在生活中我們常說(shuō)的過(guò)UV,表面字義是經(jīng)過(guò)紫外線照射。其制作工藝是在產(chǎn)品表面噴涂一層UV光油后再經(jīng)過(guò)紫外線光源照射光固化的工藝制作流程。
1.UV概念
UV 是紫外線的英文(Ultra-Violet Ray)縮寫(xiě),工業(yè)用 UV 光源光譜范圍是200nm-450nm,以365nm為中心。按波段的不同,分別為UV-A,UV-B,UV-C各具有不同的用途。
低壓UV燈管即殺菌燈則主要用于殺菌消毒,另外UV-B還主要用于紫外線檢驗(yàn),醫(yī)療治療等。
強(qiáng)紫外線高壓水銀燈由高品質(zhì)的純石英管材制造而成,使紫外線能高程度及大量的穿透,其弧長(zhǎng)度/發(fā)光長(zhǎng)度可由5厘米至300厘米不等,常見(jiàn)功率為每厘米30W至200W,超大功率UV燈一般在每厘米200W或以上操作,該燈光譜有效范圍在350-450nm之間,主波峰為365nm,有700多個(gè)品種,功率由100w-25kw.
2.UV固化
UV固化在英文中稱UV Curing 或 UV Coating,UV固化是光化學(xué)反應(yīng),即液態(tài)的UV照射可固化材料經(jīng)印刷或涂布到承印物或工件表面,經(jīng)UV光線照射實(shí)現(xiàn)硬化的過(guò)程,UV固化與傳統(tǒng)的干燥過(guò)程相似,但原理不同,傳統(tǒng)的干燥一般借助于涂敷材料中溶劑的揮發(fā)而形成硬化,而UV固化交聯(lián)則無(wú)溶劑揮發(fā)。
Ultraviolet,簡(jiǎn)稱UV,即紫外線,紫外線燈管則簡(jiǎn)稱UV燈管。
3.UV燈</p><p>UV燈為氣體放電燈,氣體放電燈分為弧光放電和輝光放電,UV固化中常用UV燈為弧光放電燈,其工作原理是:在真空的石英管中加入定量的高純汞(水銀),通過(guò)對(duì)兩端電極提供電壓差(壓降),產(chǎn)生離子放電,從而產(chǎn)生紫外線輻射。
4.UV燈的強(qiáng)度
UV燈的強(qiáng)度取決于UV燈管的功率密度,一般常用規(guī)格有: 80W /cm 即 200W/inch;120W /cm 即 300W/inch;160W /cm 即 400W/inch;240W /cm 即 600W/inch.
5.UV組件的選擇</p><p>要保證UV燈正常良好工作需保證以下要素:A.選擇匹配的點(diǎn)燈電源,所配套漏磁變壓器/電容器要與UV燈所需電壓/電流相符,漏磁變壓器的額定功率/二次電壓/工作電流/絕緣系數(shù)/耐壓程度和電容器的容量/耐壓/可沖放電次數(shù),直接決定了UV燈管的發(fā)光效率/穩(wěn)定性和壽命;B.適配風(fēng)機(jī)要與UV燈功率吻合,注意:不可以用強(qiáng)風(fēng)對(duì)燈管表面送風(fēng)冷卻,否則燈管表面溫度過(guò)低會(huì)造成燈管滅弧熄燈。C.選擇適合的反射罩:UV燈罩定制的標(biāo)準(zhǔn)燈罩為聚光燈罩。
6.UV燈的壽命一般指其能維持足夠的能量進(jìn)行操作的時(shí)間,在此期間其能量逐漸衰減直至低于可接受的范圍為止,一般情況標(biāo)準(zhǔn)的UV燈能放射足夠的UV能量達(dá)800小時(shí).UV固化廣泛用于竹木地板、家具、裝飾材料、印刷、印鐵制罐、塑膠涂裝、標(biāo)牌、電路板、光盤(pán)等行業(yè);也是半導(dǎo)體、電子元件、液晶等粘接固化的理想光源.
在特殊配方的樹(shù)脂中加入光引發(fā)劑(或光敏劑),經(jīng)過(guò)吸收紫外線(UV)光固化設(shè)備中的高強(qiáng)度紫外光后,產(chǎn)生活性自由基或離子基,從而引發(fā)聚合、交聯(lián)和接枝反應(yīng),使樹(shù)脂(UV涂料、油墨、粘合劑等)在數(shù)秒內(nèi)(不等)由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。(此變化過(guò)程稱之為"UV固化")可見(jiàn)光的短波長(zhǎng)側(cè)有紫外線(Ultraviolet radiation 簡(jiǎn)稱UV)區(qū)域,波長(zhǎng)范圍100~400nm。
紫外線區(qū)域根據(jù)國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)和國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)可分為以下波長(zhǎng)域: UV-A: 315~400nm;UV-B: 280~315nm;UV-C: 100~280nm;UV-V: 390 nm 以上(UV-C的波長(zhǎng)范圍在生物學(xué),醫(yī)院,化學(xué)等學(xué)科中還沒(méi)有得到統(tǒng)一).
根據(jù)光子能E=h/λ式(h常數(shù),λ光波長(zhǎng)),波長(zhǎng)越短光子能越高。能量較低的UV-A具有光化學(xué)作用,所以也稱化學(xué)線。UV-A用于有機(jī)物的合成、涂料或接著劑的UV固化等領(lǐng)域。UV-B 對(duì)生物的作用效果大,能引起紅斑作用及色素沉著等,所以也稱生物線。UV-C是遠(yuǎn)紫外線。因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)短能量大,具有殺菌作用,能分解分子的結(jié)合。對(duì)UV膠水的固化,只有UV-A有較強(qiáng)的效果。紫外線UV固化膠水在波長(zhǎng)365nm—400nm的紫外線光照射下能迅速固化,從而發(fā)揮應(yīng)有的接著強(qiáng)度.
UV固化裝置由光源系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)(就是風(fēng)扇)、控制系統(tǒng)(數(shù)字顯示定時(shí)器)、箱體幾個(gè)部分構(gòu)成。
UV光源系統(tǒng)
它由UV燈管、燈罩、變壓器(鎮(zhèn)流器)、電容器(觸發(fā)器)組成。
1.UV燈管</p><p><br/></p><p> 目前市場(chǎng)上的UV燈分高壓汞燈和金屬鹵素?zé)魞煞N。國(guó)內(nèi)設(shè)備普遍采用高壓汞燈,進(jìn)口設(shè)備有一部分采用金屬鹵素?zé)簟?(建議使用金屬鹵素?zé)?
(1)UV燈功率的選擇。
UV燈的功率即UV燈光的輻射能量,也稱穿透力。首先,它一定要滿足UV油墨(光油)吸收的光譜波長(zhǎng)及功率密度的要求。若UV 燈的功率不夠,即使光照時(shí)間再長(zhǎng),過(guò)UV固化裝置的次數(shù)再多,產(chǎn)品也達(dá)不到完全固化。相反,還會(huì)使UV油墨(光油)表層老化、封閉、變脆等,同時(shí)油墨(光油)的附著力也不好,會(huì)使疊印的層間結(jié)合力差。因?yàn)榈凸β实腢V燈光不能穿透墨層底部,使底部未固化或固化不充分。
(2)UV燈功率一般要滿足80~120W/cm的要求,但功率越大熱量也會(huì)越大,因此要根據(jù)固化物和固化速度不同來(lái)選擇功率。
(3)UV燈(高壓汞燈)的最大壽命一般為800 — 1000小時(shí),達(dá)到后即應(yīng)更換,因?yàn)榈酱藭r(shí)段的UV燈所發(fā)射的紫外光線的強(qiáng)度變?nèi)酰瑫?huì)影響固化效果。同時(shí)建議在使用期內(nèi)根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境(空氣的含塵量)不同,在適當(dāng)時(shí)間用無(wú)水乙醇清潔燈管表面及反射罩表面的反射板,再將UV燈管轉(zhuǎn)90°。這樣有利于UV射線全部有效輻射到UV油墨或光油。
反射罩的類型有聚焦型、非聚焦型和多面反射型。一般采用的是聚焦型。這種反射罩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是反射的UV光線能量集中,光固化的效率高,有利于厚墨層的油墨固化,可使油墨的深層完全固化。
2.變壓器
變壓器的選擇必須與UV燈的功率相配,即變壓器必須有足夠的輸出電壓,以保證UV燈能全功率工作。如果輸出電壓過(guò)高會(huì)使燈管燒毀;而輸出電壓過(guò)低,燈管又不能全功率工作,從而使紫外線輸出強(qiáng)度不足。
3.電容器
電容的選擇應(yīng)與燈管和變壓器相配套,根據(jù)變壓器的輸出電壓選擇所用電容的耐壓程度。如果選擇不當(dāng)則會(huì)使電容擊穿,影響到UV固化裝置的正常工作。
UV組件的選擇
要保證UV燈正常良好工作需保證以下要素:
A.選擇匹配的點(diǎn)燈電源,所配套漏磁變壓器/電容器要與UV燈所需電壓/電流相符,漏磁變壓器的額定功率/二次電壓/工作電流/絕緣系數(shù)/耐壓程度和電容器的容量/耐壓/可沖放電次數(shù),直接決定了UV燈管的發(fā)光效率/穩(wěn)定性和壽命;
B.適配風(fēng)機(jī)要與UV燈功率吻合:排風(fēng)量=150立方米/小時(shí).千瓦*UV燈功率(KW),注意:不可以用強(qiáng)風(fēng)對(duì)燈管表面送風(fēng)冷卻,否則燈管表面溫度過(guò)低會(huì)造成燈管滅弧熄燈
C.選擇適合的反射罩:市場(chǎng)上UV燈罩定制的標(biāo)準(zhǔn)燈罩一般分為聚光燈罩和平行光燈罩。
UV燈管經(jīng)常發(fā)生的十二大問(wèn)題
1.UV燈管有霧狀產(chǎn)生是什么原因?如果是管內(nèi)有霧狀就是:
石英管材的問(wèn)題、即脫羥不好。
或在生產(chǎn)過(guò)程中排氣不好。
再就是充進(jìn)的氣體純度不夠。如果是管外有霧狀則是:油墨、光油的氣體揮發(fā)物附著在管壁上,可定期用酒精等溶劑擦試。
2.UV燈變形的主要原因,變形后有什么不良反應(yīng)?UV燈變形的主要原因是溫度過(guò)高,輕微變形不影響正常使用,但壽命會(huì)縮短很多,嚴(yán)重變形會(huì)使燈管某側(cè)管壁變薄而破裂。檢查風(fēng)機(jī)是否損壞或是排風(fēng)管道過(guò)長(zhǎng)造成排風(fēng)不暢。
3.UV燈管內(nèi)有一塊一塊的晶體吸附是怎么回事?UV燈制做過(guò)程中,石英管材清洗不干凈有雜質(zhì)。
4.UV燈管變形成泡狀、爆裂怎么回事?就是局部溫度過(guò)高、或是因?yàn)槭⒐鼙诰植窟^(guò)薄造成的,檢查排風(fēng)系統(tǒng)是否通暢。
5.UV燈管金屬頭總是熔化燒壞是什么原因?
金屬燈架時(shí)間久了,銅架氧化,局部接觸不良造成電流過(guò)大,打火造成熔化。
新燈熔化就是因?yàn)閁V燈金屬頭與燈架接觸不良,虛接造成打火溶化。檢查燈架的銅接點(diǎn)是否氧化,檢查彈簧是否有彈力。
6.UV燈管使用幾小時(shí)就不能點(diǎn)亮(燈完好無(wú)損)是什么原因?如果是金屬鹵素?zé)艟褪且驗(yàn)辂u化物配比度不合適,或者變壓器輸出過(guò)低,或是燈的管壓過(guò)高。如果是水銀燈可能就是電極原因或是燈管的內(nèi)在質(zhì)量問(wèn)題,或是燈已漏氣。
7.UV燈兩端發(fā)黑是怎么回事?是電極粉剝落,附著在管壁上,但用到壽命是正常的,用到一至二百小時(shí),就出現(xiàn)這種情況就不正常了。
8.UV燈在使用中突然曝裂是什么原因?
電流過(guò)大(如電容線路短路)
吸風(fēng)時(shí)有臟東西打在管壁上。
電極鉬鉑等封接不良。
UV輻射強(qiáng)度
輻射強(qiáng)度是到達(dá)表面單位面積內(nèi)的輻射功率。輻射強(qiáng)度,以每平方厘米瓦特或毫瓦特來(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。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”。輻射強(qiáng)度包括了所有有關(guān)電源功率,效率,輻射輸出,反射率,聚焦燈管的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,表面較高的輻射強(qiáng)度會(huì)提供相對(duì)較高的光能量。固化的深度更多地是被輻射度影響而不是較長(zhǎng)的固化時(shí)間(輻射量)。高輻射度允許使用較少的光引發(fā)劑。光子密度的增加增多了光子—光引發(fā)劑的碰撞,從而補(bǔ)償了光引發(fā)劑濃度的降低。這對(duì)于較厚的涂層會(huì)有效,因?yàn)楸韺拥墓庖l(fā)劑吸收和阻礙了同一波長(zhǎng)到達(dá)深層的光引發(fā)劑分子。
UV輻射能量 輻射能量表示到達(dá)承印品表面單位面積的光子總量(而輻射強(qiáng)度則是到達(dá)的速率)。在任一指定光源下,輻射能量與固化的速度成反比而與固化的時(shí)間成正比。輻射能量是輻射強(qiáng)度的時(shí)間累積,以每平方厘米焦耳或毫焦耳表示,(遺憾的是,沒(méi)有有關(guān)輻射強(qiáng)度或光譜內(nèi)容換為以輻射能量測(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)和固化時(shí)間參數(shù)的特性顯現(xiàn)。
紅外輻射密度 紅外輻射主要是由UV光源發(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)換為輻射能量或輻射強(qiáng)度的單位。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??梢苑譃闇p少發(fā)射,傳送和控制熱量轉(zhuǎn)移。發(fā)射的減少通過(guò)使用小直徑的燈管來(lái)實(shí)現(xiàn),因?yàn)槭⒐鼙诎l(fā)射幾乎所有的溫度。傳遞的減少可通過(guò)在燈管后面使用分色的石英材料反射器(反射紫外過(guò)濾紅外)來(lái)實(shí)現(xiàn);或在燈管與目標(biāo)之間使用分色的石英材料的隔熱鏡(隔絕紅外放射紫外)。熱量移動(dòng)降低了承印品的溫度,在IR引起了溫度升高之后方可使用冷氣流或散熱裝置來(lái)控制熱量的移動(dòng)。IR能量的吸收由承印材料本身決定—油墨、涂層或基片。印速對(duì)于印品表面吸收的 IR能量有重大影響。速度越快,被吸收的IR能量越少。
如今的UV燈有區(qū)分UV汞燈和LEDUV燈兩大類,UV汞燈就是我們看到像燈管樣子的。LEDUV燈是一顆一顆的節(jié)能燈珠拼組而成,這種LEDUV燈珠都有一個(gè)小芯片,燈頭釋放的紫外線就是這種芯片釋放出來(lái)的。