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uv技術(shù)[共24頁(yè)]

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1、E可見(jiàn)光(Visible light),波長(zhǎng)為400—760 nm   紫外線(UV)用于工業(yè)生產(chǎn),一般使用的是長(zhǎng)波UV(UV—A)。 紫外線固化原理:   紫外線光(UV)固化是利用光引發(fā)劑(光敏劑)的感光性、在紫外線光照射下光引發(fā)形成激發(fā)生態(tài)分子,分解成自由基或是離子,使不飽和有機(jī)物進(jìn)行聚合、接技、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)達(dá)到固化的目的。 紫外燈的紅外輻射的處理方法   紫外線高壓汞燈將60%的總功率轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外輻射,燈管表面溫度可升到700-800℃。為了避免材質(zhì)過(guò)熱,紫外光固化裝置中采用高功率燈和多燈系統(tǒng)受到重視,因此裝置中一般要采取多種措施來(lái)冷卻燈管、反射燈罩以及基材。在用于光

2、固化涂料時(shí),要設(shè)法調(diào)節(jié)好溫度,一方面要避免材質(zhì)過(guò)熱,另一方面又要使涂層溫度有所升高,升高溫度有利于固化反應(yīng)?,F(xiàn)常用辦法有三種,其一、風(fēng)冷卻,這種方法是現(xiàn)今應(yīng)用最多的方法,成本較低;其二、水冷卻,在燈管外加裝水套,該方法效果好,但成本較高;其三、加裝光學(xué)片,將紅外輻射與固化物隔離,適用于易變形產(chǎn)品。 反射燈罩的作用   加裝反射燈罩,可充分利用UV燈的強(qiáng)度到固化物件表面,反射罩的反光效果,直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量,瑞昌UV變壓器公司所生產(chǎn)的反射罩內(nèi)部加裝進(jìn)口鋁合金全鏡面反光片,比普通反光片反光效果要提高40-50%,能將UV燈95%以上的UV光反射到產(chǎn)品表面,提高工作效率。 影響紫外輻射深層固

3、化的幾個(gè)因素   UV涂料經(jīng)紫外光輻射后光引發(fā)劑被引發(fā),產(chǎn)生游離子基或離子,這些游離基或離子與預(yù)聚體或不飽和單體中的雙鍵起交聯(lián)反應(yīng),形成單體基因,這些單體基因開始連鎖反應(yīng)生成聚合體固體離分子,一個(gè)完整的固化過(guò)程結(jié)束。下面談?wù)動(dòng)绊懫渖顚庸袒膸讉€(gè)因素。   一、 紫外光能量的影響   紫外輻射的深層固化,主要條件是分子必須吸收具有足夠能量的光量子后成為激發(fā)分子,分解成自由基或是離子,使不飽和有機(jī)物進(jìn)行聚合、接枝、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng),達(dá)到固化的目的。   其中供給的UV涂料中光引發(fā)劑的紫外光能量超過(guò)或不足其所需要能量 如:    1、 已知光引發(fā)劑需要的紫外光能量為確保徹底固化,供給的能

4、量科學(xué)合理地大于其所需的能量屬正常。    2、 不知光引發(fā)劑需要的紫外光能量,盲目地超量供給,這種做法不僅浪費(fèi)能源,還會(huì)引起過(guò)量固化的      負(fù)效應(yīng),如爆聚、反固化反應(yīng)等。    3、 紫外光能量不足時(shí),則紫外光的能量一定要適中,即不能過(guò)量也不能不足,已免造成無(wú)法完全固化。   二、 UV涂層厚薄的影響   UV涂層的厚薄對(duì)紫外固化的效果起著關(guān)鍵的作用,涂層過(guò)厚,在同樣功率光源的照射下干燥時(shí)間相對(duì)長(zhǎng),一方面影響UV涂料的干燥,另一方面會(huì)使基材表面溫度過(guò)高,導(dǎo)致基材變形;涂層過(guò)薄,會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品表面光澤度差。另UV涂層的厚薄的涂料的色相、溫度、固化速度、基材表面等不同條件下需適當(dāng)

5、進(jìn)行調(diào)配。   三、 固化距離的影響   紫外燈和反光罩與被照物表面的距離在7-8㎝為最佳固化距離(紫外能量最強(qiáng)),但根據(jù)固化基材的不同,一般距離在10-15㎝左右。距離過(guò)低,因紫外燈表面溫度很高,基材遇熱變形;距離過(guò)高,紫外能量小,基材表面不干發(fā)粘,固化距離一定要跟基材、涂料、燈管功率等適當(dāng)調(diào)整。   四、 固化速度的影響   根據(jù)基材、涂料、固化距離等不同,適當(dāng)調(diào)整設(shè)備固化速度,固化速度過(guò)快,基材表面UV涂料發(fā)粘或表面干而內(nèi)不干;運(yùn)行速度慢,基材表面會(huì)老化。   五、 工作環(huán)境的影響   UV涂料因溫度原因粘度變化很大,所以應(yīng)調(diào)整室溫,一般15-25℃較合適,并且注

6、意印刷時(shí)不能受到直射陽(yáng)光的照射。   綜上所述:在實(shí)踐過(guò)程中,應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),根據(jù)實(shí)際情況靈活掌握,使其具有較好的印刷適性。 產(chǎn)品故障原因 故障現(xiàn)象 可能原因 處理辦法 1 UV燈不亮或自熄 1.UV燈老化 2.風(fēng)冷不夠 3.電源電壓低于10% 更換UV燈疏通風(fēng)管、 清理風(fēng)機(jī)風(fēng)輪雜物 提高電壓 2 UV燈亮度不足 紫外燈老化 更換UV燈 3 UV涂料固化不完全或完全不干 1.燈管功率密度小 2.UV涂料光引發(fā)劑不足 3.固化時(shí)間短或環(huán)境溫度低 4.燈與物件距離太遠(yuǎn) 更換大功率UV燈管 換UV涂料 加長(zhǎng)固化時(shí)間 提高環(huán)境溫度調(diào)整距

7、離 4 新燈啟動(dòng)不亮或閃爍不定 燈管電壓過(guò)高與變壓器不匹配 測(cè)量燈管功率與相關(guān)參數(shù) 5 燈管使用變形 設(shè)備風(fēng)冷不好,表面溫度過(guò)高 加大設(shè)備風(fēng)冷系統(tǒng) 6 炸燈 1.燈管工作電流過(guò)高 2.燈表面有污物或在高溫濺上污物 3.虛接 4.短路 5.電源電壓不匹配 更換燈管 注意燈管表面清潔 重新接好; 重新接好; 重新選擇正確電壓 7 變壓器溫度高 1.電源電壓高于10% 2.機(jī)器周圍通風(fēng)差 降低機(jī)器輸入電壓,加強(qiáng)通風(fēng) 清理疏通機(jī)器周圍環(huán)境 8 燈脖子炸壞 電流過(guò)高或燈頭虛接 更換燈管 9 燈頭炸掉或溶化 設(shè)備風(fēng)冷不好,表面溫度過(guò)高 加

8、大設(shè)備風(fēng)冷系統(tǒng) 10 燈亮度過(guò)高 1.變壓器是否匹配 2.燈工作電流大,使變壓器過(guò)載運(yùn)行 測(cè)量 換燈或變壓器及鎮(zhèn)流器 二、UV油墨的特性 要使用平版UV印刷技術(shù)無(wú)法用一般的油墨,必需配合特定的UV油墨才可印刷,UV油墨的主要成分包含顏料(Pigment)、準(zhǔn)高分子(Oligamer)、單體(Monomer)、光起始劑(Photoinitiator)即增感劑、助劑(Filler)等。 印墨是直接影響UV印刷是否品質(zhì)良好的最關(guān)鍵因素。除了會(huì)影響色彩表現(xiàn)與色域等傳統(tǒng)的品質(zhì)因素外,印墨的印刷適性更影響被印物于印刷完成的印紋的附著力、強(qiáng)度、抗磨擦力等。 UV油墨有以下特性 (一)需

9、用紫外線光源照射才能干燥。 (二)在未照射前,在印機(jī)上或版上不會(huì)干。 (三)在墨罐中不結(jié)皮。 (四)在高溫高濕下會(huì)起變化,應(yīng)保存在20攝氏度以下。 (五)不能與一般油墨相混合使用。 (六)稀釋劑、清洗劑須用專用者或兼用者。 (七)UV油墨并非所有材質(zhì)皆通用,其附著性須依各別不同性質(zhì)油墨個(gè)別試驗(yàn)。 影響UV干燥的因素 (一)UV油墨的顏色 (二)UV油墨的厚度 (三)被印材質(zhì)種類不同 (四)機(jī)械速度的快慢 (五)UV反射罩種類 (六)UV燈管強(qiáng)度 三、UV被印物范圍 一般而言,UV并不是專應(yīng)用于平版印刷,它是一種以UV光源照射化學(xué)物,經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生膠合硬化,一般稱為

