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余姚市飛元噴塑廠

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UV固化原理

2016年04月13日

近幾年來,無論是絲印行業還是膠印行業,UV光固化油墨的使用越來越多。眾所周知,與傳統的溶劑型油墨相比,UV光固化油墨有光澤度好、立體感強、無有害溶劑揮發等優點,特別是在油墨的干燥方面,UV光固油墨在紫外光照射下即可瞬間固化,避免了傳統的溶劑型油墨干燥周期長,占地面積大等缺點,大大提高了工作效率和質量。UV光固化油墨印刷后需經過UV光固設備實現瞬間固化。影響光固質量的主要因素有UV燈的波長、能量、傳送帶的速度、UV機冷卻系統等UV固化原理、UV燈及相關技術參數:
1、UV固化原理:在特殊配方的樹脂中加入光引發劑(或光敏劑),經過吸收紫外線(UV)光固化設備中的高強度紫外光后,產生活性自由基,從而引發聚合、交聯和接枝反應,使樹脂在數秒內由液態轉化為固態。
2、UV固化燈:目前工業上使用的UV設備光源,主要是氣體放電燈(汞燈)。根據燈內腔氣體的壓強大小分為低壓、中壓、高壓、超高壓幾種,工業上的生產固化通常使用高壓汞燈。高壓汞燈可以產生輻射強烈的310nm、365nm、410nm等波長的特征紫外光(UV)、可見光及紅外光(IR),其中365nm為主峰的波長是世界各國常用的用于固化干燥的波段(以下稱謂的UV燈即指365nm的高壓汞燈)。

二、相關參數對固化質量的影響
1、UV機波長:365nm波段的光譜適合于一般的光固化油墨(不適用于冰花、起皺等特殊光譜要求的油墨)。UV燈管的雜光過多,會影響光固效果,建議客戶在選用UV光固設備時先進行光固試驗,以檢驗UV機的波長是否符合光固要求。
2、 UV機的功率:一般UV光固油墨要求的功率為80-120w/cm,光固能量過高會造成油墨的脆化,光固能量過低達不到光固效果。
3、 吸風裝置:UV燈在散發紫外線的同時,也會產生大量的熱量,使機體內的溫度不斷升高,光固機在UV燈管上方裝有抽風裝置,并通過抽風管道將固化過程中產生的臭氧排出室外,從而達到降溫的目的。當承印物太薄或耐溫要求很低時,需經光固試驗確定是否能滿足要求。對溫度要求較高的承印物,我們可承接特殊加工,在燈管的下方裝置石英玻璃板,以達到降溫和進一步過濾雜光的作用

 

uv固化原理 uv固化材料的物理性能實質上是受用來固化它們的烘干系統的影響的。預期性能的獲得,不管是保護膠、油墨、還是粘合劑,將依賴于這些燈管的參數、設計和控制的方法。UV燈四個關鍵的參數是:1.UV輻射度(或密度)2.光譜分布(波長)3.輻射量(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。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(radiantIR)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……………………………………………………………………更多涂料資料請參考中國顏料供應商網

 

uv固化原理

 

什么是UV
  UV是英文Ultraviolet Rays的縮寫,即紫外光線,紫外線(UV)是肉眼看不見的,是可見紫色光以外的一段電磁輻射,波長在通常按其性質的不同又細分為以下幾段:
  A真空紫外線(Vacuum UV,波長為10—200nm
  B短波紫外線(UV—C),波長為200—290 nm
  C中波紫外線(UV—B),波長為290—320 nm
  D長波紫外線(UV—A),波長為320—400 nm
  E可見光(Visible light,波長為400—760 nm
  紫外線(UV)用于工業生產,一般使用的是長波UVUV—A)。

紫外線固化原理
  紫外線光(UV)固化是利用光引發劑(光敏劑)的感光性、在紫外線光照射下光引發形成激發生態分子,分解成自由基或是離子,使不飽和有機物進行聚合、接技、交聯等化學反應達到固化的目的。

紫外燈的紅外輻射的處理方法
  紫外線高壓汞燈將60%的總功率轉變為紅外輻射,燈管表面溫度可升到700-800。為了避免材質過熱,紫外光固化裝置中采用高功率燈和多燈系統受到重視,因此裝置中一般要采取多種措施來冷卻燈管、反射燈罩以及基材。在用于光固化涂料時,要設法調節好溫度,一方面要避免材質過熱,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。現常用辦法有三種,其一、風冷卻,這種方法是現今應用最多的方法,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、加裝光學片,將紅外輻射與固化物隔離,適用于易變形產品。

反射燈罩的作用
  加裝反射燈罩,可充分利用UV燈的強度到固化物件表面,反射罩的反光效果,直接影響產品的質量,藍天特燈公司生產反射罩內部加裝進口鋁合金全鏡面反光片,比普通反光片反光效果要提高30-40%,能將UV90%以上的UV光反射到產品表面,提高工作效率。

影響紫外輻射深層固化的幾個因素
  UV涂料經紫外光輻射后光引發劑被引發,產生游離子基或離子,這些游離基或離子與預聚體或不飽和單體中的雙鍵起交聯反應,形成單體基因,這些單體基因開始連鎖反應生成聚合體固體離分子,一個完整的固化過程結束。下面談談影響其深層固化的幾個因素。

  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分子,分解成自由基或是離子,使不飽和有機物進行聚合、接枝、交聯等化學反應,達到固化的目的。
  其中供給的UV涂料中光引發劑的紫外光能量超過或不足其所需要能量 如:
   1、 已知光引發劑需要的紫外光能量為確保徹底固化,供給的能量科學合理地大于其所需的能量屬正常。
   2、 不知光引發劑需要的紫外光能量,盲目地超量供給,這種做法不僅浪費能源,還會引起過量固化的
     負效應,如爆聚、反固化反應等。
   3、 紫外光能量不足時,則紫外光的能量一定要適中,即不能過量也不能不足,已免造成無法完全固化。

  二、 UV涂層厚薄的影響
  UV涂層的厚薄對紫外固化的效果起著關鍵的作用,涂層過厚,在同樣功率光源的照射下干燥時間相對長,一方面影響UV涂料的干燥,另一方面會使基材表面溫度過高,導致基材變形;涂層過薄,會導致產品表面光澤度差。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進行調配。

  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),但根據固化基材的不同,一般距離在10-15㎝左右。距離過低,因紫外燈表面溫度很高,基材遇熱變形;距離過高,紫外能量小,基材表面不干發粘,固化距離一定要跟基材、涂料、燈管功率等適當調整。

  四、 固化速度的影響
  根據基材、涂料、固化距離等不同,適當調整設備固化速度,固化速度過快,基材表面UV涂料發粘或表面干而內不干;運行速度慢,基材表面會老化。

  五、 工作環境的影響
  UV涂料因溫度原因粘度變化很大,所以應調整室溫,一般15-25較合適,并且注意印刷時不能受到直射陽光的照射。

來源:余姚市飛元噴塑廠
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