UV概念与UV固化.doc

UV概念,UV名詞解釋(一) 一、UV概念UV是紫外線的英文（Ultra-VioletRay）縮寫，工業用UV光源光譜范圍是200nm-450nm，按波段區分為：UVA：320-390nmUVB：280-320nmUVC：280nm以下UVV：390nm以上二、UV固化UV固化在英文中稱UVCuring或UVCoating，UV固化是光化學反應，即液態的UV照射可固化材料經印刷或涂布到承印物或工件表面，經UV光線照射實現硬化的過程，UV固化與傳統的干燥過程相似，但原理不同，傳統的干燥一般借助于涂敷材料中溶劑的揮發而形成硬化，而UV固化交聯則無溶劑揮發。三、UV燈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），通過對兩端電極提供電壓差（壓降），產生離子放電，從而產生紫外線輻射。四、UV燈的強度UV燈的強度取決于UV燈管的功率密度，一般常用規格有：80W/cm即200W/inch120W/cm即300W/inch160W/cm即400W/inch240W/cm即600W/inch五、UV燈管的選用首先定位所需功率密度和所需固化寬度，計算方法如下：配套UV燈功率（w）=功率（w/cm）*固化寬度（cm）六、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/耐壓程度和電容器的容量/耐壓/可沖放電次數，直接決定了UV燈管的發光效率/穩定性和壽命；B.適配風機要與UV燈功率吻合：排風量=150立方米/小時*UV燈功率（KW），注意：不可以用強風對燈管表面送風冷卻，否則燈管表面溫度過低會造成燈管滅弧熄燈.C.選擇適合的反射罩：市場上UV燈罩定制的標準燈罩一般分為聚光燈罩和平行光燈罩。光固化的主角紫外線(UV)光源系統(上) 1、系統簡介UV光源系統包括燈管、反射罩、能量控制裝置、溫度控制裝置(或稱冷卻裝置)。UV光源所使用的燈管，最常用的種類為內部填充水銀的水銀燈管(MercuryLamp)，有時候會添加其它的金屬，例如鎵(Gallium)。另外金屬鹵素燈管，及石英燈管(quartzlamp)也是常用的種類。UV燈管所發出的電磁波長須介于200400nm之間。反射罩主要的功能為將UV電磁波反射回來，以增加UV的光源效率，另一個重要功能為維持燈管的工作溫度。反射罩表面通常為鋁制，反射率的要求通常需高達90%。反射罩的基本型式有兩種，一為聚焦型，另一種為散焦型，隨制造商的發展，又有其它的延伸型式。能量控制裝置的主要功能為控制UV燈管所發射出的UV能量，以維持硬化的效率及穩定，配合不同印刷速度的需求。有電子式設計，也有微電腦控制。由于UV燈管發出UV電磁波時，也會發出IR(紅外線波)，使得UV設備在高溫中運作(例如石英燈管的溫度可達600800OC)，如此除了會縮短設備的壽命外，對印刷品也容易引起伸縮的情況，導致印刷時規位無法套準，所以冷卻裝置的重要性可見一斑。2、光固化分析UV固化材料預期性能的獲得，不管是保護膠、油墨、還是粘合劑，將依賴于UV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(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。光固化的主角紫外線(UV)光源系統(下) 波長的重要作用大多數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。許多極特殊的應用，比如對大量含有氧化鈦這種顏料添加劑的材料進行固化，或需要穿過塑料、玻璃進行固化，就必須長波固化，因為這些材料幾乎完全阻礙了短波。