10、UV硬化,UV硬化可以使用于各種傳統(tǒng)的印刷版式,包含凸版、彈性凸版、平版、網(wǎng)版等印刷,因此UV技術(shù)可印刷范圍非常廣泛如紙張印刷、塑膠印刷、卷尺印刷、印刷電路板、鉻版印刷、電子零件印刷、金屬表面印刷、鋁箔面印刷等,幾乎可說(shuō)除了空氣和水無(wú)法印刷外,其余皆可印刷。 2]缺點(diǎn) 1、"視線所及″式的乾固:UV的產(chǎn)品通常只會(huì)在UV直接照射下乾固。2、對(duì)乾固含有顏料系統(tǒng)的困難:UV對(duì)穿透較厚和含有顏料的涂料有困難。一般而言,只有EB才有較好的效果,近期在化學(xué)和光能上的研發(fā),已使UV對(duì)產(chǎn)品的效果有所改進(jìn)。 3、原料價(jià)格過(guò)高:目前原料價(jià)格偏高是由於市場(chǎng)較小,

11、再加上高金額的研究費(fèi)用,才造成產(chǎn)品單位價(jià)格高於傳統(tǒng)性的產(chǎn)品。在此須注意,UV產(chǎn)品是百分之百的實(shí)體,而不像傳統(tǒng)性油墨、涂料和黏著劑含有揮發(fā)性溶劑。4、乾固設(shè)備[curingunit]:費(fèi)用過(guò)高基本設(shè)備投資價(jià)格高。 5、UV產(chǎn)品可能的危險(xiǎn)性:多數(shù)UV的產(chǎn)品在沒(méi)有乾固前,可視為皮膚刺激物。但是這些產(chǎn)品,由於揮發(fā)性低,在操作使用時(shí)若能保持穿戴護(hù)膚手套和護(hù)目眼罩的習(xí)慣,就會(huì)減少這類問(wèn)題。 6、黏固性不佳:一般而言,和傳統(tǒng)性產(chǎn)品相比,對(duì)一些物料包括鋼片和鋁片的黏固性不佳,作化學(xué)上的改進(jìn)和作後烘焙處理[post-Baking],可以消除一些黏固性不佳的問(wèn)題,同時(shí)也可降低在乾固過(guò)程中由於收縮[shri

12、nkage]所帶來(lái)的壓力[stress]。   叁、影響UV印刷品質(zhì)之因素探討 在印刷前需考慮的第一步,便是設(shè)計(jì)。而設(shè)計(jì)應(yīng)先想到印墨,因?yàn)槿魏斡∷⑵罚际怯∧诩垙埢蛩N承印材料的固化皮膜所顯示的效果。 一、油墨方面 [1]UV油墨保存期限不長(zhǎng):目前UV油墨保存期限都不長(zhǎng),原因是UV油墨較易產(chǎn)生膠化變質(zhì)的現(xiàn)象。 [2]UV油墨之墨膜厚度、透明度:油墨墨膜厚度太厚,也會(huì)影響UV光線照射的速度,造成油墨硬化不易。至於油墨之透明度,透明性的UV油墨要比不透明的UV油墨乾固快得多了。油墨中,UV光線照射的速度不但較快,同時(shí)也較均勻的關(guān)系,舉例:目前硬化速度最快的顏色,算是彩色四

13、色印刷中的藍(lán)色,其次是洋紅和黃色。黑色油墨的硬化速度十分的慢,最難硬化的要算是不透明的白色了。不但如此,不透明白色在UV光線的照射下,還會(huì)有發(fā)黃的趨向。 二、印機(jī)方面 在網(wǎng)版方面其版式依被印物之不同,而有不同之印機(jī)。[如圖2] 圖二 本文所探討的主要是網(wǎng)印平版。分開印前與印後,針對(duì)在印刷時(shí)可能發(fā)生之因素。 [1]刮刀 1、硬度刮刀刀面之硬度單位,一般用JIS[日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)]之硬度計(jì)來(lái)計(jì)測(cè)之。如刮刀刀面之硬度愈大,則刀面與版面之接觸愈小,所以適合印刷高者,切線較銳利細(xì)小,印墨較薄之印刷品。反之,刮刀刀面愈軟,接觸面積愈大,也就適合印墨量厚且粗獷、單調(diào)的印紋圖案。區(qū)分如

14、下:特軟45度至55度、軟性55度至65度、中等65度至75度、硬性75度至85度。 2、寬度簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),刮刀寬度必須大於印紋寬度且小於網(wǎng)框?qū)挾?,如此才能達(dá)到印刷要求。但是為要求品質(zhì),且減少印紋失真之產(chǎn)生,刮刀寬度之考慮因素,還是有其取決之依據(jù),就印紋寬度及網(wǎng)框?qū)挾戎?chǎng),分別討論。 A、以網(wǎng)框立場(chǎng)而言:當(dāng)然刮刀之寬度必須小於網(wǎng)框,才能進(jìn)行印刷。以理想的狀況來(lái)說(shuō),刮刀寬度是愈小愈好,也就是說(shuō)其刮刀之左右兩端與枉框之距離愈大愈好,因?yàn)樵谶@種狀態(tài)下網(wǎng)布在刮印之過(guò)程中,能柔軟的與被印物接觸,網(wǎng)布之伸張也較小。反之,刮刀與網(wǎng)框之距離太小時(shí),便使網(wǎng)布過(guò)於僵硬,導(dǎo)致刮刀兩端網(wǎng)布之角度過(guò)大,造成形狀扭

15、曲,此乃是印紋失真之主因。一般而言,刮刀每增加10寸,就有100micron的誤差,而刮刀之寬度以不超過(guò)網(wǎng)框尺寸之百分之五十為佳,如無(wú)法達(dá)此要求,至少刮刀之兩端距網(wǎng)框之距離須有5公分,以保障印刷品質(zhì)。 B、以印紋立場(chǎng)而言:一般要求刮刀寬度必須大於印紋寬度2至10公分,基於刮刀寬度愈小愈好之理由,也必須視印紋之大小加以取舍。倘若有使用回墨刀時(shí),回墨刀之寬度應(yīng)比印刷用刮刀之寬度再寬一些,則可使印刷刮刀兩端所溢出之印墨完全運(yùn)回。 3、刮印速度與角度刮印速度與角度,主要影響著油墨透過(guò)網(wǎng)布到達(dá)被印物之多寡。刮印速度快則透墨少且薄,刮印速度慢則透墨多且厚。但如果刮印速度過(guò)快,油墨之厚度不夠,易發(fā)生

16、印紋不清楚之情形,而太慢則容易造成滲墨,使印紋不夠鮮銳。一般印刷刮印速度大約每秒60至200公分之間,視當(dāng)時(shí)條件而決定。而刮印之角度,也同樣影響著出墨量,角度小則出墨量大,角度大則出墨量小,通常采用之角度為45度至75度之間。刮印時(shí)必須注意速度要求均一,且角度也要前後一致,才不會(huì)在同一印刷品中產(chǎn)生印墨濃淡不同之現(xiàn)象。 4、刮印壓力:首先必須了解一個(gè)觀念,網(wǎng)版印刷絕非靠著刮刀的壓力將印墨壓到被印物上,而是靠著刮刀推動(dòng)印墨,在印墨內(nèi)部產(chǎn)生液壓作用,推使通過(guò)網(wǎng)目,并由被印物與油墨間之黏力,使達(dá)成印刷之目的。所以印壓應(yīng)在盡可能的范圍內(nèi)愈輕愈好,且刮刀面與被印物呈線接觸即可,否則即印壓過(guò)大。印壓不夠

17、時(shí),必然是無(wú)法印出印紋,而印壓過(guò)大時(shí),不僅印墨之?dāng)D出量沒(méi)有增加,反而使刮刀尖端過(guò)份彎曲,以致版面與被印物呈面接觸,造成印刷不鮮明,且刮刀耗損大及版面之印膜會(huì)產(chǎn)生剝離現(xiàn)象。 [2]網(wǎng)布 網(wǎng)版印刷在被印體選擇性方面,由於本身速度慢所以大都是不易吸收印墨的物體居多,因此印墨發(fā)展走向兩個(gè)方向。一個(gè)是含有溶劑之印墨,等印刷完後,溶劑蒸發(fā)而使印墨固著在被印體上,但因溶劑有害人體健康,并造成公害問(wèn)題,於是印墨就朝向另一方向發(fā)展,以光或熱來(lái)固著印墨,以減少公害之發(fā)生。但是以光或熱來(lái)固著印墨,所以墨膜的厚度必須很薄,因此需使用細(xì)薄的網(wǎng)布方可得到良好之效果,可是細(xì)薄網(wǎng)布的價(jià)格較貴,於是發(fā)展出一種經(jīng)過(guò)加壓壓

