在狹義上的解釋,光是一種人類眼睛可以看見的電磁波(可見光譜);在科學上的定義,光有時候是指所有的電磁波譜。其中紫外線是為10nm~400nm(納米)的光線,英語為ultraviolet(縮寫為UV),紫外線的英文名是Ultraviolet,其中的ultra-意為“高于,超越”。太陽光譜上,紫外線的頻率高于可見光線。可以分為UVA(320nm~400nm,低頻長)、UVB(波長280nm~320nm,中頻中波)、UVC(波長100nm~280nm,高頻短波)、EUV(10nm~100nm,超高頻)。
UV固化原理
UV膠固化是紫外光固化材料中的光引發劑(或光敏劑)在紫外光照射下吸收紫外光產生活性自由基或陽離子,引發單體或者低聚物聚合、交聯和接枝等化學反應,在幾秒鐘內從液體轉變為固體。
每種UV都有不同的波長范圍,這決定了它可以穿透基片的深度。根據所使用的基材和期望的固化效果,可選擇合適的UV:
● UVC是一種短波紫外線(200nm-280nm),它在250 ~ 260 nm范圍內提供強大的輸出,但在空氣中傳播不佳。由于氧氣可以阻擋UVC,許多應用涉及氮氣吹掃環境的使用。主要用于頂部表面固化,產生表面硬度和耐磨性(UVC使涂料具有抗劃痕性能)。常見用途包括:紙張和塑料表面的透明涂層光學和汽車鏡片的硬涂層;消毒和殺菌應用;DNA交聯;表面改性。
● UVB是一種中波紫外線(280nm-320nm),能夠深度滲透固化,創造涂層和粘接韌性。常見用途包括:固化涂料、粘合劑和油墨,還包括消毒、滅菌。
● UVA是一種長波紫外線(320nm-395nm),用于固化最深層,并提供附著力。常見用途包括:固化油墨、涂料和粘合劑;UV檢驗;UV熒光。
● UVV是一種可見光紫外線(395nm-455nm),它用于固化最深區域,并負責這些配方的粘附性能。UVV與白色和銀色導電顏料的效果很好。常見用途包括:銀導電油墨;二氧化鈦顏料涂料;粘合劑和深層灌封化合物。
UV LED與傳統汞燈固化
UV LED與傳統汞燈固化都是依靠光照射激發光引發劑,進而促使流體中所包含的單體和預聚物通過聚合反應結合,形成硬化的膜層。
UV-LED與UV固化相比,只需要其1/4的電能消耗,大大減少了能源消耗和CO2的排放量。
傳統汞燈的輻射水平很容易超過10W/cm2,用于表面固化很容易發熱,而UV-LED輻射能量可控制,發熱少,對于塑膜等耐熱性差或熱敏感承印材料的印刷熱影響小,只需對印刷精度稍作調整即可。
UV-LED光源元件壽命約為UV光源元件壽命的12倍,光源更換頻率大幅降低,器材耗用隨之減少。
UV-LED可做到瞬間開啟或關閉,無需UV固化所必需的預熱及降溫時間,作業效率得到提高。
UV-LED方式無臭氧的產生,改善了工人的工作環境,無需再安裝捕捉和焚化設備來消除臭氧的危害。
由于UV-LED光源設備與相關配套裝置非常緊湊,設置簡單,節省空間。從上述各種優勢可見,UV-LED固化系統不僅明顯降低成本而且還減少了對環境的污染、能源的損耗。
但是相對于傳統的UV固化利用了200~450nm的整個紫外光譜來說,UV-LED燈只集中在紫外光譜中一個狹窄的范圍,通常是395~405nm。目前UV-LED固化體系雖然有一些是在365nm處固化的,但大多數還是集中在395nm左右,是UV-LED固化常用波長
UV固化的廣泛應用
1)印刷行業紙品印刷
在書籍、雜志、包裝盒等紙品印刷中,UV 固化燈用于固化油墨。比如高檔包裝盒上的彩色印刷圖案,通過 UV 固化燈快速固化油墨,不僅能使色彩迅速干燥固定,呈現出鮮亮、飽滿的色澤,還能提高印刷生產效率,減少等待干燥的時間,實現快速連續印刷。像一些具有特殊工藝要求的藝術紙印刷品,利用 UV 固化技術可以更好地展現細節和質感。
標簽印刷:無論是紙質標簽還是塑料薄膜標簽,UV 固化燈都起著關鍵作用。像飲料瓶、日化產品瓶身的不干膠標簽,在印刷文字、圖案和商標時,UV 固化油墨配合 UV 固化燈,能瞬間干燥,確保標簽在后續粘貼等工序中不會出現油墨蹭臟、掉色等問題,而且可以精準地呈現出細膩的圖案和清晰的文字效果。