UV燈的參數特性影響固化的UV燈性能，可以完全準確地用四個特性聯系起來：UV光譜分布，輻射度，輻射量和紅外輻射。（1）光譜分布它描述作為燈管發射波長功能之一的相輻射能量或到達表層的輻射能量的波長分布。它常用一個相關標準化的術語來表達。為了顯示UV能量的分布，可以把光譜能量合并為10nm的頻譜帶以形成一個分布表。這樣便允許不同UV燈之間的對比以及更易于光譜能量和功率的計算。在線檢測使用多譜帶射線探測儀來使光譜輻射度或輻射量特性化。他們通過對相對狹窄（2060nm）的頻帶中輻射能量的采樣，以獲得對光譜分布有用的相對信息。由于不同廠商的射線探測儀的構造不同，對它們做相互比較是有可能的，但很困難。現在還沒有這樣的標準對型號、廠家之間進行比較。（2）UV輻射度（Irradiance）輻射度是到達表面單位面積內的輻射功率。輻射度，以每平方厘米瓦特或豪瓦來表示。它隨燈管的輸出功率、效率、反射系統的聚焦以及到表面的距離不同而不同（它是燈管及幾何形狀的特性，故與速度無關）。直接置于UV燈下的高強度、峰值聚焦功率參考為“峰值輻射度”。輻射度包括了所有有關電源功率，效率，輻射輸出，反射率，聚焦燈泡尺寸及幾何形狀的因素。由于UV可固化材料的吸收特性，到達表層以下的光能量要比表層的要少。在這些區域的固化條件可能有顯著不同。光學厚度厚的材料（或者高吸收性，或者物理結構厚，或者兩者有之）可能會減少光效率，從而導致材料深層的固化不充分。在油墨或涂層里，表面較高的輻射度會提供相對覺高的光能量。固化的深度更多地是被輻射度影響而不是較長的曝光時間（輻射量）。輻射度的影響對于高吸收性（高不透明度）的薄膜更重要。高輻射度允許使用較少的光觸發劑。光子密度的增加增多了光子光觸發劑的碰撞，從而補償了光觸發劑濃度的減少。這對于較厚的涂層會有效，因為表層的光觸發劑吸收和阻礙了同一波長到達深層的光觸發劑分子。（3）UV輻射量到達表面單位面積的輻射能量。輻射量表示到達表面的光子總量（而輻射度則是到達的速率）。在任一給定光源下，輻射量與速度成反比而與曝光的數量成正比。輻射量是輻射度的時間累積，以每平方厘米Joules或轉miliJoules表示（遺憾的是，沒有有關輻射度或光譜內容換為以輻射量測量的信息，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和曝光時間參數的特性顯現。（4）紅外輻射密度紅外輻射主要是由UV源的石英泡發射出來的紅外能量。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能量可以被轉換為輻射量或輻射度單位。但通常它所產生的表面溫度才是被注意的重要之處。它所產生的熱量可能有害也可能有益。結合UV燈，解決溫度與IR之間關系的技術有許多。可以分為減少發射，傳送和控制熱量移動。發射的減少通過使用小直徑的燈泡來實現，因為正是hotquartz的表面區域發射幾乎所有的IR。傳遞的減少可通過在燈管后面使用分色的反射器（coldmirror）來實現；或在燈管與目標之間使用分色窗（hotmirror）。熱量移動降低了目標的溫度但僅僅是在IR已引起了溫度升高之后可使用冷氣流或散熱裝置來控制熱量的移動。IR能量的吸收由材料本身決定油墨、涂層或基片。速度由入射的IR能量及工作表面吸收的能量引起的溫度有重大影響。過程越快，被吸收的IR能量越少，引起溫度升高，可通過改進效率來加快生產的過程。