18、光的網(wǎng)布,適用於UV印墨之乾燥,稱之為UV網(wǎng)布。 1、優(yōu)點(diǎn)可使用一般目數(shù)的UV網(wǎng)布來(lái)取代高目數(shù)的網(wǎng)布,使得成本降低。 2、缺點(diǎn)網(wǎng)布經(jīng)輾平後,網(wǎng)孔形狀稍嫌不均勻,以致影響印紋邊緣的直線性,對(duì)於精細(xì)印刷也不宜。 三、乾燥方面 由於UV乾燥設(shè)備價(jià)格昂貴,且其損耗速度快,故針對(duì)其乾燥過(guò)程中之設(shè)備做分析。 [1] UV乾燥之優(yōu)缺點(diǎn) 1、 減少空氣污染:因UV可乾燥材質(zhì)不含溶劑有百分之百固體物,因此無(wú)污染之弊。 2、 節(jié)省空間:UV乾燥裝置簡(jiǎn)單安全,短時(shí)間及常溫下即可乾燥,因此制造成本比傳統(tǒng)熱風(fēng)爐低。 3、 節(jié)省人力:由於過(guò)程簡(jiǎn)單,故省人力及提高生產(chǎn)力與省電費(fèi),因乾燥僅需數(shù)秒

19、,因此節(jié)省電費(fèi)約60%。 4、 提高品質(zhì):改良被乾燥物的品質(zhì)和精度,并且具有耐物性、耐化性、無(wú)毒性,尤其在食品包裝及玩具印刷上最為講究。一種叫織物化及無(wú)光澤化的特殊效果也因UV乾燥而得到。 [2] UV放電管 1、 發(fā)射強(qiáng)度 UV發(fā)射強(qiáng)度與燈源種類、發(fā)射UV光波域、對(duì)色別及燈數(shù)在乾燥上的關(guān)系及對(duì)印墨接著性與乾燥速率均有密切關(guān)系。 2、 燈管壽命 如種類、瓦特?cái)?shù)、使用次數(shù)與時(shí)間、瞬間啟動(dòng)、冷卻情況、安裝位置、正確使用與保養(yǎng)。 [3] 輻射器 是由反射罩、燈端固定座、冷卻系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)所組成。 1、 反射罩 A、 廣射形[平形光形及散光形] B、 聚光形:提高乾燥效率,

20、避免光源浪費(fèi)及傷害人體。 2、燈端固定座 UV燈管正常發(fā)射其溫度八百度以上,所以須耐高溫及良好絕緣的陶瓷固定座。 3、冷卻系統(tǒng)  主要功效即降溫,在UV照射中均是高溫狀態(tài),不給予正常冷卻,燈管、輻射器、線路過(guò)熱而短路。 4、排氣系統(tǒng)、遮蔽與安全裝置 排氣系統(tǒng)主要使操作環(huán)境變得無(wú)熱無(wú)臭的舒暢空間。UV光可能造成皮膚及眼睛傷害,故加遮蔽以防UV光外 ,另外安全理由再加上快門裝置或反射罩回轉(zhuǎn)向上裝置。   肆、UV印刷品質(zhì)差異之評(píng)估 在UV印刷之中,到底采用何種方式之印刷才是最適當(dāng)之品質(zhì)表現(xiàn),故采用積點(diǎn)評(píng)價(jià)表。 針對(duì)UV網(wǎng)版平印及傳統(tǒng)熱固型輪轉(zhuǎn)平印來(lái)做分析。由於成本與品質(zhì)水準(zhǔn)

21、由表一可得知,品質(zhì)和成本在整體關(guān)系相互并重,故在考量方面各以45%作為評(píng)價(jià)之分析比例。 [1] 品質(zhì) 1、 解像力:網(wǎng)版之網(wǎng)布規(guī)格之關(guān)系,以致網(wǎng)印方面解像力較差。 2、 油墨色彩:UV油墨比傳統(tǒng)油墨[熱固]表現(xiàn)較差。 3、 光澤度:UV油墨比熱固型油墨佳。 4、 耐磨性:UV油墨乾燥後形成之墨膜較熱固型油墨堅(jiān)固。 5、 硬度:UV油墨較優(yōu)於熱固型油墨。 6、 乾燥溫度:UV油墨無(wú)熱固型之紙張因熱而收縮.波浪之現(xiàn)象發(fā)生。 [2] 成本 1、 空間成本:熱固油墨所占空間較大。 2、 設(shè)備成本:熱固方面較UV價(jià)格高。 3、 油墨成本:UV價(jià)格大於熱固油墨。

22、 4、 油墨庫(kù)存:UV所需顏料較少即可得到豐富色彩。 5、 能量消耗:UV所使用之能量大概是熱固之一半。 6、 維修、耗材費(fèi)用:UV所使用之材料耗損率高,以致成本提高。 [3] 其他 1、 生產(chǎn)量 2、 環(huán)保問(wèn)題 3、 操作性、安全性 [4] 評(píng)估結(jié)果 由表一可知UV印刷較好,只要針對(duì)其缺失改進(jìn)研究發(fā)展即可。 表一   伍、印刷之未來(lái)趨勢(shì) 科技日新月異,再加上環(huán)保意識(shí)抬頭,UV印刷勢(shì)在必行。故針對(duì)未來(lái)UV印刷需改善進(jìn)步,加以討論。 [1]油墨價(jià)格:油墨價(jià)格與傳統(tǒng)相比大致為3倍左右,且油墨有賴進(jìn)口。島內(nèi)油墨廠商應(yīng)積極研發(fā)UV油墨。 [2

23、]設(shè)備價(jià)格:本身UV乾燥設(shè)備蠻昂貴,且易損材料如燈管、橡皮布等。所以除了研發(fā)新之乾燥機(jī),也針對(duì)易損材料找出替代 UV固化的分析 UV固化材料的物理性能實(shí)質(zhì)上是受用來(lái)固化它們的烘干系統(tǒng)的影響的。預(yù)期性能的獲得,不管是保護(hù)膠、油墨、還是粘合劑,將依賴于這些燈管的參數(shù)、設(shè)計(jì)和控制的方法。UV燈四個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)是: 1.UV輻射度(或密度) 2.光譜分布(波長(zhǎng)) 3.輻射量(或UV能量) 4.紅外輻射。相對(duì)于最大輻射度或輻射量,以及不同的UV光譜,油墨和保護(hù)膠將會(huì)展現(xiàn)出很大不同的特性。鑒別不同的UV燈管特性并使它們與可固化材料的光學(xué)特性相匹配的能力,擴(kuò)展了把UV固化作為一種快速、

24、高效的生產(chǎn)過(guò)程的范圍。有許多固化系統(tǒng)的光學(xué)和物理性能(除它本身的組成之外)影響固化效果,從而導(dǎo)致了UV固化材料外觀特性performance)的不同。 被固化材料的特性 一只UV燈管的效率,決定于發(fā)射光子進(jìn)入可固化材料以啟動(dòng)光可觸發(fā)分子的難易程度。UV固化決定于光子—分子的碰撞。光可觸發(fā)分子通過(guò)材料均勻地?cái)U(kuò)散,但光子卻不同。除UV光源的特質(zhì)外,被固化的薄膜還有光學(xué)及熱動(dòng)力學(xué)特性。它們與輻射能量互相作用,對(duì)固化的過(guò)程產(chǎn)生了重大影響。 光譜吸收率:能量是物質(zhì)在逐漸增加的厚度內(nèi)吸收進(jìn)波長(zhǎng)的作用。表面附近吸收的能量越多,意味著深層得到的能量越少。但這種情況隨波長(zhǎng)的不同而不同??偟墓庾V吸收

25、率包括所有來(lái)自于光觸發(fā)劑,單分子物質(zhì),齊聚體以及添加劑包括顏料的影響作用。 反射和散射:相對(duì)與吸收,光能更多地是被物質(zhì)(或在物質(zhì)內(nèi))改變方向;這一般是由于可固化材料中的基質(zhì)材料和/或色素引起的。這些因素減少了到達(dá)深層的UV能量,但卻改進(jìn)了在反應(yīng)之處的固化效率。 光學(xué)密度:與吸收相似,它由“不透明度”和薄膜的厚度兩個(gè)因素構(gòu)成;包括吸收和散射的光稀釋作用;用一個(gè)單獨(dú)的數(shù)字來(lái)表示,而不是作為光譜的分布。 擴(kuò)散性:一個(gè)熱動(dòng)力學(xué)特性包含特定的熱量,傳導(dǎo)性和密度;材料“擴(kuò)散”、接受熱量的能力;影響由表面驟然進(jìn)入的紅外能量而導(dǎo)致的薄膜和基質(zhì)的溫度的升高。 紅外吸收率:溫度對(duì)固化反應(yīng)的速率有著

