高圧水銀有電極ランプとUV LED硬化技術の比較表

UVLED硬化をお客様のフレキソ印刷プロセスに検討する際、従来の高圧水銀有電極UV硬化技術と比較すると参考になります。以下の表は、UVランプの特徴に関する一般的かつ特定の比較で、UV硬化技術の簡潔かつ簡単な比較と、代表的なナローウェブのフレキソラベル、タグ、フレキシブル包装プロセスにおけるUVランプ特性とプロセス設計上考慮する点をまとめたものです。

注記の列には、プロセス開発または設計エンジニアのための追加の関連情報や考慮すべき点、アドバイスが記載されています。


高圧水銀有電極ランプ

UV LED

注記
技術特性

有用寿命(時間)

500~3,000*

10,000時間以上

全てのUVランプは時間と共に劣化するため、適切に硬化できる状態で、期待される運転が可能な時間である「有用寿命」を理解することが重要です。*有電極ランプの寿命は、ランプが狭い動作温度範囲に保たれない場合、またON/OFFサイクルによって、著しく短縮されます。有電極ドーピングランプは、高圧水銀有電極ランプの寿命より短くなります。

冷却要件

外部ファン:
複雑で非常に重要

内蔵ファン:
シンプル

全ての型式に水冷方式が使用されます。一般的にUV-LEDシステムは、従来のUVシステムよりも冷却量が約10倍程度少なく、UV LEDシステム「Semray」に採用されているような動的冷却では、寿命が長く最適な状態で作動します。

消費エネルギー

多い

少ない

UV-LED硬化システムは、従来のUVシステムより30 ~ 70%省エネルギーになります。

ランプ出力

80~320W/cm

8 - 22 W/cm2

これは硬化システムの分類に関する一般的な表示ですが、基材に達するUVエネルギーを示すものではありません。. 有電極およびマイクロウェーブシステムについては実際の入力電力にあたります。UV-LEDについては、一般的に照射面におけるピーク照度を示します。UV硬化システムのエネルギー密度の定格には標準はなく、ユーザーは試験を行うか、あるいは各メーカーからデータを入手する必要があります。
技術資料: UV硬化における従来のUVランプシステムとUV-LEDランプシステムの比較

出力される波長

広域
短波長及び長波長、
ドーピングランプ

狭域、ほぼ単一、
365、385、又は395nm

UV発光スペクトルと塗料の吸収スペクトル域が一致している必要があります。これは通常、塗料メーカーから入手できます。UV-LEDの長波長発光はラミネート接着剤とPSAに理想的ですが、ハードコートの表面硬化には難しい問題です。

ランプの長さ

2.794mまで

ワイドウェブに及ぶ特注アレイの長さ
又は複数モジュールセグメント

長尺の有電極ランプは、ランプの湾曲防止のため、少なくとも毎週回転させる必要があります。モジュール式UV-LED硬化システム「Semray」は、UV-LED技術が進展するにつれ、様々な波長に迅速に変更することができ、アップグレードにあまり費用がかかりません。
写真:バックプレーンに接続されているUVセグメント

調光

38~100%、ステップ又は連続

30~100%連続

制御はプロセスの柔軟性と一貫性を向上するため、通常全体のコーティングラインと連動しています。電源技術はUV LEDシステム「Semray」に見られるように、スマートで自己監視の動的制御を含み、急速に進歩しています。

ウォームアップ時間

~5分

0

UV-LEDの瞬時ON/OFF機能は、有電極ランプよりはるかに優位性があるため、ライン稼働率と生産効率の向上につながります。

再起動時間

長い、シャッターの使用必須

0

生産中の予期せぬライン停止や経時変化は、UV-LEDでは起こりません。シャッターが壊れる心配もありません。

水銀

使用

不使用

UV-LEDを使用することによって、作業環境がより安全になり、生産プロセスはより持続可能になります。

オゾン

発生する

発生しない

短波長UVエネルギーはオゾンを発生させます。UV-LEDは短波長の発光がないため、オゾンの発生はなく、より安全な作業環境と、より持続可能な生産プロセスが可能になります。

