Отраслевой журнал
В настоящее время светодиоды можно расценивать как наиболее энергоэффективные источники излучения и как самую простую и самую прогрессивную из всех существующих систем отверждения УФ-чернил.
Уже почти полвека одной из составляющих технологии УФ-печати является горячая ртутная лампа, помещенная в светоотражающую мембрану, которая установлена на печатную машину или же в блок ее печатающих головок, в зависимости от способа подачи носителя. На заре появления УФ-печати материалы, чернила и технологии не были такими удобными в использовании, как сегодня. И многие производители печатных станков с опаской относились к распространению новой технологии, отдавая предпочтение проверенным разработкам, субстратам и чернилам, не отличавшимся особой экологичностью (которой, к слову, в наши дни уделяется повышенное внимание).
Со временем, несмотря на некоторые оговорки, упаковочная промышленность начала использовать УФ-краски и лаки, а технологические компании подошли к созданию более мощных и долговечных ламп. Производители смягчали коррозионное воздействие чернил, используя различные типы резин для уплотнений и втулок, призванных выдерживать действие не только химикатов, но и высокого температурного воздействия от включенной УФ-лампы.
Для успешного развития применения LED-технологии, что в первую очередь подразумевает расширение вариантов субстратов и подложек, сначала необходимо решить проблему с теплом, которое генерируется лампами вместе с озоном — нежелательным побочным продуктом на выходе. Поскольку мощность лампы увеличилась с 30 - 40 Вт/кв. см до нынешних 120 - 160 Вт/кв. см, в некоторых случаях воздушное охлаждение уступило место водяному. Соответственно, появилась возможность отключения ламп одновременно с введением режимов ожидания, главная цель которых — уменьшить количество энергии, требуемой для питания лампы.
«Сегодня, благодаря инновационным разработкам в области химии отвердителей, резервная мощность УФ-ламп принудительно снижена фактически до 30% от полной мощности,— замечает Кирилл Клочков, руководитель направления исследований и разработок компании CMYK ENGINEERING. - И это именно то, что необходимо для светодиодных УФ-систем, которые включаются мгновенно и могут даже выключаться между печатью листов. Однако, несмотря на это и другие преимущества светодиодной технологии, в отличие от индустрии цифровой печати, в полиграфической промышленности по-прежнему доминирует отверждение красок ртутными УФ-лампами».
Кирилл Клочков — разработчик химической формулы УФ-чернил марки Lipla, пожалуй, одного из наиболее популярных брендов УФ-чернил, отверждаемых с помощью светодиодов, среди поставщиков услуг в области цифровой УФ-печати высокого разрешения на российском рынке. Lipla — яркий пример коллаборации, где производителем состава является один из крупнейших заводов Европы, а его разработчиком — руководитель компании, обладающей огромным опытом в области цифровой УФ-печати. При этом на следующем этапе CMYK ENGINEERING инвестировала в технологии проектирования светодиодных модулей, результатом чего на прошедшей выставке ISA Sign Expo в апреле 2017 года в Лас-Вегасе (США) стала демонстрация первого в мире интеграционного plug-and-play-кита на базе принтера Oсе Arizona 480. Было представлено коробочное решение, способное полностью заменить обычную систему УФ-отверждения на светодиодную в течение 5 минут. Эта инвестиция играет важную роль в развитии технологии цифровой УФ-печати.
Кирилл Клочков, возглавляющий подразделение, говорит: «Мы продолжаем работать со всеми разновидностями УФ-излучения, но пытаемся активно внедрять и продавать идею LED-отверждения конечным пользователям. Цель — сделать возможным использование наших технологий на любом УФ-принтере. Мы хотим, чтобы люди осознали, что у LED-технологий есть преимущества, и их очень много. Сейчас, по оценкам различных экспертов, на долю LED приходится лишь 10% бизнеса, и нормой является установка светодиодных систем на новые печатные машины, а не модернизация существующих. Главное при использовании светодиодов — это контроль над температурой, обеспечивающий стабильное качество печати на выходе. Необходимо обеспечить свободу в работе с теплочувствительными субстратами и получить значительную экономию электроэнергии как маленький, но приятный бонус. Ряд экспертов соглашаются с тем, что в долгосрочной перспективе светодиоды в конечном итоге станут универсальным решением, хотя сегодня сделать такой выбор не просто».
Эволюция классической цифровой УФ-печати обусловлена поиском пути повышения эффективности ртутных ламп. Кирилл Клочков объясняет: «Проблема с классическим ультрафиолетом заключается в том, что только очень небольшая часть мощности лампы находится в спектре, который воздействует на химический состав чернил. Производители на протяжении многих лет искали способы увеличения активности короткой волны. Это почти невозможно из-за физики ртутных ламп: любая добавка в лампе использует более короткую длину волны для увеличения длительности воздействия. Это означает, что путем добавления различных гидридов металлов к ртутной дуговой лампе среднего давления можно получить улучшенные сигналы на выходе в длинноволновом диапазоне».
Логика процесса отверждения чернил светодиодами идентична с работой УФ-лампы: фотоинициатор вступает в химическую реакцию с чернилами или лаком, улавливая пигменты внутри и выдавая на выходе сухой отпечаток. Поскольку затраты на химию упали, появилась возможность собрать систему, используя маломощные лампы и тратя при этом значительно меньше энергии. Отрицательная сторона — повышение стоимости фотоинициаторов, чувствительных к чернилам. За примерами далеко ходить не надо. Известно, что есть производители оборудования для цифровой УФ-печати, крайне не заинтересованные в развитии LED-систем отверждения чернил, поскольку это увеличит себестоимость производства оригинальной краски и в то же время снизит прибыль от ее продаж.
LED-чернила по-прежнему дороже обычных УФ-чернил и значительно дороже, чем семейства чернил, пригодных для классической крупнокапельной УФ-печати. Это - огромное препятствие для принятия технологии отраслью в целом, где себестоимость печати играет важную роль. И все же, согласно результатам использования светодиодов в коммерческой печати, дополнительные затраты на чернила компенсируются множеством факторов:
• оборудование меньше времени находится в режиме ожидания;
• снижается потребление энергии;
• снижаются общие затраты на замену ламп;
• печатающие головки служат значительно дольше ввиду отсутствия агрессивной химии в составе чернил;
• портфолио материалов значительно расширяется за счет термочувствительных носителей.
Кроме того, классические ртутные УФ-лампы генерируют озон - вредное, высокотоксичное вещество, и потому помещение с печатными устройствами нуждается в специальном оборудовании для удаления озона из производственной среды. С другой стороны, отверждение УФ-чернил с помощью ртутных ламп - это зрелая технология с относительно низкой стоимостью.
Примечательно, что уже более шести лет назад появилась новая разновидность отверждения УФ-чернил, получившая название одноламповой технологии. Ее разработала компания Komori для удовлетворения потребностей японского рынка. Эта технология получила широкое распространение в результате землетрясения 2011 года, когда правительство Японии ввело энергосберегающие требования для всех предприятий. Впоследствии другие представители печатной индустрии предложили свою модификацию одноламповой технологии. Лампа была легирована путем добавления соединений железа, в результате чего удалось достичь примерно трехкратного увеличения мощности на требуемой длине волны. Тем самым трехламповую систему можно заменить одной лампой нового типа, что позволит сэкономить примерно 60% электроэнергии по сравнению с использованием классической ртутной УФ-лампы. При этом обеспечивается то же самое полное отверждение, которого достигали бы три ртутные лампы мощностью 120 Вт/кв. см. В то же время генерируется меньше тепла, и, поскольку акцент делается на УФ-излучение с длинной волной, не будет выпуска озона, что упрощает пользователям установку оборудования. Отсутствие тепла, достигающего материала, означает, что могут быть запечатаны термочувствительные, не впитывающие краску материалы.
С другой стороны, себестоимость системы и стоимость чернил вырастают. Со временем, конечно, цены упадут, но, поскольку некоторые компоненты все равно дороги, они никогда не достигнут стоимости УФ-чернил, отверждаемых традиционным способом. За лампами необходимо будет следить на предмет любого ухудшения качества печати на выходе (что происходит в случае с эксплуатацией оборудования, оснащенного классической системой УФ-отверждения). Срок службы нового типа ртутных ламп также, вероятно, будет ниже, но предсказать, насколько, невозможно.
На фоне всего этого светодиоды можно расценивать как наиболее энергоэффективные источники излучения и как самую простую и самую прогрессивную из всех существующих систем отверждения УФ-чернил. Этому способствует постоянное развитие диодов, поскольку от года к году они выигрывают в мощности и при этом становятся дешевле. И хотя в настоящее время светодиодная система остается наиболее дорогим вариантом для фиксации УФ-чернил на носителе, светодиоды способны прослужить дольше, чем непосредственно само печатающее оборудование. Ключевое преимущество диодного подхода заключается в том, что больший процент входящей энергии преобразуется в мощность УФ-излучения, при КПД, достигающем около 20% по сравнению с 4% у классических ртутных УФ-ламп.
«Светодиоды – это оптимальное решение для отверждения УФ-чернил, — отмечает Кирилл Клочков. - Единственной проблемой при их использовании является отвод тепла с задней части кристаллов. В то время как излучаемый светодиодами свет генерирует очень мало или вообще не выделяет тепла, соединители на задней панели производят тепло, которое должно быть устранено. Это означает, что для всех светодиодных систем требуется хорошо спроектированная система охлаждения, чтобы постоянно поддерживать оптимальную температуру для работы светодиодов. Если эта температура повышается, мощность на выходе и срок службы LED-системы значительно уменьшаются. Когда речь идет о том, что же лучше – ртутные лампы или светодиоды, выбор зависит от потребностей и запросов пользователя. Поэтому если обрабатываются очень чувствительные к нагреву материалы, а низкое энергопотребление при эксплуатации печатных машин является фактором первостепенной важности и может быть компенсировано высокими первоначальными капитальными затратами, то УФ-принтер со светодиодной системой отверждения чернил – идеальное решение, отвечающее этим требованиям».
Количество просмотров: 1475