26、重大的影響;盡管反應(yīng)中的溫升也對(duì)溫度有作用,但來(lái)自于UV燈管的輻射(radiant IR)才是表面熱量的根本源頭(不是從周圍的空氣或大氣中傳輸?shù)臒崃浚?。過(guò)大的溫度升高是影響固化過(guò)程的重要限制因素之一。 光學(xué)厚度涂層和油墨 由于不透明度或色彩強(qiáng)度是我們需要的特性這一事實(shí),油墨和顏料涂層提出了特殊的問(wèn)題。粘合劑通常也提供相對(duì)厚的薄膜。不同于一個(gè)薄膜的物理厚度,它的光學(xué)厚度是非常重要的。當(dāng)光能穿進(jìn)或穿過(guò)一種材料時(shí),它的減少是由Beer—Lambert來(lái)描述的—在薄膜的上層沒(méi)有被吸收也沒(méi)有被反射的光能將穿送并到達(dá)薄膜的底層。 光譜吸收性的意義 物質(zhì)的吸收性隨波長(zhǎng)的不同而不同。很顯然

27、,短的UV波長(zhǎng)(200~300nm)會(huì)在表面被吸收而根本達(dá)不到底層。一般地說(shuō),薄膜的厚度是被限制的,對(duì)于基質(zhì),粘合力才是應(yīng)具有的首要特性。 即使是光可觸發(fā)劑也會(huì)吸收它所敏感的波長(zhǎng)能量,從而阻礙該波長(zhǎng)到達(dá)深層的光可觸發(fā)分子。一種光可觸發(fā)劑對(duì)于清漆涂層適用,但對(duì)于油墨也許并不是合適的選擇。對(duì)于油墨,對(duì)應(yīng)于較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光觸發(fā)劑才是較好的選擇。除物理厚度外,光譜吸收性的另一個(gè)作用是光學(xué)厚度。一個(gè)薄膜不可能在一種波長(zhǎng)下其光學(xué)厚度是厚的,而在另一種波長(zhǎng)下是薄的。即使清漆涂層短波長(zhǎng)(200~300nm)下的光學(xué)厚度也是傾向于較厚的。 當(dāng)被固化的產(chǎn)品在UV可固化材料之上包含一層“透明”材料時(shí),其吸收

28、性便阻礙了光能。這是層壓法、透鏡粘合、藥品裝配,當(dāng)然,還有DVD粘合,所常用的。 了解“透明”材料的光譜傳播特性,以選擇穿過(guò)它們進(jìn)行固化的最有效的光譜是很重要的。一般情況下,長(zhǎng)波長(zhǎng)UV燈的選用,結(jié)合長(zhǎng)波長(zhǎng)的光觸發(fā)劑,是通過(guò)象PC這樣的材料進(jìn)行成功固化的關(guān)鍵。 波長(zhǎng)的重要作用 大多的UV固化包含了兩種范圍的波長(zhǎng)同時(shí)工作(假如包含IR,3個(gè))。短波長(zhǎng)工作于表層,長(zhǎng)波長(zhǎng)工作于油墨或涂層的深層。這個(gè)定理是由于短波長(zhǎng)在表層被吸收而不能到達(dá)深層的結(jié)果。短波曝光的不足會(huì)導(dǎo)致表面發(fā)粘;長(zhǎng)波能量的不足則會(huì)導(dǎo)致粘附不良。每一個(gè)配方和薄膜的厚度都會(huì)從一個(gè)恰當(dāng)?shù)亩?、長(zhǎng)波長(zhǎng)能量速率中得到益處。 最基本

29、的汞燈在這兩個(gè)范圍內(nèi)發(fā)射能量,但它在短波長(zhǎng)下的強(qiáng)烈發(fā)射使它特別適合于涂層和薄油墨層。高吸收性的材料,比如粘合劑和絲網(wǎng)油墨,它們的配方更適合于使用長(zhǎng)波光觸發(fā)劑的長(zhǎng)波固化。用來(lái)固化這些材料的燈管,包含了添加劑以及汞,這種燈在長(zhǎng)波UV下發(fā)射的UV更多一些。這些長(zhǎng)波燈管也輻射一些短波能量,從而足以應(yīng)付表層的固化。 許多極特殊的應(yīng)用,比如對(duì)大量含有氧化鈦這種顏料添加劑的材料進(jìn)行固化,或需要穿過(guò)塑料或玻璃進(jìn)行固化,就必須長(zhǎng)波固化,因?yàn)檫@些材料幾乎完全阻礙了短波。 UV燈的參數(shù)特性 影響固化的UV燈性能,可以完全準(zhǔn)確地用四個(gè)特性聯(lián)系起來(lái):UV光譜分布,輻射度,輻射量和紅外輻射。 1.光譜

30、分布 它描述作為燈管發(fā)射波長(zhǎng)功能之一的相輻射能量或到達(dá)表層的輻射能量的波長(zhǎng)分布。它常用一個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化的術(shù)語(yǔ)來(lái)表達(dá)。為了顯示UV能量的分布,可以把光譜能量合并為10nm的頻譜帶以形成一個(gè)分布表。這樣便允許不同UV燈之間的對(duì)比以及更易于光譜能量和功率的計(jì)算。燈管生產(chǎn)商們公布它們產(chǎn)品的光譜分布數(shù)據(jù)。 在線檢測(cè)使用多譜帶射線探測(cè)儀來(lái)使光譜輻射度或輻射量特性化。他們通過(guò)對(duì)在相對(duì)狹窄(20~60nm)的頻帶中的輻射能量的采樣以獲得對(duì)光譜分布有用的相對(duì)信息。由于不同廠商的射線探測(cè)儀的構(gòu)造不同,對(duì)它們做相互比較是有可能的,但很困難?,F(xiàn)在還沒(méi)有這樣的標(biāo)準(zhǔn)以使型號(hào)、廠家之間進(jìn)行比較。 2.UV輻射度(I

31、rradiance):輻射度是到達(dá)表面單位面積內(nèi)的輻射功率。輻射度,以每平方厘米瓦特或豪瓦來(lái)表示。它隨燈管的輸出功率、效率、反射系統(tǒng)的聚焦以及到表面的距離不同而不同。(它是燈管及幾何形狀的特性,故與速度無(wú)關(guān)。)直接置于UV燈下的高強(qiáng)度、峰值聚焦功率參考為“峰值輻射度”。輻射度包括了所有有關(guān)電源功率,效率,輻射輸出,反射率,聚焦燈泡尺寸及幾何形狀的因素。 由于UV可固化材料的吸收特性,到達(dá)表層以下的光能量要比表層的要少。在這些區(qū)域的固化條件可能有顯著不同。光學(xué)厚度厚的材料(或者高吸收性,或者物理結(jié)構(gòu)厚,或者兩者有之)可能會(huì)減少光效率,從而導(dǎo)致材料深層的固化不充分。在油墨或涂層里,表面較高的

32、輻射度會(huì)提供相對(duì)覺(jué)高的光能量。固化的深度更多地是被輻射度影響而不是較長(zhǎng)的曝光時(shí)間(輻射量)。輻射度的影響對(duì)于高吸收性(高不透明度)的薄膜更重要。 高輻射度允許使用較少的光觸發(fā)劑。光子密度的增加增多了光子—光觸發(fā)劑的碰撞,從而補(bǔ)償了光觸發(fā)劑濃度的減少。這對(duì)于較厚的涂層會(huì)有效,因?yàn)楸韺拥墓庥|發(fā)劑吸收和阻礙了同一波長(zhǎng)到達(dá)深層的光觸發(fā)劑分子。 3.UV輻射量 到達(dá)表面單位面積的輻射能量。輻射量表示到達(dá)表面的光子總量(而輻射度則是到達(dá)的速率)。在任一給定光源下,輻射量與速度成反比而與曝光的數(shù)量成正比。輻射量是輻射度的時(shí)間累積,以每平方厘米Joules或轉(zhuǎn)miliJoules表示,(遺憾的是

33、,沒(méi)有有關(guān)輻射度或光譜內(nèi)容換為以輻射量測(cè)量的信息,它僅僅是被曝光表面能量的累積。)它的意義在于它是唯一包括了速度參數(shù)和曝光時(shí)間參數(shù)的特性顯現(xiàn)。 4.紅外輻射密度:紅外輻射主要是由UV源的石英泡發(fā)射出來(lái)的紅外能量。紅外能量和UV能量一起被收集并聚焦在工作表層。這決定于IR的反射率和反射器的效率。IR能量可以被轉(zhuǎn)換為輻射量或輻射度單位。但通常,它所產(chǎn)生的表面溫度才是被注意的重要之處。它所產(chǎn)生的熱量可能有害也可能有益。 結(jié)合UV燈解決溫度與IR之間關(guān)系的技術(shù)有許多。可以分為減少發(fā)射,傳送和控制熱量移動(dòng)。發(fā)射的減少通過(guò)使用小直徑的燈泡來(lái)實(shí)現(xiàn),因?yàn)檎莌ot quartz的表面區(qū)域發(fā)射幾乎所有