UV燈常見故障的解決方法 故障現象可能原因處理辦法UV燈不亮或自熄1UV燈老化更換UV燈疏通風管2風冷不夠清理風機風輪雜物3電源電壓低于10%提高電壓UV燈亮度不足紫外燈老化更換UV燈1燈管功率密度小更換大功率UV燈管2UV涂料光引發劑不足換UV涂料3固化時間短或環境溫度低加長固化時間4燈與物件距離太遠提高環境溫度調整距離新燈啟動不亮或閃爍不定燈管電壓過高與變壓器不匹配測量燈管功率與相關參數燈管使用變形設備風冷不好，表面溫度過高加大設備風冷系統炸燈1燈管工作電流過高重新選擇正確電壓2燈表面有污物或在高溫濺上污物注意燈管表面清潔3虛接重新接好4短路重新接好5電源電壓不匹配更換燈管UV燈使用中的兩點誤區 隨著工業經濟的迅猛發展UV燈的應用也越來越廣泛,被廣泛用于涂裝工業,印刷板和廣告印UV燈作為刷等行業行業的主要件倍受關注現就UV燈使用中,容易產生的兩點誤區加以說明：一、功率密度和光能量1、功率密度是UV燈發光長(兩電極間的距離)1CM需要的電力,用W/CM表示,比如:發光長的距離為70CM問需用電力為5.6KW的話,5600W除以70cm=8OW/CM。2、光能量:用MJ/CM2表示。需用光能計來測量。現在幾乎所有的UV油墨和光油生產廠家的資料中均標明需8OW/CM柔燈幾支,照射距離等,但這種標明既是不準確的,也是不嚴格的.因為3KW、5KW、8KW的UV燈均可以達到8OW/CM但不同功率的UV燈,雖然功率密度相同,但光能量去不同,因此應該說需要多少光能量力是準確的。一般來說,固化條件應滿足(800-1200)MJ/CM2.而這些光能量,也許需要燈。另外用同種功率的UV燈是否配備了反射罩,光源距離承印物件距離的不同。(最佳距離為15-20CM)所產生的光能量也相差很多,而選用何種功率的UV燈則要根據UV機的寬度及產品的需要來決定。二、UV燈的冷卻方式通常是采用強制風冷,這種冷卻方式就決定了風量的大小一定要適量。這里的誤區就是認為溫度越低越好,其實這是錯誤的。UV燈表面的溫度不能低于170,則紫外線能量下降,表現出來的現象就是UV燈光由自變藍,電流表顯示電流增大,時間過長就會使變壓器或電容器因電流超負荷而燒毀。如果UV燈的溫度過高,Z則使UV燈的壽命縮短,表現出的現象為,燈管膨脹變形,出現自霧等,承印物也用溫度過高而受到直接影響,甚至使反射罩上的反光鋁板熔化變形。(反光鋁板熔點為500)總之,風機風量的大小要根據,UV機的箱體大小和UV燈的功率,數量來決定的。風量一定要控制在能把燈管表面溫度保持200為宜,并且勿用強風直接吹擊燈管表面。紫外線燈是怎樣工作的? 紫外線光在水銀放電管中產生：懸浮著水銀蒸汽這種惰性氣體，包含兩個電極和絕緣器的一根石英管。水銀在254納米，310納米和366納米處達到最高點,產生在200和400納米之間的輻射。石英切斷較低的波長，不傳送任何低于230納米的輻射。每個原子由一個原子核，在周圍許多電子漂浮在固定的軌道里組成。通過增加能量(電)電子被在一個更高的軌道里帶來。每種要素顯示一種回到它的原先的狀態的趨勢。電子將在它的以前的軌道里退卻：過度能量被作為一個光子發出。最通常使用的紫外線燈是用電介質水銀弧光燈或者MPMA燈加壓制成的。它可以被生產成幾毫米到超過2米的長度。這些燈的壽命從1000到2500小時內變化。燈管由石英做成，因為這是傳送紫外線光并且同時忍受6到800C的高溫的唯一的材料。燈管將有少許膨脹并且確實有一個高熔點溫度(1100C)電極由鎢制成：生產他們的過程極其復雜。使用鎢，是因為曲線的溫度可以升高到超過3000C。用鉬板來連接電極和電線，可以和石英一起膨脹。并且當加熱時仍然能忍受高電壓。燈最后被懸掛到陶瓷(或其它)絕緣器。因為供應電流經常不足以為一盞MPMA燈提供動力，紫外線燈通常要利用變壓器。兩種類型將被使用：感應和被修理電力變壓器。標準壓艙物也被使用高達5千瓦容量。UV光源的選擇和設備的應用 弧光放電燈的發光過程是接通變壓器回路，變壓器輸出開路，在燈兩端產生電場。在電場的作用下，電極陽電子發射，電子燈管內惰性氣體碰撞激發產生更多電子，并與汞或金屬滷化物碰撞引起激發放電形式的放光體。可以說，UV燈管功率的選定應按照所固化產品的幅寬乘以UV燈功率密度，但依據印刷機過機速及承印產品村質的不同，選擇安裝幾度燈，當燈管功率選定后，其它參數的選定應通過W=UL（U為燈管電壓，L為工作電源）確定。一般情況I8A。在選定電流時還應根據承印產品和印機內部條件需要選定合適電流，以便確定電壓參數。變壓器功率的選定直接關系到UV燈輸出的紫外光強度，UV燈選用漏磁升壓變壓器。因為UV燈或金滷燈是弧光放電。是通過燈電流而改變光強。如變壓器參數與燈管參數不匹配，則紫外線含量低（不穩定），使用壽命短。變壓器磁場回路分主磁通和漏磁通。主磁通回路是有效傳儲能量的回路（通過鐵心傳儲能量），漏磁通是一部分回底邊線圈，一部分釋放到外界產生負疚，如引起周圍鐵柜或鐵氣體振動。漏磁通大，則從原邊有效傳儲到副邊的能量小，使變壓器輸出能量減少，表現出來效果是輸出電流減小，而電壓不變。當在漏磁場通路上加硅鋼片使漏磁通短路從而增加漏磁通量，用此法可調整出電流。我們根據變壓器和光源配套原理。本公司技術人員經過反復科研和實驗，在電源和光源的電參數上進行調整，使得在固化設備中只要是配套本公司使用電光源產品，則可使得固化過程中既提高速度，又提高固化程度，并能延長光源的使用壽命。UV光源是近年來迅速發展的一種環保性固化光源，它的主要部件為具有汞燈和反射器的輻射能源，冷卻散風機及屏障部件等。它以瞬間固化，不含揮發性溶劑，應用簡單方便等優點迅速占領市場。與傳統的熱固化相比，具有高品質，耗能低，無熱后效應，固化后即可使用等優點。自本公司銷售UV光源UV設備以來，產品迅速得到使用廠家和市場認可。并逐步在實踐中加以完善，使得本公司產品更快速，更方便，更可靠的服務于UV事業。生產光源要充分掌握它的高科技特性。因UV光源產生的紫外輻射只能占總量的三分之一，其佘三分之二即轉化成了熱能。并且紫外輻射并不是單一波長的光，而是一個波段內的光下不同的UV光源，發射光的波段范圍也不一樣。光源內光譜的能量分布也不同的。現行市面上所使用的氣體放電燈管基本為高壓汞燈。本公司經銷的光源強度是達到規定的光譜范圍的，它的生產工藝目前在歐美是比較先進的，在本行業特殊來講，它是按照嚴謹的行業規范和技術水準。從選料、加工、充氣、質檢、包裝上都力求歐美行業中最優質，并在工藝和包裝上都不斷的改進和提高。氣體放光燈管在沒有任何阻擋和過濾的情況下，有80%的紫外線向四周漫射。為使所有紫外線聚焦于一個方向。紫外設備中必須加設光線反向裝置。一般情況下有平行和聚焦兩種反向裝置。平行反射裝置將形成均勻的平行光，聚集的放射裝置將形成聚焦于焦點的聚焦光。在實踐中我們發現，為保證燈光的焦點效果，科學地選擇燈罩，合理地調整角度，可大大提高光源在固化中的使用效果。本公司技術人員經過科學計算和試驗，自行開發模具，與自行生產的燈具進行配套。光源、電源和燈罩在用戶的使用過程中反映效果很好，已廣泛應用于印刷業、涂裝業和各種化妝品，日常生活用品的固化行業中。UV技術特性、產品項目與市場商機 今就幾個部分來談UV技術，首先就UV光源的特性、使用UV技術的被印物、UV油墨、UV設備及未來預投入UV技術時需區隔的市場格局來談。一、UV光源特性UV光源的波長范圍很廣，可如圖所示區分為三部分，依照我先前的實際運用經驗，波長為于UV-A區域約360mm時效果最佳。二、UV油墨的特性要使用平版UV印刷技術無法用一般的油墨，必需配合特定的UV油墨才可印刷，UV油墨的主要成分包含顏料（Pigment）、準高分子（Oligamer）、單體（Monomer）、光起始劑（Photoinitiator)即增感劑、助劑（Filler）等。印墨是直接影響UV印刷是否品質良好的最關鍵因素。除了會影響色彩表現與色域等傳統的