鐵盒包裝是我國(guó)包裝總工業(yè)的重要組成部分，主要為食品，保健品、日用品、化妝品等行業(yè)提供產(chǎn)品包裝服務(wù)，與其他包裝材料相比有很多優(yōu)點(diǎn)，如可循環(huán)利用、低遷移，對(duì)罐內(nèi)容物保護(hù)好、外觀美觀、色彩艷麗等，受到廣大消費(fèi)者的認(rèn)可。20 世紀(jì)90 年代，傳統(tǒng)的UV 光固化技術(shù)的興起，更是為鐵盒包裝行業(yè)的發(fā)展提供了快速通道，并因無(wú)溶劑、干燥速度快、節(jié)省等待時(shí)間、顏色黃變性小以及無(wú)污染物排放等諸多優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外取得了巨大發(fā)展。鐵盒包裝油墨目前70%使用的是UV 油墨，而且還在逐年增加。伴隨著我國(guó)人民生活水平提高，快速消費(fèi)能力逐漸遞增，鐵盒包裝行業(yè)前景大好。

但是，根據(jù)聯(lián)合國(guó)2013 年制定水俁公約，2020 后將禁止或逐步減少汞燈在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，傳統(tǒng)的UV 固化方式將日益受到環(huán)保的限制，UV 油墨的發(fā)展空間也將會(huì)越來(lái)越小。同時(shí)，國(guó)內(nèi)印鐵市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，利潤(rùn)空間大幅壓縮，非常態(tài)競(jìng)爭(zhēng)模式導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本高，銷售價(jià)格卻偏低，企業(yè)利潤(rùn)稀薄，急需尋求新工藝降低生產(chǎn)能耗和生產(chǎn)費(fèi)用。

UV-LED 光固化技術(shù)最早出現(xiàn)在drupa2008印刷展上，主要用于數(shù)字噴墨墨水的固化，經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，目前UV-LED 光固化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于柔印、絲印及凸版印刷油墨，近2年膠印UV-LED 油墨的開(kāi)發(fā)也取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。例如濟(jì)南阿波羅油墨有限公司申報(bào)的發(fā)明專利“一種發(fā)光二極管光固化油墨”，其特征為采用常規(guī)預(yù)聚物如聚丙二醇二丙烯酸酯或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，光引發(fā)劑為184、369 、1173；廣州尤特新材料有限公司申報(bào)的發(fā)明專利“一種LED-UV 光固化的絲印無(wú)鹵玻璃油墨”，其采用的也是常規(guī)預(yù)聚物聚酯丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯，光引劑為2-羥基-2-甲基苯丙酮（1173）等，與傳統(tǒng)UV 油墨中的預(yù)聚物與引發(fā)劑相同；銅陵方正塑業(yè)科技有限公司申報(bào)的發(fā)明專利“一種以LED 為光源的光固化油墨及其制備方法”，其特征是通過(guò)助劑提高油墨韌性，使油墨分散均勻，維持油墨穩(wěn)定性等；除此之外，中鈔油墨有限公司公開(kāi)了發(fā)明專利“以LED 為光源的UV 固化號(hào)碼油墨”、杭華油墨化學(xué)有限公司公開(kāi)了發(fā)明專利“一種UV-LED 低能固化油墨”；上海超彩油墨有限公司也開(kāi)發(fā)出一套UV-LED 印鐵油墨，在膠印印鐵工藝中成功應(yīng)用，并取得了卓越的成果。

UV-LED 光源發(fā)射波段365nm，385nm，長(zhǎng)波段紫外線穿透能力強(qiáng)，特別適合于油墨層的底部干燥，而UV 高壓汞燈，短波段的穿透力不足，底部干燥以及固化速度均不如LED 體系。其次，LED 光引發(fā)劑比常規(guī)的傳統(tǒng)光引發(fā)劑更加環(huán)保，從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)氣味到版面光引發(fā)劑遷移，都更安全。數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

LED 燈管利用二極管芯片中電子空穴復(fù)合，自發(fā)輻射，產(chǎn)生光源，而傳統(tǒng)高壓汞燈采用汞蒸氣高壓電離激發(fā)光源，LED 光源避免汞的生產(chǎn)制造。LED 產(chǎn)生長(zhǎng)波段單一型或者復(fù)合的365，385nm 光源，而高壓汞燈從低于200nm 到高于400nm 的范圍都有輻射，輻射范圍廣，其中小于280nm 的波段是產(chǎn)生臭氧的來(lái)源，LED 光源則很好的摒棄了這個(gè)缺點(diǎn)，所以LED 油墨在環(huán)保上的突出優(yōu)點(diǎn)是UV 汞燈油墨無(wú)法媲美的。

UV-LED固化系統(tǒng)在生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中，成本控制方面相比傳統(tǒng)UV固化設(shè)備具有明顯的優(yōu)勢(shì)。走訪多家印刷廠和設(shè)備廠后，我司與上海臻輝光電技術(shù)有限公司共同合作，對(duì)這兩種固化設(shè)備在硬件方面進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用比較，具體結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可以看出，UV-LED固化方式明顯優(yōu)于傳統(tǒng)UV固化方式，具體如下：