34、的IR。傳遞的減少可通過(guò)在燈管后面使用分色的反射器(cold mirror)來(lái)實(shí)現(xiàn);或在燈管與目標(biāo)之間使用分色窗(hot mirror)。熱量移動(dòng)降低了目標(biāo)的溫度—但僅僅是在IR已引起了溫度升高之后—可使用冷氣流或散熱裝置來(lái)控制熱量的移動(dòng)。IR能量的吸收由材料本身決定—油墨、涂層或基片。速度對(duì)由入射的IR能量及工作表面吸收的能量引起的溫度有重大影響。過(guò)程越快,被吸收的IR能量越少,引起溫度升高??赏ㄟ^(guò)改進(jìn)效率來(lái)加快生產(chǎn)的過(guò)程。 附 UV烘干技術(shù)資料 1.大部分的UV光線包含兩種UV波長(zhǎng),這兩種波長(zhǎng)同時(shí)工作。短波工作在表面,較長(zhǎng)的波作用于油墨或Lacquer深層。這是由于短波的能量被表面吸

35、收而不能進(jìn)入深層。短波曝光不足會(huì)引起表面發(fā)粘,而長(zhǎng)波能量的不足則可能導(dǎo)致附著困難。 2.CD生產(chǎn)中的UV烘干用于兩方面——即保護(hù)膠烘干和印刷油墨烘干。 A.保護(hù)膠:保護(hù)膠的覆蓋幾乎都是通過(guò)噴射——旋轉(zhuǎn)(spinning)這種方式進(jìn)行的。然后在UV下曝光。曝光的方式有許多種,大致可分為:旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)方式;聚焦、離焦或無(wú)焦點(diǎn)方式。 B. 旋轉(zhuǎn)方式: 這種方式是把DISC固定在UV燈下進(jìn)行旋轉(zhuǎn),置它的表面于在焦或離焦UV燈的一定距離內(nèi)。盡管旋轉(zhuǎn)方式好像是一個(gè)對(duì)DISC表面提供均勻曝光的好方式,但也不盡然。假如UV燈在焦點(diǎn)之內(nèi)或焦點(diǎn)附近,一條強(qiáng)光線將會(huì)穿過(guò)CD的中心。當(dāng)光盤旋轉(zhuǎn)時(shí),其中心持續(xù)曝

36、光,而邊緣只接受到兩個(gè)短時(shí)的“閃照(burst)”UV光。這會(huì)導(dǎo)致邊緣烘干不好。 什么是UV? UV知識(shí) UV是英文Ultraviolet Rays的縮寫,即紫外光線.紫外線(UV)是肉眼看不見(jiàn)的,是可見(jiàn)紫色光以外的一段電磁輻射,波長(zhǎng)在10~400nm的范圍.通常按其性質(zhì)的不同又細(xì)為幾下幾段: a真空紫外線(Vacuum UV), 波長(zhǎng)為10--200nm b短波紫外線(UV-C),波長(zhǎng)為200--290nm c中波紫外線(UV-B),波長(zhǎng)為290--320nm d長(zhǎng)波紫外線(UV-A),波長(zhǎng)為320--400nm e可見(jiàn)光(Visible light),波長(zhǎng)為40

37、0--760nm   紫外線(UV)用于工業(yè)生產(chǎn),國(guó)際上一般使用的是長(zhǎng)波UV(UV-A)。 注:nm即納米 什么叫"納米"?   "納米"是英文namometer(縮寫:nm)的譯名,是一種度量單位,一納米為百萬(wàn)分之一毫米,亦是十億分之一米,約相當(dāng)于45個(gè)原子串在一起的長(zhǎng)度。 紫外UV能量計(jì) 常識(shí) ■ UV紫外線能量計(jì)/UV紫外線焦耳計(jì)的工作原理及結(jié)構(gòu)介紹 通常的組成包括的主件:傳感器、顯示屏、中央組件、電池、控制開關(guān)以及保護(hù)外殼。 在傳感器的表面有安裝紫外線過(guò)濾膜,用于獲取指定紫外線波段(如:250-410nm,315-400nm….)范圍內(nèi)的紫外光輻照,通過(guò)

38、組件的自動(dòng)科學(xué)計(jì)算,反饋到顯示屏上的讀數(shù),其單位是毫焦耳/平方厘米(mj/cm2),作為用戶,您只需要選擇您所適合的能量計(jì)就可以,掌握正確的操作方法,不熟悉其原理并不影響您對(duì)生產(chǎn)工藝的控制。當(dāng)然,如果有使用方面的疑惑,請(qǐng)您與我們?nèi)〉寐?lián)系。 ■ 如何選擇適合您的紫外線能量計(jì)/UV紫外線焦耳計(jì)? 如果您需要測(cè)試的是傳統(tǒng)的網(wǎng)帶輸送式結(jié)構(gòu)的UV光源系統(tǒng)、箱式旋轉(zhuǎn)或靜態(tài)固化方式UV干燥機(jī)、或者簡(jiǎn)易的UV紫外線裝置,而且空間足夠放置直徑140mm規(guī)格的測(cè)試儀器,那么,UV能量計(jì)140或1401型都合適采用,而且能達(dá)到您的需要,實(shí)現(xiàn)對(duì)250-410nm主要波段紫外線光能量的測(cè)試,此波段也是工業(yè)上比較常用

39、,而且能與同行或者協(xié)力廠商達(dá)成一致測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),由于,量化供貨,因此,您選擇以上兩款UV儀器的投入相對(duì)經(jīng)濟(jì),而且后續(xù)的年校驗(yàn)支出也很實(shí)惠和方便。 如果您的UV生產(chǎn)線是輸送式結(jié)構(gòu),多面UV固化或UV干燥,此情況在UV涂裝工藝中比較常見(jiàn),因此,如果您希望監(jiān)控大致的光照能量值,也可采用圓盤式140或1401能量計(jì)進(jìn)行測(cè)量,如果您的工件(通常是立體、曲面、多面或可能有很特別的形狀,如凸凹不平、有拐角等情況)有特別復(fù)雜的形狀,而且您非常 希望精確測(cè)量到工件不同位置的光照能量是否達(dá)到您的工藝要求,那么,建議您選擇分體式、單探頭或多探頭紫外線能量計(jì),此款紫外計(jì)的費(fèi)用相對(duì)圓盤式紫外計(jì)而言投入略高一些,但能夠很好

40、地確保您的工藝效果。 在線測(cè)量:如果您的工藝生產(chǎn)條件已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)?shù)母呔纫?,希望能時(shí)時(shí)在線監(jiān)控并能從顯示屏上直觀獲取相關(guān)信息,您可以選擇配套傳感器及監(jiān)控顯示儀的紫外線監(jiān)控儀,這種一般適合LCD、亞克力、精密電子元件等應(yīng)用。 以上三種型號(hào)的能量計(jì)/焦耳計(jì),已經(jīng)基本上能滿足您的日常紫外測(cè)試所需,一般的工藝,主要掌握對(duì)一到三個(gè)指標(biāo)的測(cè)量:包括紫外線能量值、光強(qiáng)、溫度,本公司的產(chǎn)品可以滿足。 以下建議: 僅測(cè)試能量: 配備:UV能量計(jì)/焦耳計(jì)140或1401型,分體式單通道或多通道UV能量計(jì)。 僅測(cè)試光強(qiáng): 配備:紫外線光強(qiáng)儀/紫外線輻照計(jì),目的:監(jiān)測(cè)光強(qiáng)是否均勻、紫外燈是否發(fā)生衰減。

41、 光強(qiáng)和能量同步測(cè)試: 配備:雙功能UV能量計(jì)/焦耳計(jì),是分體式結(jié)構(gòu),目前相關(guān)資料還沒(méi)有發(fā)布在網(wǎng)站。 在線UV測(cè)試: 采用紫外線專用在線監(jiān)控儀,此型號(hào)可以為您度身訂制。 在線溫度測(cè)試: 可以采用市場(chǎng)上通用的傳感器溫度測(cè)試儀,單獨(dú)采購(gòu)比較經(jīng)濟(jì)。 ■ 市場(chǎng)上常見(jiàn)的紫外能量計(jì)品牌: 美國(guó):EIT 加拿大:EXFO 日本:USHIO,ORC 德國(guó):KUHNAST, HONLE, UV DESING UV , BELTRON UV, UV-RADCOL 中國(guó):RUNWING 140, RUNWING 1401 ■ 為什么不同品牌的能量計(jì)/焦耳計(jì),在相同的測(cè)試條件下會(huì)出現(xiàn)不

