Прогресс технологии: UV vs LED лампы

Согласно исследованию аналитического агентства Smithers Pira, объемы струйной печати предположительно возрастут на 12,7% в год и на 8,7% в денежном выражении в период с 2016 по 2021 годы.

Экономические преимущества струйной печати по сравнению с аналоговыми цифровыми технологиями стимулируют непрерывный прогресс в этой области. Поэтому производители печатающих голов, чернил и поставщики расходных материалов и оборудования для печати ежегодно вкладывают сотни миллиардов долларов инвестиций в развитие отрасли ежегодно.

На современном полиграфическом рынке активно используются сольвентные, водные и УФ-отверждаемые чернила. Постепенно рынок сольвента уступает долю рынка водным и УФ-отверждаемым чернилам, спрос на которые постоянно растет. Не в последнюю очередь это связано с тем, что струйная печать нашла свое место в промышленности: печать по текстилю, керамической плитке, производство декоративных элементов, 3Dпечать и производство электроники. Разработки в конкретных практических областях применения стимулируют дальнейшее совершенствование технологии.

UV LED отверждение – это будущее УФ печати

По мнению A&E Magazine, UV LED отверждение – это будущее УФ печати. К 2016 году такие мировые гиганты, как Mimaki, DirectColorSystems, Roland, IQDEMY включили в линейку продуктов УФ принтеры с UVLED системой отверждения. Тем не менее споры вокруг UVLED систем отверждения продолжаются. Предлагаем изучить таблицу, которая была размещена несколько лет назад на сайте одного из производителей принтеров с системой отверждения УФ лампами. Таблица дополнена столбцом справа, где описана динамика улучшения тех или иных параметров за последние годы.

Параметр UV–lamp UV–LED (2007 год выхода статьи) Показатели UV–LED 2016 года Стоимость чернил Ниже Выше В зависимости от производителя – либо не отличается цена, либо находится в пределах 100 р Стабильность чернил при печати Высокая Низкая Высокая благодаря усовершенствованию формулы чернил Реальный срок годности чернил 12–18 месяцев 3–12 месяцев 12 месяцев - стандартный срок годности чернил. Альтернативные предложения по чернилам Много Мало Практически каждый производитель чернил сегодня имеет в линейке UV LED чернила Мощность Ламп От 60 до 240 Вт/см2 1.2–2–4–8 Вт/см2 До 8 Вт/см2, достаточное значение для отверждения современных UV LED чернил Чувствительность к солнечному УФ–свету Слабая Очень сильная В данном случае, видимо, имеется в виду выгорание чернил. Производители дают гарантию до 5 лет на цветостойкость. По факту, в зависимости от места расположения запечатанной поверхности, цвет может сохраняться до 15 лет. Адгезия к материалу Высокая Низкая Высокая, в связи с усовершенствованием формул праймеров и самих чернил. Полученный отпечаток визуально Матовый, полуглянцевый, Глянцевый Только глянцевый Матовая, полуглянцевая поверхность также, как и в случае чернил для UV ламп, достигается за счет использования лака, который успешно используется и в LED технологии. Возможность создания специальных эффектов печати Да Нет В настоящее время успешно получаются различные специальные эффекты: рельеф, матирование, стерео–варио, триплекс и т.д. Тип полученного отпечатка на ощупь Сухой Мокрый, Липкий Сухой при использовании чернил для UV LED. При примерении УФ-чернил с LED отпечаток, действительно, полимеризуется не полностью и может сохранять липкость. Дополнительная сушка отпечатка Не требуется Необходима Не требуется в связи с усовершенствованием компонентов чернил. Оттенок белого цвета Белый Серо–Синий В современном белом для UV LED используется диоксид титана, дающий чистый белый цвет без оттенков. Скорость печати Высокая Низкая Аналогична к принтерам с UV лампами. Дополнительное оборудование Нет Да (помпа при водном охлаждении) Для принтеров с UV лампами требуются экраны, для UV LED – система охлаждения, но она всегда встроена в принтер и является его составной частью, а не дополнительным оборудованием. Энергопотребление Больше Меньше Низкое. Экология Среднее воздействие Маленькое воздействие Минимальное.

Сравнительная таблица текущих параметров UV ламп и UVLED блоков:

Параметр UV лампы UV LED блоки Уровень излучения Излучает озон, на протяжении работы несколько пиков активности 1 пик – 385 нм Экологичность Сильное воздействие из-за выделения тепла и озона Не оказывает влияния на окружающую природу Температура элементов при работе До 500 градусов С 36 градусов С Используемые для работы материалы Только материалы, не подвергающиеся деформации под воздействием температуры. Любой материал без ограничений Энергопотребление Высокое Низкое Время, необходимое для начала работы 2-3 минуты Готов сразу при включении Срок жизни От 600 до 1000 часов От 40 000 до 100 000 часов в зависимости от LED блока КПД 1% 15%

По сравнению с УФ лампами у светодиодов первое и главное преимущество – концентрация генерируемого излучения в узкой области спектра. UV LED имеет более узкий диапазон: от 355 до 415 нм.

