UV固化原理.doc

UV固化原理UV固化原理近几年来，无论是丝印行业还是胶印行业，UV光固化油墨的使用越来越多。众所周知，与传统的溶剂型油墨相比，UV光固化油墨有光泽度好、立体感强、无有害溶剂挥发等优点，特别是在油墨的干燥方面，UV光固油墨在紫外光照射下即可瞬间固化，避免了传统的溶剂型油墨干燥周期长，占地面积大等缺点，大大提高了工作效率和质量。UV光固化油墨印刷后需经过UV光固设备实现瞬间固化。影响光固质量的主要因素有UV灯的波长、能量、传送带的速度、UV机冷却系统等UV固化原理、UV灯及相关技术参数：1、UV固化原理：在特殊配方的树脂中加入光引发剂（或光敏剂），经过吸收紫外线（UV）光固化设备中的高强度紫外光后，产生活性自由基，从而引发聚合、交联和接枝反应，使树脂在数秒内由液态转化为固态。2、UV固化灯：目前工业上使用的UV设备光源，主要是气体放电灯（汞灯）。根据灯内腔气体的压强大小分为低压、中压、高压、超高压几种，工业上的生产固化通常使用高压汞灯。高压汞灯可以产生辐射强烈的310nm、365nm、410nm等波长的特征紫外光（UV）、可见光及红外光（IR），其中365nm为主峰的波长是世界各国常用的用于固化干燥的波段（以下称谓的UV灯即指365nm的高压汞灯）。相关参数对固化质量的影响1、UV机波长：365nm波段的光谱适合于一般的光固化油墨（不适用于冰花、起皱等特殊光谱要求的油墨）。UV灯管的杂光过多，会影响光固效果，建议客户在选用UV光固设备时先进行光固试验，以检验UV机的波长是否符合光固要求。2、 UV机的功率：一般UV光固油墨要求的功率为80-120w/cm，光固能量过高会造成油墨的脆化，光固能量过低达不到光固效果。3、 吸风装置：UV灯在散发紫外线的同时，也会产生大量的热量，使机体内的温度不断升高，光固机在UV灯管上方装有抽风装置，并通过抽风管道将固化过程中产生的臭氧排出室外，从而达到降温的目的。当承印物太薄或耐温要求很低时，需经光固试验确定是否能满足要求。对温度要求较高的承印物，我们可承接特殊加工，在灯管的下方装置石英玻璃板，以达到降温和进一步过滤杂光的作用UV固化原理 UV固化材料的物理性能实质上是受用来固化它们的烘干系统的影响的。预期性能的获得，不管是保护胶、油墨、还是粘合剂，将依赖于这些灯管的参数、设计和控制的方法。UV灯四个关键的参数是：1.UV辐射度(或密度)2.光谱分布(波长)3.辐射量(或UV能量) 4.红外辐射。 相对于最大辐射度或辐射量，以及不同的UV光谱，油墨和保护胶将会展现出很大不同的特性。鉴别不同的UV灯管特性并使它们与可固化材料的光学特性相匹配的能力，扩展了把UV固化作为一种快速、高效的生产过程的范围。有许多固化系统的光学和物理性能（除它本身的组成之外）影响固化效果，从而导致了UV固化材料外观特性（performance）的不同。固化材料的特性 一只UV灯管的效率，决定于发射光子进入可固化材料以启动光可触发分子的难易程度。UV固化决定于光子分子的碰撞。光可触发分子通过材料均匀地扩散，但光子却不同。除UV光源的特质外，被固化的薄膜还有光学及热动力学特性。它们与辐射能量互相作用，对固化的过程产生了重大影响。光谱吸收率：能量是物质在逐渐增加的厚度内吸收进波长的作用。表面附近吸收的能量越多，意味着深层得到的能量越少。但这种情况随波长的不同而不同。总的光谱吸收率包括所有来自于光触发剂，单分子物质，齐聚体以及添加剂包括颜料的影响作用。 反射和散射：相对与吸收，光能更多地是被物质（或在物质内）改变方向；这一般是由于可固化材料中的基质材料和/或色素引起的。这些因素减少了到达深层的UV能量，但却改进了在反应之处的固化效率。光学密度：与吸收相似，它由“不透明度”和薄膜的厚度两个因素构成；包括吸收和散射的光稀释作用；用一个单独的数字来表示，而不是作为光谱的分布。 扩散性：一个热动力学特性包含特定的热量，传导性和密度；材料“扩散”、接受热量的能力；影响由表面骤然进入的红外能量而导致的薄膜和基质的温度的升高。 红外吸收率：温度对固化反应的速率有着重大的影响；尽管反应中的温升也对温度有作用，但来自于UV灯管的辐射（radiantIR）才是表面热量的根本源头（不是从周围的空气或大气中传输的热量）。过大的温度升高是影响固化过程的重要限制因素之一。光学厚度涂层和油墨 由于不透明度或色彩强度是我们需要的特性这一事实，油墨和颜料涂层提出了特殊的问题。