42、同的測(cè)量數(shù)值? 原因: 首先,因?yàn)椴煌放频哪芰坑?jì),其原始校驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)不一樣,其實(shí),不能通過(guò)這一情況來(lái)主觀判斷某一品牌就是標(biāo)準(zhǔn)的,其它品牌都不合適。 其次,不同品牌甚至相同品牌,由于其傳感器所光敏的紫外線波長(zhǎng)/波段不相同,那么,即使在相同的測(cè)試條件下,也可能導(dǎo)致出現(xiàn)讀數(shù)不一樣的情況; 再次,請(qǐng)?jiān)诒葘?duì)前,務(wù)必確信您所使用的儀器還處在校驗(yàn)的有效范圍內(nèi),并未被損壞; 最后,如果您還是心存疑惑,請(qǐng)您及時(shí)與我們聯(lián)系,作為專業(yè)廠家,我們的服務(wù)會(huì)更加全面和到位。 ■ 為更好地服務(wù)我們的用戶,我們一直在用心總結(jié)經(jīng)驗(yàn)值,并積累了常見(jiàn)不同品牌紫外線儀表的 紫外線能量測(cè)試比對(duì)表,可以進(jìn)行相互間的換算,如

43、果您是我們的用戶,請(qǐng)您聯(lián)系我們獲取有價(jià)值的參考資料. 適用范圍: 該儀器適用于殺菌、光刻、水處理、醫(yī)療、育種等領(lǐng)域的紫外輻照度測(cè)量工作。 ■性能特點(diǎn): 主要性能和技術(shù)指標(biāo): *波長(zhǎng)范圍及峰值波長(zhǎng): 1. UV254 探頭: λ:230~290 nm; λp=254 nm 2. UV297 探頭: λ:250~350 nm; λp=297 nm *輻照度測(cè)量范圍: 0.01~19.9910^3 μw/cm2 *紫外帶外區(qū)雜光: UV254: 小于0. 2%; UV297: 小于1% *準(zhǔn)確度: 5% (相對(duì)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)) *響應(yīng)時(shí)間:1秒 *使用環(huán)境:溫度2020

44、℃;濕度 <85% *尺寸和重量:1808036mm3; 0.2kg *電源: 9V積層電池(6F22)一只 結(jié)構(gòu)和特點(diǎn): 儀器由紫外探頭UV254(或UV297)和讀數(shù)單元組成,兩部分通過(guò)電纜用插頭和插座連接。讀數(shù)單元左側(cè)各按鍵的作用分別為: "電源":按下此鍵為電源接通狀態(tài),抬起此鍵為電源斷開狀態(tài) "保持":按下此鍵為數(shù)據(jù)保持狀態(tài),抬起此鍵為數(shù)據(jù)采樣狀態(tài).測(cè)量時(shí)應(yīng)抬起此鍵。 "UV254":使用UV254探頭時(shí)按下此鍵(此時(shí)"UV297"鍵必須抬起) "UV297":使用UV297探頭時(shí)按下此鍵(此時(shí)"UV254"鍵必須抬起) "1","10","100",和"1000

45、"為四量程按鍵 ■操作:   進(jìn)行紫外輻照度測(cè)量時(shí),首先將"電源"鍵按下,然后根據(jù)測(cè)量需要按下"UV254"(或"UV297")鍵和所選定的量程鍵,即可對(duì)數(shù)據(jù)單元調(diào)零。調(diào)零完畢,將相應(yīng)探頭UV254(或UV297)的插頭插入讀數(shù)單元的插孔內(nèi),并將探頭光敏面置于待測(cè)位置。此時(shí)顯示窗口上顯示的數(shù)字與量程因子的乘積即為輻照度值(單位:微瓦/厘米2)(注意:"UV254"和"UV297"兩個(gè)鍵切勿同時(shí)按下)。如果欲將測(cè)量數(shù)據(jù)保持,可按下"保持"鍵(注意:不能在未按下量程鍵前按下"保持"鍵)。讀數(shù)完畢應(yīng)將"保持"鍵抬起,恢復(fù)到采樣狀態(tài)。測(cè)量完畢將電源鍵抬起(關(guān))。   如果顯示窗口的左端只顯示"

46、1",表明輻照度過(guò)載,應(yīng)按下更大量程因子的鍵進(jìn)行測(cè)量;或表明在按下量程鍵前已誤將"保持"鍵先按下了,故應(yīng)正確操作。   "電源""保持""UV254""UV297"四個(gè)量程為自鎖鍵,而四個(gè)量程鍵則互為互鎖鍵。   當(dāng)液晶顯示板左上方出現(xiàn)"LOBAT"字樣或"←"時(shí),應(yīng)更換機(jī)內(nèi)電池 UV燈 品牌 OSRAM 歐司朗、GE 通用、HERAEVS 賀利氏、YUMEX、National/NAIS松下、ORC、WESTERN QUARTZ、EYE/IWASAKI 巖崎、BLV、MORITEX、NEC、COLIGHT、濱松 Hamamatsu、HOYA 豪雅、USHIO 牛尾、UVP, Hon

47、le、SYLVANIA、FUJI 富士、SEN、EXFO、PerkinElmer、PRIMARC、THEIMER、YUMEX、Amba、GS、OLEC、ALPHA-CURE、HOSOBUCHI、C-SUN、RUNWING、 UV固化的分析 UV固化材料的物理性能實(shí)質(zhì)上是受用來(lái)固化它們的烘干系統(tǒng)的影響的。預(yù)期性能的獲得,不管是保護(hù)膠、油墨、還是粘合劑,將依賴于這些燈管的參數(shù)、設(shè)計(jì)和控制的方法。UV燈四個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)是: 1.UV輻射度(或密度) 2.光譜分布(波長(zhǎng)) 3.輻射量(或UV能量) 4.紅外輻射。相對(duì)于最大輻射度或輻射量,以及不同的UV光譜,油墨和保護(hù)膠將會(huì)展現(xiàn)出

48、很大不同的特性。鑒別不同的UV燈管特性并使它們與可固化材料的光學(xué)特性相匹配的能力,擴(kuò)展了把UV固化作為一種快速、高效的生產(chǎn)過(guò)程的范圍。有許多固化系統(tǒng)的光學(xué)和物理性能(除它本身的組成之外)影響固化效果,從而導(dǎo)致了UV固化材料外觀特性performance)的不同。 被固化材料的特性 一只UV燈管的效率,決定于發(fā)射光子進(jìn)入可固化材料以啟動(dòng)光可觸發(fā)分子的難易程度。UV固化決定于光子—分子的碰撞。光可觸發(fā)分子通過(guò)材料均勻地?cái)U(kuò)散,但光子卻不同。除UV光源的特質(zhì)外,被固化的薄膜還有光學(xué)及熱動(dòng)力學(xué)特性。它們與輻射能量互相作用,對(duì)固化的過(guò)程產(chǎn)生了重大影響。 光譜吸收率:能量是物質(zhì)在逐漸增加的厚度

49、內(nèi)吸收進(jìn)波長(zhǎng)的作用。表面附近吸收的能量越多,意味著深層得到的能量越少。但這種情況隨波長(zhǎng)的不同而不同??偟墓庾V吸收率包括所有來(lái)自于光觸發(fā)劑,單分子物質(zhì),齊聚體以及添加劑包括顏料的影響作用。 反射和散射:相對(duì)與吸收,光能更多地是被物質(zhì)(或在物質(zhì)內(nèi))改變方向;這一般是由于可固化材料中的基質(zhì)材料和/或色素引起的。這些因素減少了到達(dá)深層的UV能量,但卻改進(jìn)了在反應(yīng)之處的固化效率。 光學(xué)密度:與吸收相似,它由“不透明度”和薄膜的厚度兩個(gè)因素構(gòu)成;包括吸收和散射的光稀釋作用;用一個(gè)單獨(dú)的數(shù)字來(lái)表示,而不是作為光譜的分布。 擴(kuò)散性:一個(gè)熱動(dòng)力學(xué)特性包含特定的熱量,傳導(dǎo)性和密度;材料“擴(kuò)散”、接受熱

50、量的能力;影響由表面驟然進(jìn)入的紅外能量而導(dǎo)致的薄膜和基質(zhì)的溫度的升高。 紅外吸收率:溫度對(duì)固化反應(yīng)的速率有著重大的影響;盡管反應(yīng)中的溫升也對(duì)溫度有作用,但來(lái)自于UV燈管的輻射(radiant IR)才是表面熱量的根本源頭(不是從周圍的空氣或大氣中傳輸?shù)臒崃浚_^(guò)大的溫度升高是影響固化過(guò)程的重要限制因素之一。 光學(xué)厚度涂層和油墨 由于不透明度或色彩強(qiáng)度是我們需要的特性這一事實(shí),油墨和顏料涂層提出了特殊的問(wèn)題。粘合劑通常也提供相對(duì)厚的薄膜。不同于一個(gè)薄膜的物理厚度,它的光學(xué)厚度是非常重要的。當(dāng)光能穿進(jìn)或穿過(guò)一種材料時(shí),它的減少是由Beer—Lambert來(lái)描述的—在薄膜的上層沒(méi)有被吸