1.使用UV-LED 印鐵工藝，可以提高生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)UV 印鐵工藝的開(kāi)關(guān)機(jī)需要預(yù)熱和降溫等待，而UV-LED 固化設(shè)備即使低溫條件下，開(kāi)啟也不困難，燈源即開(kāi)即關(guān)，生產(chǎn)效率可顯著提高10-20%。

2.LED 與UV 燈固化方式相比，只需要UV 燈源1 /4 的電能消耗，不僅節(jié)省了能耗，也大大減少了CO2 的排放量，更加環(huán)保。

3.固化過(guò)程中不產(chǎn)生臭氧。UV-LED 光源不會(huì)產(chǎn)生短波紫外光，因此在固化過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生臭氧，無(wú)需安裝除味裝置或排風(fēng)管道等輔助裝置，能夠保持清潔的工作環(huán)境，這使得UV-LED 固化裝置在周?chē)ㄖ锩芗墓S也可采用。

4.使用壽命長(zhǎng)。UV-LED光源使用壽命可高達(dá)2萬(wàn)小時(shí)～3萬(wàn)小時(shí)，是現(xiàn)有高壓汞燈和金屬鹵素?zé)簦?500小時(shí)）的十幾倍，可大幅減少光源更換次數(shù)。

5.發(fā)熱量小。UV-LED光源的光電轉(zhuǎn)換效率高，燈管表面溫度僅為60℃左右，能有效防止印品因過(guò)熱而產(chǎn)生收縮變形，從而達(dá)到較高的套印精度。

UV-LED印鐵油墨在配方設(shè)計(jì)中顏料與光引發(fā)劑的選擇要想使UV-LED油墨在LED光源下能夠充分固化，在UV-LED油墨開(kāi)發(fā)過(guò)程中必須嚴(yán)格篩選原材料，注意光引發(fā)劑與顏料的合理搭配。

UV-LED 油墨在LED 光源照射下，光引發(fā)劑吸收能量從基態(tài)躍遷到活潑的激發(fā)單線態(tài)或繼續(xù)躍遷至激發(fā)三線態(tài)，進(jìn)而引發(fā)預(yù)聚物和單體等發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)。各光引發(fā)劑的光譜吸收峰見(jiàn)表3。

UV-LED油墨的光引發(fā)劑不僅需要對(duì)UV-LED光源發(fā)出的窄波段紫外光能具有很強(qiáng)的吸收力，而且必須實(shí)現(xiàn)墨層表面和內(nèi)部同時(shí)固化。因此，在選擇UV-LED油墨的光引發(fā)劑時(shí)，應(yīng)保證光引發(fā)劑在UV-LED光源的特定波長(zhǎng)下具有最佳的吸收特性，同時(shí)還應(yīng)開(kāi)發(fā)出配比最佳的光引發(fā)劑組合，以盡可能地吸收有限的紫外光能。特別是對(duì)于透明類光油而言，必須在有限種類的光引發(fā)劑范圍內(nèi)，找到能使光油黃變性和固化性達(dá)到平衡的光引發(fā)劑。

在膠印生產(chǎn)中，我們通常采用“黑→青→品紅→黃”的色序進(jìn)行疊印，最先印上的黑墨只能通過(guò)穿過(guò)青、品紅、黃墨之后已經(jīng)變?nèi)醯淖贤夤膺M(jìn)行固化，而顏料對(duì)紫外光又有一定的吸收、反射和散射，因此紫外光通常難以到達(dá)墨層內(nèi)部，從而導(dǎo)致油墨固化不徹底。而多數(shù)顏料在紫外光譜范圍內(nèi)都存在一定的可透射區(qū)，即不同顏料在紫外區(qū)吸收較弱的波段，稱為顏料的“透光窗口”，理論上選擇在顏料的透光窗口范圍內(nèi)具有較高吸收性的光引發(fā)劑能夠有效提高油墨的固化速率。同時(shí)，使用著色能力較好的顏料，提高油墨色濃度，減少印刷上墨量（以免因墨層過(guò)厚而影響固化效果），也是提高UV-LED油墨固化性能的有效手段。

在國(guó)外，UV-LED技術(shù)在鐵盒包裝印刷中的應(yīng)用已經(jīng)逐步展開(kāi)，在美國(guó)、歐盟、日本一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，UV-LED固化技術(shù)產(chǎn)業(yè)的平均占有率每年都有很大的提高。在國(guó)內(nèi)，UV-LED油墨技術(shù)也已經(jīng)成熟，且隨著國(guó)產(chǎn)UV-LED印刷設(shè)備性能的日趨穩(wěn)定，越來(lái)越多的中小型鐵盒包裝印刷企業(yè)開(kāi)始采用或者考慮采用國(guó)產(chǎn)UV-LED設(shè)備，再加上其巨大的成本優(yōu)勢(shì)，UV-LED技術(shù)即將大放溢彩，必將成為一種創(chuàng)新的節(jié)能與環(huán)保方式。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，UV-LED印鐵技術(shù)在我國(guó)鐵盒包裝行業(yè)中必將大放異彩。