粘度，墨輥的溫控裝
置也是重要的設(shè)備。

4. 散熱及排氣裝置：
主要的功能為將機(jī)器內(nèi)部過(guò)多的熱能及因印墨聚合硬化時(shí)產(chǎn)生的臭氧排除之用。
通常由排氣馬達(dá)及排氣管所組成。

5. 印墨：
印墨品質(zhì)良好與否是直接影響UV印刷的最關(guān)鍵性因素。它除了會(huì)影響色彩表現(xiàn)與
色域等傳統(tǒng)的品質(zhì)因素外，印墨的印刷適性更直接影響被印物印于印刷完成后印紋
的附著力、強(qiáng)度、抗摩擦力等。光啟始劑及聚合單體種類及特性為關(guān)鍵性的基礎(chǔ)材
料。

要控制UV印墨的附著力，為濕的UV墨與被印物接觸時(shí)，被印物的表面張力（單
位：dynes/cm）必須高于印墨的表面張力（Schilstra，1997），才能產(chǎn)生良好的印
墨附著，因此控制印墨及被印物的表面張力為UV印刷的重要技術(shù)。

6. UV能量量測(cè)設(shè)備：
于UV印刷當(dāng)中，因?yàn)閁V燈管老化、電源、印刷機(jī)速度等因素，需要控制UV能量保
持穩(wěn)定，故量測(cè)UV能量的技術(shù)成為極重要的一環(huán)。

7. 國(guó)外的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：

（1） 市場(chǎng)穩(wěn)定的成長(zhǎng)。

（2） 應(yīng)用多色印刷及高精細(xì)表現(xiàn)的分色技術(shù)。包括Hi-Fi Color，及隨機(jī)網(wǎng)點(diǎn)過(guò)
網(wǎng)技術(shù) （Stochastic Screening Technology）。

（3） 冷UV固化技術(shù)（Cold UV Curing）（Holland,1997）：

Heraeus公司發(fā)展Excimer Lamp，不會(huì)產(chǎn)生紅外線，所以不會(huì)發(fā)熱，對(duì)于薄膜
印刷或易生收縮效應(yīng)的被印物，有效佳的規(guī)位控制成果，其他的優(yōu)點(diǎn)為：省能源、
不會(huì)侵蝕印刷機(jī)零件、不發(fā)出臭味……等。然而到目前為止其效率尚無(wú)法取代水銀
燈管，未來(lái)發(fā)展極具潛力。

我國(guó)目前使用下版UV印刷的情況，與傳統(tǒng)平版印刷相比較，屬于極少數(shù)的技術(shù)
種類。至目前為止，安裝專門為平版UV印刷的特性所設(shè)計(jì)的平版印刷機(jī)的廠商極
少，多數(shù)使用于生產(chǎn)磁卡、膠片、及高品質(zhì)的化妝品包裝盒等。

國(guó)內(nèi)印刷公司使用較多的平版UV應(yīng)用，大部分應(yīng)用在上光的用途，它們大多為
離線型UV上光。當(dāng)傳統(tǒng)平版印刷印刷完成的紙張印刷品需要高光澤的上光處理時(shí)
（包括全面上光及局部上光），多數(shù)采用此種方式。它的投資額較小，且多數(shù)為上
光廠所投資，如此印刷公司不必投資，而上光廠因?yàn)樵O(shè)備可以發(fā)揮效率而較劃算。
缺點(diǎn)為生產(chǎn)過(guò)程長(zhǎng)，且品質(zhì)不穩(wěn)定。又因傳統(tǒng)平版印刷使用噴粉，故上光效果會(huì)受
影響。此種組合多應(yīng)用于商業(yè)廣告印刷及包裝盒等。

目前關(guān)于平版UV印刷技術(shù)在國(guó)內(nèi)使用上的現(xiàn)況，設(shè)備上已無(wú)大的問(wèn)題存在。由
于國(guó)際上的領(lǐng)導(dǎo)廠商（印刷機(jī)如：海德堡、羅蘭；UV設(shè)備：IST METZ、Eltossch、
Spectral；UV燈管：OSRAM……等）都有專業(yè)的完整設(shè)備，這些設(shè)備也已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)國(guó)
外印刷公司的嚴(yán)格考驗(yàn)，其使用效率與穩(wěn)定性已無(wú)大問(wèn)題，除了設(shè)備投資額高這個(gè)
財(cái)務(wù)上的問(wèn)題外。目前國(guó)內(nèi)平版UV印刷技術(shù)應(yīng)用上的問(wèn)題，主要集中于材料供應(yīng)及
印刷適性等相關(guān)問(wèn)題之上。

墨輥、橡皮布或樹脂版材
使用UV油墨或UV上光油可能導(dǎo)致一般的印刷墨輥、橡皮布或樹脂版材腫大， 腫大更嚴(yán)重會(huì)產(chǎn)生脫皮或

表面碎裂，選擇適當(dāng)?shù)幕虿捎弥付║V專用橡皮布和樹脂版是很重要的。

許多UV油墨供貨商會(huì)推薦一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)范圍，如橡皮布采用硝化或丁碁硝化處理的材質(zhì)可能可以配合油性、