51、收也沒(méi)有被反射的光能將穿送并到達(dá)薄膜的底層。 光譜吸收性的意義 物質(zhì)的吸收性隨波長(zhǎng)的不同而不同。很顯然,短的UV波長(zhǎng)(200~300nm)會(huì)在表面被吸收而根本達(dá)不到底層。一般地說(shuō),薄膜的厚度是被限制的,對(duì)于基質(zhì),粘合力才是應(yīng)具有的首要特性。 即使是光可觸發(fā)劑也會(huì)吸收它所敏感的波長(zhǎng)能量,從而阻礙該波長(zhǎng)到達(dá)深層的光可觸發(fā)分子。一種光可觸發(fā)劑對(duì)于清漆涂層適用,但對(duì)于油墨也許并不是合適的選擇。對(duì)于油墨,對(duì)應(yīng)于較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光觸發(fā)劑才是較好的選擇。除物理厚度外,光譜吸收性的另一個(gè)作用是光學(xué)厚度。一個(gè)薄膜不可能在一種波長(zhǎng)下其光學(xué)厚度是厚的,而在另一種波長(zhǎng)下是薄的。即使清漆涂層短波長(zhǎng)(200~3

52、00nm)下的光學(xué)厚度也是傾向于較厚的。 當(dāng)被固化的產(chǎn)品在UV可固化材料之上包含一層“透明”材料時(shí),其吸收性便阻礙了光能。這是層壓法、透鏡粘合、藥品裝配,當(dāng)然,還有DVD粘合,所常用的。 了解“透明”材料的光譜傳播特性,以選擇穿過(guò)它們進(jìn)行固化的最有效的光譜是很重要的。一般情況下,長(zhǎng)波長(zhǎng)UV燈的選用,結(jié)合長(zhǎng)波長(zhǎng)的光觸發(fā)劑,是通過(guò)象PC這樣的材料進(jìn)行成功固化的關(guān)鍵。 波長(zhǎng)的重要作用 大多的UV固化包含了兩種范圍的波長(zhǎng)同時(shí)工作(假如包含IR,3個(gè))。短波長(zhǎng)工作于表層,長(zhǎng)波長(zhǎng)工作于油墨或涂層的深層。這個(gè)定理是由于短波長(zhǎng)在表層被吸收而不能到達(dá)深層的結(jié)果。短波曝光的不足會(huì)導(dǎo)致表面發(fā)粘;長(zhǎng)

53、波能量的不足則會(huì)導(dǎo)致粘附不良。每一個(gè)配方和薄膜的厚度都會(huì)從一個(gè)恰當(dāng)?shù)亩獭㈤L(zhǎng)波長(zhǎng)能量速率中得到益處。 最基本的汞燈在這兩個(gè)范圍內(nèi)發(fā)射能量,但它在短波長(zhǎng)下的強(qiáng)烈發(fā)射使它特別適合于涂層和薄油墨層。高吸收性的材料,比如粘合劑和絲網(wǎng)油墨,它們的配方更適合于使用長(zhǎng)波光觸發(fā)劑的長(zhǎng)波固化。用來(lái)固化這些材料的燈管,包含了添加劑以及汞,這種燈在長(zhǎng)波UV下發(fā)射的UV更多一些。這些長(zhǎng)波燈管也輻射一些短波能量,從而足以應(yīng)付表層的固化。 許多極特殊的應(yīng)用,比如對(duì)大量含有氧化鈦這種顏料添加劑的材料進(jìn)行固化,或需要穿過(guò)塑料或玻璃進(jìn)行固化,就必須長(zhǎng)波固化,因?yàn)檫@些材料幾乎完全阻礙了短波。 UV燈的參數(shù)特性

54、 影響固化的UV燈性能,可以完全準(zhǔn)確地用四個(gè)特性聯(lián)系起來(lái):UV光譜分布,輻射度,輻射量和紅外輻射。 1.光譜分布 它描述作為燈管發(fā)射波長(zhǎng)功能之一的相輻射能量或到達(dá)表層的輻射能量的波長(zhǎng)分布。它常用一個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化的術(shù)語(yǔ)來(lái)表達(dá)。為了顯示UV能量的分布,可以把光譜能量合并為10nm的頻譜帶以形成一個(gè)分布表。這樣便允許不同UV燈之間的對(duì)比以及更易于光譜能量和功率的計(jì)算。燈管生產(chǎn)商們公布它們產(chǎn)品的光譜分布數(shù)據(jù)。 在線檢測(cè)使用多譜帶射線探測(cè)儀來(lái)使光譜輻射度或輻射量特性化。他們通過(guò)對(duì)在相對(duì)狹窄(20~60nm)的頻帶中的輻射能量的采樣以獲得對(duì)光譜分布有用的相對(duì)信息。由于不同廠商的射線探測(cè)儀的構(gòu)造不同

55、,對(duì)它們做相互比較是有可能的,但很困難?,F(xiàn)在還沒(méi)有這樣的標(biāo)準(zhǔn)以使型號(hào)、廠家之間進(jìn)行比較。 2.UV輻射度(Irradiance):輻射度是到達(dá)表面單位面積內(nèi)的輻射功率。輻射度,以每平方厘米瓦特或豪瓦來(lái)表示。它隨燈管的輸出功率、效率、反射系統(tǒng)的聚焦以及到表面的距離不同而不同。(它是燈管及幾何形狀的特性,故與速度無(wú)關(guān)。)直接置于UV燈下的高強(qiáng)度、峰值聚焦功率參考為“峰值輻射度”。輻射度包括了所有有關(guān)電源功率,效率,輻射輸出,反射率,聚焦燈泡尺寸及幾何形狀的因素。 由于UV可固化材料的吸收特性,到達(dá)表層以下的光能量要比表層的要少。在這些區(qū)域的固化條件可能有顯著不同。光學(xué)厚度厚的材料(或者高

56、吸收性,或者物理結(jié)構(gòu)厚,或者兩者有之)可能會(huì)減少光效率,從而導(dǎo)致材料深層的固化不充分。在油墨或涂層里,表面較高的輻射度會(huì)提供相對(duì)覺(jué)高的光能量。固化的深度更多地是被輻射度影響而不是較長(zhǎng)的曝光時(shí)間(輻射量)。輻射度的影響對(duì)于高吸收性(高不透明度)的薄膜更重要。 高輻射度允許使用較少的光觸發(fā)劑。光子密度的增加增多了光子—光觸發(fā)劑的碰撞,從而補(bǔ)償了光觸發(fā)劑濃度的減少。這對(duì)于較厚的涂層會(huì)有效,因?yàn)楸韺拥墓庥|發(fā)劑吸收和阻礙了同一波長(zhǎng)到達(dá)深層的光觸發(fā)劑分子。 3.UV輻射量 到達(dá)表面單位面積的輻射能量。輻射量表示到達(dá)表面的光子總量(而輻射度則是到達(dá)的速率)。在任一給定光源下,輻射量與速度成反比

57、而與曝光的數(shù)量成正比。輻射量是輻射度的時(shí)間累積,以每平方厘米Joules或轉(zhuǎn)miliJoules表示,(遺憾的是,沒(méi)有有關(guān)輻射度或光譜內(nèi)容換為以輻射量測(cè)量的信息,它僅僅是被曝光表面能量的累積。)它的意義在于它是唯一包括了速度參數(shù)和曝光時(shí)間參數(shù)的特性顯現(xiàn)。 4.紅外輻射密度:紅外輻射主要是由UV源的石英泡發(fā)射出來(lái)的紅外能量。紅外能量和UV能量一起被收集并聚焦在工作表層。這決定于IR的反射率和反射器的效率。IR能量可以被轉(zhuǎn)換為輻射量或輻射度單位。但通常,它所產(chǎn)生的表面溫度才是被注意的重要之處。它所產(chǎn)生的熱量可能有害也可能有益。 結(jié)合UV燈解決溫度與IR之間關(guān)系的技術(shù)有許多。可以分為減少發(fā)

58、射,傳送和控制熱量移動(dòng)。發(fā)射的減少通過(guò)使用小直徑的燈泡來(lái)實(shí)現(xiàn),因?yàn)檎莌ot quartz的表面區(qū)域發(fā)射幾乎所有的IR。傳遞的減少可通過(guò)在燈管后面使用分色的反射器(cold mirror)來(lái)實(shí)現(xiàn);或在燈管與目標(biāo)之間使用分色窗(hot mirror)。熱量移動(dòng)降低了目標(biāo)的溫度—但僅僅是在IR已引起了溫度升高之后—可使用冷氣流或散熱裝置來(lái)控制熱量的移動(dòng)。IR能量的吸收由材料本身決定—油墨、涂層或基片。速度對(duì)由入射的IR能量及工作表面吸收的能量引起的溫度有重大影響。過(guò)程越快,被吸收的IR能量越少,引起溫度升高??赏ㄟ^(guò)改進(jìn)效率來(lái)加快生產(chǎn)的過(guò)程。 附 UV烘干技術(shù)資料 1.大部分的UV光線包含兩種