Более высокий КПД преобразования электрической энергии в световую: КПД светодиодов составляет до 15%, УФ ламп – около 1%. При использовании УФ-ламп, оставшуюся энергию нужно «куда-то девать», снабжать принтер системой охлаждения, но даже при ее применении существуют ограничение на применение термочувствительных материалов для печати.

В случае со светодиодами лишняя энергия тоже выделяется в форме тепла. Но из-за меньшей входной мощности, его существенно меньше, система охлаждения может быть воздушной существенно упрощает конструкцию, нет необходимости в сложной электронике зажигателя и изоляции, необходимой для УФ ламп.

Кроме того, светодиодные лампы не требует времени на охлаждение и прогрев, что позволяет повысить скорость производственного процесса и избавиться от шторок, которыми необходимо оснащены принтеры на УФ-лампах.

Еще пару лет назад, в результате работы светодиодов интенсивность не превышала 4 Вт/см2. Для поверхностного отверждения это минимально приемлемое значение. Но сейчас компания DPS Innovations представляет LED–блоки, где интенсивность достигает 8 Вт/см2, а вскоре появятся модели в 12–16 Вт/см2. Более того, за счет определенной компоновки матриц можно получить плотность потока излучения 50 50 Вт/см2, что позволяет окончательно снять вопрос о недостаточной интенсивности светового потока LED ламп.

Среди других преимуществ светодиодов – срок службы. Срок службы светодиодов в пять раз больше, чем у УФ-ламп, что существенно снижает затраты на владение печатным оборудованием. Так, итоговая стоимость LED блоков по сравнению со всеми комплектами ламп использованных за срок работы LED блока, будет в 3–5 раз меньше!

В чем сила? В правильных чернилах!

Для принтеров с LED отверждением подходят как специализированные чернила, созданные для них, дак и универсальные – подходящие для ртутных ламп и LED. Они не отличаются по цветовой гамме, стабильности, адгезии и стойкости к дневному свету от чернил для УФ-ламп, ключевое отличие состоит лишь в том, что для полного отверждения они требуют до трех раз меньше энергии, благодаря введению в рецептуру специальных смол, мономеров, олигомеров, фотоиницаторов. Если же попытаться использовать с LED системой чернила, которые созданы только для УФ, то вы можете столкнуться со всеми негативными последствиями, перечисленными выше: липкость отпечатка, необходимость в дополнительной сушке, нестойкость изображения.

Если вы только прицениваетесь к покупке принтера, то при сопоставлении различных моделей следует обратить внимание на количество установленных светодиодных матриц. Размер группы светодиодов зависит от ширины и скорости печати, чем длиннее и медленнее принтер, тем меньше его светодиодная группа, чем он быстрее, тем выше количество матриц и соответственно цена.

Тип светодиодной матрицы – это еще один фактор, существенно влияющий на цену принтера, наиболее эффективно чернила отверждаются излучением из- дальней части УФ-спектра, но такие светодиоды существенно дороже.

Подводя итог нашему небольшому обзору, можно заключить, что на текущем этапе развития технологии инвестиции в покупку принтера со светодиодной системой отверждения чернил окупаются следующими преимуществами:

• упрощение конструкции принтера, за счет снижается его себестоимость
• удешевление эксплуатации такого принтера, в том числе и за счет расходов на оплату электроэнергии.
• снижение затрат на сервисное и техническое обслуживание за счет более долгого срока службы и большей надежности технологи
• возможность наносить печать на термочувствительные материалы, что расширяет ассортимент оказываемых полиграфических услуг.

Пока модули LED обходятся дороже, но в горизонте долгого планирования эти инвестиции оказываются оправданными, они постепенно расширяют сферу своего присутствия - уже существует множество примеров успешного использования их в системах струйной, флексографской, трафаретной и офсетной печати.

Затраты постепенно снижаются, существовавшие еще несколько лет назад проблемы с химическим составом чернил, производительностью решаются, за последние несколько лет технология LED отверждения шагнула далеко вперед и еще имеет потенциал совершенствования, так что приобретение подобного оборудования оказывается оправданным в долговременной перспективе, так как предлагает дополнительные возможности и преимущества.

У вас уже есть принтер с LED системой отверждения чернил? Присмотритесь к UV LED чернилам IQDEMY: