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淺析UV固化原理

瀏覽次數：次更新時間：2013-11-07

很多時候，客戶在聽到UV固化的時候，首先會問到，UV固化的原理是什么？今天，我們泰上機械針對這一原理給大家重點講解一下UV固化。
1.UV輻射度(或密度)

2.光譜分布(波長)

3.輻射量(或UV能量)

4.紅外輻射。相對于最大輻射度或輻射量，以及不同的UV光譜，油墨和保護膠將會展現出很大不同的特性。鑒別不同的UV燈管特性并使它們與可固化材料的光學特性相匹配的能力，擴展了把UV固化作為一種快速、高效的生產過程的范圍。有許多固化系統的光學和物理性能(除它本身的組成之外)影響固化效果，從而導致了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，決定于發射光子進入可固化材料以啟動光可觸發分子的難易程度。UV固化決定于光子—分子的碰撞。光可觸發分子通過材料均勻地擴散，但光子卻不同。除UV光源的特質外，被固化的薄膜還有光學及熱動力學特性。它們與輻射能量互相作用，對固化的過程產生了重大影響。

光譜吸收率：能量是物質在逐漸增加的厚度內吸收進波長的作用。表面附近吸收的能量越多，意味著深層得到的能量越少。但這種情況隨波長的不同而不同。總的光譜吸收率包括所有來自于光觸發劑，單分子物質，齊聚體以及添加劑包括顏料的影響作用。

反射和散射：相對與吸收，光能更多地是被物質(或在物質內)改變方向；這一般是由于可固化材料中的基質材料和/或色素引起的。這些因素減少了到達深層的UV能量，但卻改進了在反應之處的固化效率。

光學密度：與吸收相似，它由“不透明度”和薄膜的厚度兩個因素構成；包括吸收和散射的光稀釋作用；用一個單獨的數字來表示，而不是作為光譜的分布。

擴散性：一個熱動力學特性包含特定的熱量，傳導性和密度；材料“擴散”、接受熱量的能力；影響由表面驟然進入的紅外能量而導致的薄膜和基質的溫度的升高。

紅外吸收率：溫度對固化反應的速率有著重大的影響；盡管反應中的溫升也對溫度有作用，但來自于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的熱量)。過大的溫度升高是影響固化過程的重要限制因素之一。

光學厚度涂層和油墨

由于不透明度或色彩強度是我們需要的特性這一事實，油墨和顏料涂層提出了特殊的問題。粘合劑通常也提供相對厚的薄膜。不同于一個薄膜的物理厚度，它的光學厚度是非常重要的。當光能穿進或穿過一種材料時，它的減少是由Beer—Lambert來描述的—在薄膜的上層沒有被吸收也沒有被反射的光能將穿送并到達薄膜的底層。

光譜吸收性的意義

物質的吸收性隨波長的不同而不同。很顯然，短的UV波長(200~300nm)會在表面被吸收而根本達不到底層。一般地說，薄膜的厚度是被限制的，對于基質，粘合力才是應具有的首要特性。

即使是光可觸發劑也會吸收它所敏感的波長能量，從而阻礙該波長到達深層的光可觸發分子。一種光可觸發劑對于清漆涂層適用，但對于油墨也許并不是合適的選擇。對于油墨，對應于較長波長的光觸發劑才是較好的選擇。除物理厚度外，光譜吸收性的另一個作用是光學厚度。一個薄膜不可能在一種波長下其光學厚度是厚的，而在另一種波長下是薄的。即使清漆涂層短波長(200~300nm)下的光學厚度也是傾向于較厚的。

當被固化的產品在UV可固化材料之上包含一層“透明”材料時，其吸收性便阻礙了光能。這是層壓法、透鏡粘合、藥品裝配，當然，還有DVD粘合，所常用的。

了解“透明”材料的光譜傳播特性，以選擇穿過它們進行固化的最有效的光譜是很重要的。一般情況下，長波長UV燈的選用，結合長波長的光觸發劑，是通過象PC這樣的材料進行成功固化的關鍵。

波長的重要作用

大多的UV固化包含了兩種范圍的波長同時工作(假如包含IR，3個)。短波長工作于表層，長波長工作于油墨或涂層的深層。這個定理是由于短波長在表層被吸收而不能到達深層的結果。短波曝光的不足會導致表面發粘；長波能量的不足則會導致粘附不良。每一個配方和薄膜的厚度都會從一個恰當的短、長波長能量速率中得到益處。

最基本的汞燈在這兩個范圍內發射能量，但它在短波長下的強烈發射使它特別適合于涂層和薄油墨層。高吸收性的材料，比如粘合劑和絲網油墨，它們的配方更適合于使用長波光觸發劑的長波固化。用來固化這些材料的燈管，包含了添加劑以及汞，這種燈在長波UV下發射的UV更多一些。這些長波燈管也輻射一些短波能量，從而足以應付表層的固化。

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