59、UV波長(zhǎng),這兩種波長(zhǎng)同時(shí)工作。短波工作在表面,較長(zhǎng)的波作用于油墨或Lacquer深層。這是由于短波的能量被表面吸收而不能進(jìn)入深層。短波曝光不足會(huì)引起表面發(fā)粘,而長(zhǎng)波能量的不足則可能導(dǎo)致附著困難。 2.CD生產(chǎn)中的UV烘干用于兩方面——即保護(hù)膠烘干和印刷油墨烘干。 A.保護(hù)膠:保護(hù)膠的覆蓋幾乎都是通過(guò)噴射——旋轉(zhuǎn)(spinning)這種方式進(jìn)行的。然后在UV下曝光。曝光的方式有許多種,大致可分為:旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)方式;聚焦、離焦或無(wú)焦點(diǎn)方式。 B. 旋轉(zhuǎn)方式: 這種方式是把DISC固定在UV燈下進(jìn)行旋轉(zhuǎn),置它的表面于在焦或離焦UV燈的一定距離內(nèi)。盡管旋轉(zhuǎn)方式好像是一個(gè)對(duì)DISC表面提供均勻曝

60、光的好方式,但也不盡然。假如UV燈在焦點(diǎn)之內(nèi)或焦點(diǎn)附近,一條強(qiáng)光線將會(huì)穿過(guò)CD的中心。當(dāng)光盤旋轉(zhuǎn)時(shí),其中心持續(xù)曝光,而邊緣只接受到兩個(gè)短時(shí)的“閃照(burst)”UV光。這會(huì)導(dǎo)致邊緣烘干不好。 輻射固化紫外光的計(jì)量與標(biāo)定 摘要:紫外輻射固化技術(shù)經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展,廣泛應(yīng)用于涂料、油墨、膠粘劑和電子產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域。本文介紹了紫外輻射固化領(lǐng)域中常用的輻射度計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)、單位及定義,紫外輻射度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系。文章強(qiáng)調(diào)了計(jì)量在紫外輻射固化領(lǐng)域中的重要性,紫外輻射照度/能量計(jì)是定量測(cè)量到達(dá)涂層表面的輻射照度/能量的儀器,定期對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行校準(zhǔn)是確保量值準(zhǔn)確可靠的唯一途徑。 關(guān)鍵詞:計(jì)量;紫外輻

61、射;紫外輻射固化;紫外輻射照度計(jì);光譜輻射照度;國(guó)際比對(duì) 中圖分類號(hào):O432.3;O433.1;TB96 1 引言 輻射固化的基本含義就是利用紫外光(UV)或電子束為能源,引發(fā)具有化學(xué)活性的液體配方,在基體表面實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)的固化過(guò)程。輻射固化是一種快速發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),具有固化速度快、涂膜質(zhì)量高、環(huán)境污染少、能量消耗低等特點(diǎn)[1]。自70年代至今,輻射固化技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普及,以年平均10%以上的速度在增長(zhǎng),具有巨大的發(fā)展?jié)摿?,?yīng)用前景十分廣闊[1][2][3]。UV輻射固化技術(shù)涉及范圍廣,涉及行業(yè)多,因此輻射固化技術(shù)及其所獲得的各種材料及產(chǎn)品被譽(yù)為面向21世紀(jì)的綠色工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品

62、。 隨著紫外輻射固化技術(shù)的逐漸成熟,市場(chǎng)的逐步擴(kuò)大,紫外光源輻射的準(zhǔn)確計(jì)量顯得日益重要。紫外輻射照度/能量計(jì)是一種性能相對(duì)可靠、使用便利的寬波段紫外輻射測(cè)試儀器,用于定量測(cè)量紫外光源到達(dá)涂層表面的輻射照度或輻射能量。紫外輻射計(jì)量能為產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程提供可靠的參數(shù)依據(jù),加強(qiáng)質(zhì)量控制,降低產(chǎn)品的廢品率,節(jié)耗節(jié)能,為生產(chǎn)廠家及最終使用客戶在生產(chǎn)上提供界定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。由于紫外輻射照度/能量計(jì)自身的特點(diǎn),為了確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠,必須按照規(guī)定定期到權(quán)威計(jì)量部門進(jìn)行校準(zhǔn)。 本論文從紫外輻射固化領(lǐng)域中遇到的計(jì)量問(wèn)題入手,對(duì)紫外輻射計(jì)量與標(biāo)定方法和重要性進(jìn)行了探討。詳細(xì)介紹了紫外輻射固化領(lǐng)域中常用的輻射度計(jì)

63、量名詞術(shù)語(yǔ),我國(guó)的紫外輻射度計(jì)量體系和量值溯源問(wèn)題,國(guó)際比對(duì)結(jié)果及量值的國(guó)際一致性,最后討論了紫外輻射固化領(lǐng)域中應(yīng)注意的計(jì)量問(wèn)題。 2 光譜輻射度計(jì)量術(shù)語(yǔ) 在紫外輻射固化領(lǐng)域中常常用到光譜輻射度計(jì)量學(xué)名詞術(shù)語(yǔ),為了便于理解和國(guó)際交流,應(yīng)當(dāng)規(guī)范使用這些名詞術(shù)語(yǔ),否則易引起混淆。 表1列出了輻射固化領(lǐng)域中常用的輻射度計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)、單位及定義[4]。 表1. 輻射度計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)、單位及定義 名詞術(shù)語(yǔ) 符號(hào) 定義 公式 單位 輻射能量 (Radiant energy) , 在指定的時(shí)程 內(nèi),輻射通量 的時(shí)間積分 J (焦耳) 輻射通量/輻射功率(Radiant f

64、lux/ Radiant power) , / 以輻射的形式發(fā)射、傳輸或接收的功率。 W (瓦特) 輻射強(qiáng)度 (Radiant intensity) , 點(diǎn)輻射源在指定方向上的輻射強(qiáng)度是該輻射源在包含指定方向的立體角元 內(nèi)傳輸?shù)妮椛渫?,除以該立體角元之商。 W?sr-1 (瓦特∕單位立體角) 輻射亮度 (Radiance) , 由公式 定義的量。式中 是由經(jīng)過(guò)實(shí)際或假想面上指定點(diǎn)的束元在包含指定方向的立體角元 內(nèi)傳播的輻射通量, 是包含指定點(diǎn)的該輻射束截面積, 是該截面法線與輻射束方向之間的夾角。 W?m-2?sr-1(瓦特∕平方米?單位立體角

65、) 輻射照度 (Irradiance) , 表面上一點(diǎn)處的輻射照度是入射在包含該點(diǎn)的面元上的輻射通量 除以該面元面積 之商。 W?m-2 (瓦特∕平方米) 輻射出射度 (Radiant exitance) , 表面上一點(diǎn)處的輻射出射度是離開包含該點(diǎn)的面元的輻射通量 除以該面元面積 之商。 W?m- 2(瓦特∕平方米) 3 我國(guó)建立了紫外輻射度計(jì)量基準(zhǔn)裝置 光譜輻射照度是光學(xué)領(lǐng)域的重要基本量值,是世界上各個(gè)國(guó)家獨(dú)立復(fù)現(xiàn)、保存的重要基準(zhǔn)量值,也是一切紫外輻射度量值溯源的源頭。我國(guó)的光譜輻射度國(guó)家基準(zhǔn)裝置建于1975年,波長(zhǎng)范圍為250nm~2500nm,覆蓋了

66、紫外、可見(jiàn)和近紅外波長(zhǎng)范圍,30年來(lái)為我國(guó)的光譜輻射亮度和照度測(cè)量提供了最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。 (250~2500)nm光譜輻射度國(guó)家基準(zhǔn)裝置是整個(gè)紫外輻射度計(jì)量體系量值溯源的源頭,為了滿足日益增多的紫外輻射測(cè)量需求,1989年我國(guó)建立紫外輻射照度工作基準(zhǔn)裝置,用于開展各種紫外光源和紫外輻射照度/能量計(jì)的校準(zhǔn)工作,確保國(guó)內(nèi)量值的統(tǒng)一。圖1是我國(guó)的紫外輻射度量值傳遞系統(tǒng)示意圖。 圖1我國(guó)的紫外輻射度量值傳遞體系示意圖 圖2 我國(guó)的紫外輻射照度工作基準(zhǔn)裝置 紫外輻射照度工作基準(zhǔn)主要由光譜輻射照度標(biāo)準(zhǔn)燈、紫外光譜輻射計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)紫外輻射照度計(jì)、各種紫外光源等組成(見(jiàn)圖2)。根據(jù)當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)需要,1989年建立四個(gè)波段的標(biāo)準(zhǔn)。A1波段:320nm-390nm, 峰值波長(zhǎng)lp:360nm5nm;A2波

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