重量

重い

軽い

UV-LEDのユニットは軽量で、架台とUVライトシールドも非常に軽いです。

形状

大型

小型

UV-LEDは非常にコンパクトなので、既存フレキソ印刷機への組み込みは容易で、既存の有電極ランプとの併用も可能です。UV LEDを用いれば、大型な冷却装置、排気ダクト、外部ファンは不要です。

オプティクスの出力戦略

内部の放物線型リフレクター、
および平行リフレクター

様々なマイクロオプティクス、
又は放射光集光のための外的手段

UV-LEDは、エネルギーが全て前向きに出力されるため、内部リフレクターが不要です。UV-LEDの中には、より良い制御と基材への出力を上げるため、外付けミラー、ガラスロッドなど、あるいは内部のマイクロオプティクスを内蔵しているものもあります。
図:ヘレウスのUV LEDマイクロオプティクス

プロセス設計の検討事項について

光源距離

100mm以上

5mm~20mm

UV硬化システムの表面から基材表面までの距離のこと。基材に達するUVエネルギーは、光源距離が離れるほど著しく低下し、エネルギーを照射窓から大きな射出角で発光するUV-LEDシステムも同様です。SemrayはUVの放射光を集光するためにマイクロオプティクスを採用しています。これにより、基板に到達するUVエネルギーの低下を抑えつつ、長い光源距離を達成することができます。これによって照射窓の汚れを少なくし、その結果可能時間を増やすことができ、安定したフレキソ印刷プロセスを得ることができます。
図:ヘレウスのUV LEDマイクロオプティクス

ワイドウェブに合わせたランプ幅に対する均一性

ランプの劣化とともに低下

最良

有電極ランプのエージング現象であるランプ端部の黒ずみが生じると、ランプ両端、つまりフレキソ印刷の幅方向に対する照度が低下し、均一性が低下します。Semrayはマイクロオプティクスを用いているため、光源距離が離れていても、高エネルギー密度を維持するとともに、均一性を向上します。特にSemrayには、自己監視センサーが付いており、LEDを調整し一貫したエネルギー出力を維持します。
図:UV LEDの均一性

安定性と信頼性

良好

最良

特に、ラミネートやPSAのようなドープランプを使うプロセスでは、出力と波長が変化し、硬化状態が安定しない原因となる有電極ランプと比べると、UV-LED硬化は、より安定性の高いUVエネルギーと波長出力、高いプロセスへの信頼性があります。


メンテナンスコスト

一番高い

一番低い

メンテナンスコストの削減はメンテナンス作業と消耗品という観点だけでなく、UV-LED硬化で可能になる ダウンタイムの低減 においても重要になります。Semrayの基板に取り付けられた診断機能と モジュール は、迅速なトラブルシューティングを可能にし、保守によるダウンタイムも少なくします。

原価

一番低い

一番高い

UV-LEDシステム自身の原価は高いのが通例ですが、ブロア、ダクト、ライトシールドといった設備費は極めて安価です。原価は総所有コスト(下記参照)、生産効率と結果として得る売り上げの増加に対し比較されるべきです。

総所有コスト

一番高い

一番高い

V-LEDの総所有コストは、少ない保守、省エネルギー、低い消耗品のコストと性能のアップグレードに基づき一番低いです。UV-LED技術は急速に進展するため、総所有コストはより安価でアップグレードが容易なシステムに依存しています。モジュール式でプラグ&プレイのSemrayは、簡単で安価なアップグレードが可能です。
図:プラグ&プレイのセグメント

熱に敏感な基材に対する照射

良好

最良

UV硬化は、熱乾燥/硬化プロセスよりも低熱性であると考えられています。UV-LED硬化は、従来のUV硬化では不可能な、熱に敏感な基材の硬化が可能です。その結果、新しい製品へのUV硬化が可能になり、新しい市場でフレキソ印刷の能力を広げることになるかもしれません。

塗料入手の可能性

十分に入手可能、多くの塗料あり

ラミネート接着剤とPSA、
他の塗料に広がる可能性あり

UV-LEDのインキは、ローマイグレーションの食品包装インキを含め、多くのフレキソインキサプライヤーから入手することができます。OPVやPSAも入手可能で、より普及しています。


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