塑料卡片印刷:像銀行卡、會員卡、身份證等各類塑料卡片,表面印刷信息時采用 UV 固化技術。UV 固化燈可以讓卡片上印刷的數字、圖案、防偽標識等快速固化,滿足大批量快速生產的需求,同時保證印刷質量的耐久性和清晰度,使其能經受住長時間的使用和不同環境的考驗。
2)涂裝行業
木器涂裝:在家具生產中,對木質表面進行涂漆等處理時,UV 固化燈可用于固化木器漆。比如實木家具的桌面、柜門等部位,使用 UV 漆并通過 UV 固化燈照射,能夠快速形成堅硬、耐磨且光亮的漆膜,大大縮短了涂裝時間,提高了家具生產效率,并且環保性相對較好,減少了有機溶劑揮發帶來的污染。
汽車涂裝:部分汽車零部件,如輪轂、內飾塑料件等會采用 UV 涂料并借助 UV 固化燈來固化涂層。對于輪轂而言,UV 固化涂層可以提供良好的耐腐蝕性、耐磨性以及美觀的外觀效果;而內飾塑料件通過 UV 固化可以獲得耐刮擦、質感好的表面,提升車內整體的品質感,同時也符合汽車行業對高效生產和環保的要求。
3D 打印后處理:在 3D 打印領域,一些打印出來的物件需要進行表面處理來提升其性能和外觀。使用 UV 固化涂料配合 UV 固化燈,可以對 3D 打印的塑料、樹脂等材質的模型進行快速固化處理,增強模型的強度、硬度,改善表面的光滑度和色澤,使其更接近最終產品的要求,也拓寬了 3D 打印在更多實際應用場景中的使用范圍。
3)電子電器行業
線路板制作:在印刷線路板(PCB)生產過程中,需要對線路板上的阻焊油墨、字符油墨等進行固化,UV 固化燈可以精準、快速地完成這一任務。它能保證油墨固化完全,使線路板具備良好的絕緣性、耐腐蝕性等性能,對于高精度、高密度的線路板制作來說尤為重要,有助于提高線路板生產的良品率和生產效率。
顯示屏制造:像液晶顯示屏(LCD)、有機發光二極管顯示屏(OLED)等制造過程中,涉及到一些光刻膠、密封膠等材料的固化,UV 固化燈能夠提供合適的固化條件,確保膠層性能穩定,對顯示屏的顯示效果、密封性以及使用壽命等方面都有著積極的影響,保障顯示屏的高質量生產。
電子元器件封裝:對于一些小型電子元器件,如芯片、二極管等,在封裝過程中采用 UV 固化材料結合 UV 固化燈,可以快速形成牢固的封裝保護結構,提高元器件的防潮、防塵、抗沖擊等性能,并且可以實現快速自動化封裝,滿足電子行業大規模、高效率生產的需求。
4)醫療行業
醫療器械制造:例如一些塑料材質的醫用導管、注射器外殼等,在表面處理時使用 UV 固化涂料并通過 UV 固化燈固化,可以使表面具有良好的生物相容性、耐化學腐蝕性以及易清潔等特點,符合醫療器械在使用過程中的衛生和安全要求,同時提高生產效率,便于大規模生產這類醫療器械產品。
牙科材料固化:在牙科修復領域,像光固化樹脂材料用于補牙、制作牙冠等,UV 固化燈(通常是特定波長的光固化燈)可以在短時間內將樹脂材料固化成型,精確地修復牙齒的形狀和功能,操作方便快捷,而且能讓樹脂材料與牙齒結構更好地貼合,保證修復效果的持久性和美觀性。
5)建材裝飾行業
木地板涂裝:木地板表面的漆層固化常采用 UV 固化技術,UV 固化燈能快速固化木地板上的耐磨漆、UV 漆等,增強木地板表面的硬度、耐磨性和抗污性,延長木地板的使用壽命,同時可以實現連續化的快速涂裝生產,提高生產效率,滿足市場對于木地板美觀和耐用的雙重要求。
玻璃裝飾:在玻璃制品上進行彩繪、鍍膜等裝飾處理時,UV 固化燈可用于固化相應的涂料、油墨或薄膜材料。比如建筑玻璃上的藝術彩繪,通過 UV 固化燈固化后,色彩持久鮮艷,圖案牢固,或者在玻璃表面鍍上一層具有特殊功能(如防紫外線、隔熱等)的 UV 固化薄膜,利用 UV 固化燈快速成型,提升玻璃的功能性和裝飾性。
人造板材裝飾:像三聚氰胺板、防火板等人造板材,在表面裝飾層的固化方面,UV 固化燈可以讓表面的裝飾紙、浸漬紙等通過 UV 固化膠與板材更好地貼合,固化形成美觀、耐用的表面,提升人造板材的品質,使其廣泛應用于家具制造、室內裝修等領域。
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