11.2.2 红外(IR)干燥
红外干燥装置通常用IR干燥装置表示。红外干燥主要是通过红外线辐射产生热量,同时加热油墨和承印材料。加热使油墨粘度降低,加快油墨的渗透速度;温度的提高使油墨的氧化结膜作用加快,进一步加快油墨干燥速度。在干燥装置的最大能量和印刷油墨的最大渗透性相一致时,则能获得最好的干燥效果。
红外干燥效果还与红外辐射的波长有关。用于油墨干燥的电磁辐射波谱如图11-10所示。当红外辐射波长范围与油墨连结料吸收的波长范围相同时,效果最好。胶印红外干燥常使用短波和中波。短波(0.8~2μm,相当于2700~1500℃的电炉丝温度)辐射主要渗透到纸张。中波(2~4μm,相当于1500~750℃的电炉丝温度)主要加热油墨层上面的空气。试验表明,采用短波或中波红外干燥,印刷油墨可以获得最好的吸收,短波干燥的辐射效率更高。由于长波干燥效率低而不适宜胶印使用。
图11-10 用于油墨干燥的电磁辐射波谱
由于红外干燥无溶剂挥发,油墨光泽较差,但红外干燥加快油墨的吸收,因此油墨密度可以很高。
红外线干燥装置一般有专门配套的厂商生产,但近年来一些印机制造商也不断推出自己生产的配套干燥装置。制造商推出自己开发的配套干燥装置,主要是满足不同用户的各种需要,提高干燥装置的灵活性,使干燥装置更加适应自己生产设备的需要;另外是为了使干燥装置的各主要参数,能在控制台显示器上显示并且易于控制。
从2003年开始,高宝公司开发自己的干燥装置。高宝公司的Varidry干燥系统中,常规使用的红外干燥器,采用的是Heraeus的双灯管碳红外线(CIR)干燥器,如图11-11右图所示,有两根平行碳丝灯管。碳丝被加热到1200℃,其产生的热量全部被灯管内的黄金衬里反射出来。高宝公司还可以提供短波(SIR)和快中波(FMIR)干燥器。CIR、SIR、FMIR三种干燥器的功率已经标准化了,它们对水性上光的干燥效果见图11-12。从图11-12表明CIR干燥装置以最小的能量输入(1200℃),实现了最好的干燥效果(图中阴影部分表示的是水被汽化情况)。在一些特殊情况下,可以使用快中波双灯管干燥器(FMIR),或复合型干燥器(一个碳和一个短波部件的双灯管干燥器)。合理地选择红外灯管,并配备经过优化设计的热风烘干气刀(见图11-11左图),可以使全张机和翻转双面印不必降低速度就可以保证油墨干燥。
红外线干燥强度(S)根据测量纸堆温度高低调整。干燥器的相关参数在控制台的显示屏上显示,以方便操作者监控。
使用红外干燥装置应该注意以下问题。
图11-11 高宝热风烘干气刀(左)和CIR干燥器(右)
图11-12 高宝红外线干燥器效果
SIR—短波干燥器 FMIR—快中波干燥器 CIR—双灯管碳干燥器 T—烘干温度 λ—波长 α—水性上光热量吸收率 S—烘干强度
(1)配备排风装置 红外干燥装置发出热量,在加速油墨干燥的同时,对印张、印刷机和环境都会产生一定影响,需要配备排风装置把热量排出或循环再利用。
(2)合适的加热温度 温度太低起不到应有的作用,太高又会影响印张变形和画面质量。加热温度应该根据承印材料的性能、质量要求、印刷速度等确定,绝对不能超过承印材料所允许的加热温度。通常涂料纸干燥温度在35~400℃,胶版纸干燥温度在40~450℃。
(3)灯管选用 灯管的长度应该与印张的干燥宽度相一致。功率大小取决于纸张特性、厚度、画面墨量、质量要求,以及印刷车间的温度和湿度等。