UV油墨或上光油。而天然橡膠和聚合乙烷材質(zhì)的會(huì)腫大，不能適用于UV油墨和上光油。

采用EPDM材質(zhì)的橡皮布特別適合UV油墨和上光油，但也可能不適合一般Oil-based的油墨。EPDM橡皮布

特別不能使用石油提煉的洗劑，應(yīng)購(gòu)買專用的洗劑。同樣的，選擇印刷機(jī)的墨輥也是根據(jù)這個(gè)原理。不

能常常變換交替使用UV油墨和一般油性油墨，如果需要變換油墨必需清理非常干凈，去除一切可能殘留

的化學(xué)品。

UV燈管

UV燈的機(jī)組間的排列及每支設(shè)定的工作強(qiáng)度，使印刷品的UV油墨或上光油充分且恰當(dāng)?shù)墓袒匦杩从?/p>

刷速度、墨膜厚薄程度和油墨顏色的明暗而定。一般只有印刷業(yè)專門UV技術(shù)供應(yīng)商，才會(huì)仔細(xì)考慮印刷

機(jī)的型式和印刷的各種成品需求，推薦適合的UV系統(tǒng)。

BEST-UV在UV印刷和上光油應(yīng)用上，使用適合的標(biāo)準(zhǔn)為“工業(yè)用中壓力水銀燈”或“金屬鹵素?zé)?rdquo;。如

第1色(如青色)，印刷標(biāo)準(zhǔn)墨膜厚度(1.20-1.40g/m2)，速度100m／min時(shí)，使用2支120W/cm的中壓力水

銀燈實(shí)行固化。如改為色濃度高、較暗的顏色印在1-2個(gè)疊色，整體固化的困難度就大大增加，這是由

于UV光很快被深重的油墨的色素所吸收了。

一般4色UV油墨固化的困難度依序?yàn)檠蠹t、黃、青、黑色，因此UV彩色印刷時(shí)的色序應(yīng)為黑色、青、黃

色、洋紅。有些調(diào)配色/專色也是非常難于固化，如黃色和青色調(diào)配而成的綠色、可把UV光反射回去的

不透明色等。

同樣的，金色、銀色等金屬色也有同樣問(wèn)題。
UV燈工作中溫度的精確、穩(wěn)定控制，對(duì)發(fā)射功率也有直接的不可低估的影響。目前強(qiáng)排氣冷卻方式，面

對(duì)UV印刷高變數(shù)(色彩、材料、速度等)的應(yīng)用狀況，很難完整符合具體需求。BEST-UV系統(tǒng)采用水循環(huán)

冷卻系統(tǒng)，結(jié)合空冷、強(qiáng)排氣裝置，可比較理想的實(shí)現(xiàn)各種形式UV固化。并可防止燈管、輻射器、線路

過(guò)熱而短路。

UV燈的石英管壁工作中溫度一般約800℃（據(jù)功率調(diào)節(jié)有一定變化），紙張粉屑、空中塵粒、燈管上的

指紋、污跡一旦經(jīng)過(guò)高溫工作過(guò)程，就將變?yōu)橛谰眯詺埩簦绊慤V光的發(fā)射。所以，經(jīng)常性進(jìn)行燈管的

日常保養(yǎng)非常重要（軟布蘸適量無(wú)水酒精全周檫拭）。功率衰減的燈管會(huì)造成印刷上困擾，所以必需及

時(shí)更換，以免影響整體作業(yè)。

UV燈的壽命有限的，通常輻射強(qiáng)度75% 時(shí)，輸出效率降低，就較難實(shí)現(xiàn)有效固化。BEST-UV系統(tǒng)對(duì)燈管

的使用時(shí)間、狀態(tài)、是否需要更換均有清晰指示。

反射罩

如果沒(méi)有安裝反射罩，約有80%的UV光線，因漫射而沒(méi)有作用到印刷物上。因此UV燈必需裝設(shè)燈罩反射

并集中焦點(diǎn)于印刷物的方向，反射罩的重要性是不容忽視的。

BEST-UV燈盒的反射罩以水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，保證工作中精確的溫度控制。反射罩必需清潔及保養(yǎng)，紙張

的粉屑或是噴粉的灰塵附著于反射罩，都會(huì)影響UV燈反射的的功效。通常在不使用UV時(shí)，BEST-UV燈罩

氣動(dòng)式自動(dòng)關(guān)閉燈盒以防止灰塵。

UV油墨比較貴，好象是印塑料一類材料用的，為了增加附著力，因此粘性比較大，塑料當(dāng)然不會(huì)被拉毛

。輪轉(zhuǎn)機(jī)印用的是UV油墨還是輪轉(zhuǎn)膠印油墨?用貴的油墨代替不是很貴的膠印油墨你說(shuō)劃不劃算。

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