粘合剂通常也提供相对厚的薄膜。不同于一个薄膜的物理厚度，它的光学厚度是非常重要的。当光能穿进或穿过一种材料时，它的减少是由BeerLambert来描述的在薄膜的上层没有被吸收也没有被反射的光能将穿送并到达薄膜的底层。光谱吸收性的意义 物质的吸收性随波长的不同而不同。很显然，短的UV波长200300nm）会在表面被吸收而根本达不到底层。一般地说，薄膜的厚度是被限制的，对于基质，粘合力才是应具有的首要特性。即使是光可触发剂也会吸收它所敏感的波长能量，从而阻碍该波长到达深层的光可触发分子。一种光可触发剂对于清漆涂层适用，但对于油墨也许并不是合适的选择。对于油墨，对应于较长波长的光触发剂才是较好的选择。除物理厚度外，光谱吸收性的另一个作用是光学厚度。一个薄膜不可能在一种波长下其光学厚度是厚的，而在另一种波长下是薄的。即使清漆涂层短波长（200300nm）下的光学厚度也是倾向于较厚的。当被固化的产品在UV可固化材料之上包含一层“透明”材料时，其吸收性便阻碍了光能。这是层压法、透镜粘合、药品装配，当然，还有DVD粘合，所常用的。UV固化原理什么是UV？UV是英文Ultraviolet Rays的缩写，即紫外光线，紫外线（UV）是肉眼看不见的，是可见紫色光以外的一段电磁辐射，波长在通常按其性质的不同又细分为以下几段：A真空紫外线（Vacuum UV）,波长为10200nmB短波紫外线（UVC），波长为200290 nmC中波紫外线（UVB），波长为290320 nmD长波紫外线（UVA），波长为320400 nmE可见光（Visible light）,波长为400760 nm紫外线（UV）用于工业生产，一般使用的是长波UV（UVA）。紫外线固化原理：紫外线光（UV）固化是利用光引发剂（光敏剂）的感光性、在紫外线光照射下光引发形成激发生态分子，分解成自由基或是离子，使不饱和有机物进行聚合、接技、交联等化学反应达到固化的目的。紫外灯的红外辐射的处理方法紫外线高压汞灯将60%的总功率转变为红外辐射，灯管表面温度可升到700-800。为了避免材质过热，紫外光固化装置中采用高功率灯和多灯系统受到重视，因此装置中一般要采取多种措施来冷却灯管、反射灯罩以及基材。在用于光固化涂料时，要设法调节好温度，一方面要避免材质过热，另一方面又要使涂层温度有所升高，升高温度有利于固化反应。现常用办法有三种，其一、风冷却，这种方法是现今应用最多的方法，成本较低；其二、水冷却，在灯管外加装水套，该方法效果好，但成本较高；其三、加装光学片，将红外辐射与固化物隔离，适用于易变形产品。 反射灯罩的作用加装反射灯罩，可充分利用UV灯的强度到固化物件表面，反射罩的反光效果，直接影响产品的质量，蓝天特灯公司生产反射罩内部加装进口铝合金全镜面反光片，比普通反光片反光效果要提高30-40%，能将UV灯90%以上的UV光反射到产品表面，提高工作效率。影响紫外辐射深层固化的几个因素UV涂料经紫外光辐射后光引发剂被引发，产生游离子基或离子，这些游离基或离子与预聚体或不饱和单体中的双键起交联反应，形成单体基因，这些单体基因开始连锁反应生成聚合体固体离分子，一个完整的固化过程结束。下面谈谈影响其深层固化的几个因素。一、 紫外光能量的影响紫外辐射的深层固化，主要条件是分子必须吸收具有足够能量的光量子后成为激发分子，分解成自由基或是离子，使不饱和有机物进行聚合、接枝、交联等化学反应，达到固化的目的。其中供给的UV涂料中光引发剂的紫外光能量超过或不足其所需要能量 如：1、 已知光引发剂需要的紫外光能量为确保彻底固化，供给的能量科学合理地大于其所需的能量属正常。2、 不知光引发剂需要的紫外光能量，盲目地超量供给，这种做法不仅浪费能源，还会引起过量固化的负效应，如爆聚、反固化反应等。3、 紫外光能量不足时，则紫外光的能量一定要适中，即不能过量也不能不足，已免造成无法完全固化。二、 UV涂层厚薄的影响UV涂层的厚薄对紫外固化的效果起着关键的作用，涂层过厚，在同样功率光源的照射下干燥时间相对长，一方面影响UV涂料的干燥，另一方面会使基材表面温度过高，导致基材变形；涂层过薄，会导致产品表面光泽度差。另UV涂层的厚薄的涂料的色相、温度、固化速度、基材表面等不同条件下需适当进行调配。三、 固化距离的影响紫外灯和反光罩与被照物表面的距离在7-8为最佳固化距离（紫外能量最强），但根据固化基材的不同，一般距离在10-15左右。距离过低，因紫外灯表面温度很高，基材遇热变形；距离