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UV固化

UV固化

UV固化材料的物理性能實(shí)質(zhì)上是受用來固化它們的烘干系統(tǒng)的影響的。預(yù)期性能的獲得,不管是保護(hù)膠、油墨、還是粘合劑,將依賴于這些燈管的參數(shù)、設(shè)計(jì)和控制的方法。UV燈四個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)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(duì)于最大輻射度或輻射量,以及不同的UV光譜,油墨和保護(hù)膠將會(huì)展現(xiàn)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(xué)特性相匹配的能力,擴(kuò)展了把UV固化作為一種快速、高效的生產(chǎn)過程的范圍。

有許多固化系統(tǒng)的光學(xué)和物理性能(除它本身的組成之外)影響固化效果,從而導(dǎo)致了UV固化材料外觀特性(performance)的不同。

被固化材料的特性一只UV燈管的效率,決定于發(fā)射光子進(jìn)入可固化材料以啟動(dòng)光可觸發(fā)分子的難易程度。UV固化決定于光子–分子的碰撞。光可觸發(fā)分子通過材料均勻地?cái)U(kuò)散,但光子卻不同。除UV光源的特質(zhì)外,被固化的薄膜還有光學(xué)及熱動(dòng)力學(xué)特性。它們與輻射能量互相作用,對(duì)固化的過程產(chǎn)生了重大影響。

光譜吸收率:能量是物質(zhì)在逐漸增加的厚度內(nèi)吸收進(jìn)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?偟墓庾V吸收率包括所有來自于光觸發(fā)劑,單分子物質(zhì),齊聚體以及添加劑包括顏料的影響作用。

反射和散射:相對(duì)與吸收,光能更多地是被物質(zhì)(或在物質(zhì)內(nèi))改變方向;這一般是由于可固化材料中的基質(zhì)材料和/或色素引起的。這些因素減少了到達(dá)深層的UV能量,但卻改進(jìn)了在反應(yīng)之處的固化效率。

光學(xué)密度:與吸收相似,它由“不透明度”和薄膜的厚度兩個(gè)因素構(gòu)成;包括吸收和散射的光稀釋作用;用一個(gè)單獨(dú)的數(shù)字來表示,而不是作為光譜的分布。

擴(kuò)散性:一個(gè)熱動(dòng)力學(xué)特性包含特定的熱量,傳導(dǎo)性和密度;材料“擴(kuò)散”、接受熱量的能力;影響由表面驟然進(jìn)入的紅外能量而導(dǎo)致的薄膜和基質(zhì)的溫度的升高。

紅外吸收率:溫度對(duì)固化反應(yīng)的速率有著重大的影響;盡管反應(yīng)中的溫升也對(duì)溫度有作用,但來自于UV燈管的輻射(radiant

IR)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?shù)臒崃浚_^大的溫度升高是影響固化過程的重要限制因素之一。

光學(xué)厚度涂層和油墨

由于不透明度或色彩強(qiáng)度是我們需要的特性這一事實(shí),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(duì)厚的薄膜。不同于一個(gè)薄膜的物理厚度,它的光學(xué)厚度是非常重要的。當(dāng)光能穿進(jìn)或穿過一種材料時(shí),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(dá)薄膜的底層。

光譜吸收性的意義

物質(zhì)的吸收性隨波長的不同而不同。很顯然,短的UV波長(200~300nm)會(huì)在表面被吸收而根本達(dá)不到底層。一般地說,薄膜的厚度是被限制的,對(duì)于基質(zhì),粘合力才是應(yīng)具有的首要特性。即使是光可觸發(fā)劑也會(huì)吸收它所敏感的波長能量,從而阻礙該波長到達(dá)深層的光可觸發(fā)分子。一種光可觸發(fā)劑對(duì)于清漆涂層適用,但對(duì)于油墨也許并不是合適的選擇。對(duì)于油墨,對(duì)應(yīng)于較長波長的光觸發(fā)劑才是較好的選擇。除物理厚度外,光譜吸收性的另一個(gè)作用是光學(xué)厚度。一個(gè)薄膜不可能在一種波長下其光學(xué)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(xué)厚度也是傾向于較厚的。

當(dāng)被固化的產(chǎn)品在UV可固化材料之上包含一層“透明”材料時(shí),其吸收性便阻礙了光能。這是層壓法、透鏡粘合、藥品裝配,當(dāng)然,還有DVD粘合,所常用的。了解“透明”材料的光譜傳播特性,以選擇穿過它們進(jìn)行固化的最有效的光譜是很重要的。一般情況下,長波長UV燈的選用,結(jié)合長波長的光觸發(fā)劑,是通過象PC這樣的材料進(jìn)行成功固化的關(guān)鍵。

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