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光固化的主角—紫外线(UV)光源系

转载 发布时间：2008-01-05 08:59

光固化的主角—紫外线(UV)光源系
2007-7-20　　来源：http://xbk1588.blog.china.alibaba.com/ 作者：xzc2008



波长的重要作用
大多数UV固化包含了两种范围的波长同时工作（假如包含IR，3个）。短波长工作于表层，长波长工作于油墨或涂层的深层。这个定理是由于短波长在表层被吸收而不能到达深层的结果。短波曝光的不足会导致表面发粘；长波能量的不足则会导致粘附不良。每一个配方和薄膜的厚度都会从一个恰当的短、长波长能量速率中得到益处。

最基本的汞灯在这两个范围内发射能量，但它在短波长下的强烈发射使它特别适合于涂层和薄油墨层。高吸收性的材料，比如粘合剂和丝网油墨，它们的配方更适合于使用长波光触发剂的长波固化。用来固化这些材料的灯管，包含了添加剂以及汞，这种灯在长波UV下发射的UV更多一些。这些长波灯管也辐射一些短波能量，从而足以应付表层的固化。

许多极特殊的应用，比如对大量含有氧化钛这种颜料添加剂的材料进行固化，或需要穿过塑料、玻璃进行固化，就必须长波固化，因为这些材料几乎完全阻碍了短波。

UV灯的参数特性
影响固化的UV灯性能，可以完全准确地用四个特性联系起来：UV光谱分布，辐射度，辐射量和红外辐射。

（1）光谱分布
　　它描述作为灯管发射波长功能之一的相辐射能量或到达表层的辐射能量的波长分布。它常用一个相关标准化的术语来表达。为了显示UV能量的分布，可以把光谱能量合并为10nm的频谱带以形成一个分布表。这样便允许不同UV灯之间的对比以及更易于光谱能量和功率的计算。

　　在线检测使用多谱带射线探测仪来使光谱辐射度或辐射量特性化。他们通过对相对狭窄（20～60nm）的频带中辐射能量的采样，以获得对光谱分布有用的相对信息。由于不同厂商的射线探测仪的构造不同，对它们做相互比较是有可能的，但很困难。现在还没有这样的标准对型号、厂家之间进行比较。

（2）UV辐射度（Irradiance）
　　辐射度是到达表面单位面积内的辐射功率。辐射度，以每平方厘米瓦特或豪瓦来表示。它随灯管的输出功率、效率、反射系统的聚焦以及到表面的距离不同而不同（它是灯管及几何形状的特性，故与速度无关）。直接置于UV灯下的高强度、峰值聚焦功率参考为“峰值辐射度”。辐射度包括了所有有关电源功率，效率，辐射输出，反射率，聚焦灯泡尺寸及几何形状的因素。

　　由于UV可固化材料的吸收特性，到达表层以下的光能量要比表层的要少。在这些区域的固化条件可能有显著不同。光学厚度厚的材料（或者高吸收性，或者物理结构厚，或者两者有之）可能会减少光效率，从而导致材料深层的固化不充分。在油墨或涂层里，表面较高的辐射度会提供相对觉高的光能量。固化的深度更多地是被辐射度影响而不是较长的曝光时间（辐射量）。辐射度的影响对于高吸收性（高不透明度）的薄膜更重要。

　　高辐射度允许使用较少的光触发剂。光子密度的增加增多了光子—光触发剂的碰撞，从而补偿了光触发剂浓度的减少。这对于较厚的涂层会有效，因为表层的光触发剂吸收和阻碍了同一波长到达深层的光触发剂分子。

（3）UV辐射量
　　到达表面单位面积的辐射能量。辐射量表示到达表面的光子总量（而辐射度则是到达的速率）。在任一给定光源下，辐射量与速度成反比而与曝光的数量成正比。辐射量是辐射度的时间累积，以每平方厘米Joules或转miliJoules表示（遗憾的是，没有有关辐射度或光谱内容换为以辐射量测量的信息，它仅仅是被曝光表面能量的累积)。它的意义在于它是唯一包括了速度参数和曝光时间参数的特性显现。

（4）红外辐射密度
　　红外辐射主要是由UV源的石英泡发射出来的红外能量。红外能量和UV能量一起被收集并聚焦在工作表层，这决定于IR的反射率和反射器的效率。IR能量可以被转换为辐射量或辐射度单位。但通常它所产生的表面温度才是被注意的重要之处。它所产生的热量可能有害也可能有益。

　　结合UV灯，解决温度与IR之间关系的技术有许多。可以分为减少发射，传送和控制热量移动。发射的减少通过使用小直径的灯泡来实现，因为正是hot quartz的表面区域发射几乎所有的IR。传递的减少可通过在灯管后面使用分色的反射器（cold mirror）来实现；或在灯管与目标之间使用分色窗（hot mirror）。热量移动降低了目标的温度——但仅仅是在IR已引起了温度升高之后——可使用冷气流或散热装置来控制热量的移动。IR能量的吸收由材料本身决定——油墨、涂层或基片。速度由入射的IR能量及工作表面吸收的能量引起的温度有重大影响。过程越快，被吸收的IR能量越少，引起温度升高，可通过改进效率来加快生产的过程。

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