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(xué)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(fā)劑(或光敏劑)在紫外光照射下吸收紫外光產(chǎn)生活性自由基或陽離子,引發(fā)單體或者低聚物聚合、交聯(lián)和接枝等化學(xué)反應(yīng),在幾秒鐘內(nèi)從液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w。
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(jù)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(nèi)提供強(qiáng)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(yīng)用涉及氮?dú)獯祾攮h(huán)境的使用。主要用于頂部表面固化,產(chǎn)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(xué)和汽車鏡片的硬涂層;消毒和殺菌應(yīng)用;DNA交聯(lián);表面改性。
● UVB是一種中波紫外線(280nm-320nm),能夠深度滲透固化,創(chuàng)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(yàn);UV熒光。
● UVV是一種可見光紫外線(395nm-455nm),它用于固化最深區(qū)域,并負(fù)責(zé)這些配方的粘附性能。UVV與白色和銀色導(dǎo)電顏料的效果很好。常見用途包括:銀導(dǎo)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(tǒng)汞燈固化
UV LED與傳統(tǒng)汞燈固化都是依靠光照射激發(fā)光引發(fā)劑,進(jìn)而促使流體中所包含的單體和預(yù)聚物通過聚合反應(yīng)結(jié)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(tǒng)汞燈的輻射水平很容易超過10W/cm2,用于表面固化很容易發(fā)熱,而UV-LED輻射能量可控制,發(fā)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(diào)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(guān)閉,無需UV固化所必需的預(yù)熱及降溫時間,作業(yè)效率得到提高。
UV-LED方式無臭氧的產(chǎn)生,改善了工人的工作環(huán)境,無需再安裝捕捉和焚化設(shè)備來消除臭氧的危害。
由于UV-LED光源設(shè)備與相關(guān)配套裝置非常緊湊,設(shè)置簡單,節(jié)省空間。從上述各種優(yōu)勢可見,UV-LED固化系統(tǒng)不僅明顯降低成本而且還減少了對環(huán)境的污染、能源的損耗。
但是相對于傳統(tǒng)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(shù)還是集中在395nm左右,是UV-LED固化常用波長
UV固化的廣泛應(yīng)用
1)印刷行業(yè)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(xiàn)出鮮亮、飽滿的色澤,還能提高印刷生產(chǎn)效率,減少等待干燥的時間,實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)印刷。像一些具有特殊工藝要求的藝術(shù)紙印刷品,利用 UV 固化技術(shù)可以更好地展現(xiàn)細(xì)節(jié)和質(zhì)感。
標(biāo)簽印刷:無論是紙質(zhì)標(biāo)簽還是塑料薄膜標(biāo)簽,UV 固化燈都起著關(guān)鍵作用。像飲料瓶、日化產(chǎn)品瓶身的不干膠標(biāo)簽,在印刷文字、圖案和商標(biāo)時,UV 固化油墨配合 UV 固化燈,能瞬間干燥,確保標(biāo)簽在后續(xù)粘貼等工序中不會出現(xiàn)油墨蹭臟、掉色等問題,而且可以精準(zhǔn)地呈現(xiàn)出細(xì)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(shù)。UV 固化燈可以讓卡片上印刷的數(shù)字、圖案、防偽標(biāo)識等快速固化,滿足大批量快速生產(chǎn)的需求,同時保證印刷質(zhì)量的耐久性和清晰度,使其能經(jīng)受住長時間的使用和不同環(huán)境的考驗(yàn)。
2)涂裝行業(yè)
木器涂裝:在家具生產(chǎn)中,對木質(zhì)表面進(jìn)行涂漆等處理時,UV 固化燈可用于固化木器漆。比如實(shí)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(jiān)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(chǎn)效率,并且環(huán)保性相對較好,減少了有機(jī)溶劑揮發(fā)帶來的污染。
汽車涂裝:部分汽車零部件,如輪轂、內(nèi)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(nèi)飾塑料件通過 UV 固化可以獲得耐刮擦、質(zhì)感好的表面,提升車內(nèi)整體的品質(zhì)感,同時也符合汽車行業(yè)對高效生產(chǎn)和環(huán)保的要求。
3D 打印后處理:在 3D 打印領(lǐng)域,一些打印出來的物件需要進(jìn)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(zhì)的模型進(jìn)行快速固化處理,增強(qiáng)模型的強(qiáng)度、硬度,改善表面的光滑度和色澤,使其更接近最終產(chǎn)品的要求,也拓寬了 3D 打印在更多實(shí)際應(yīng)用場景中的使用范圍。
3)電子電器行業(yè)
線路板制作:在印刷線路板(PCB)生產(chǎn)過程中,需要對線路板上的阻焊油墨、字符油墨等進(jìn)行固化,UV 固化燈可以精準(zhǔn)、快速地完成這一任務(wù)。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(chǎn)的良品率和生產(chǎn)效率。
顯示屏制造:像液晶顯示屏(LCD)、有機(jī)發(fā)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(wěn)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(zhì)量生產(chǎn)。
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(jié)合 UV 固化燈,可以快速形成牢固的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu),提高元器件的防潮、防塵、抗沖擊等性能,并且可以實(shí)現(xiàn)快速自動化封裝,滿足電子行業(yè)大規(guī)模、高效率生產(chǎn)的需求。
4)醫(yī)療行業(yè)
醫(yī)療器械制造:例如一些塑料材質(zhì)的醫(yī)用導(dǎo)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(xué)腐蝕性以及易清潔等特點(diǎn),符合醫(yī)療器械在使用過程中的衛(wèi)生和安全要求,同時提高生產(chǎn)效率,便于大規(guī)模生產(chǎn)這類醫(yī)療器械產(chǎn)品。
牙科材料固化:在牙科修復(fù)領(lǐng)域,像光固化樹脂材料用于補(bǔ)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(nèi)將樹脂材料固化成型,精確地修復(fù)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(jié)構(gòu)更好地貼合,保證修復(fù)效果的持久性和美觀性。
5)建材裝飾行業(yè)
木地板涂裝:木地板表面的漆層固化常采用 UV 固化技術(shù),UV 固化燈能快速固化木地板上的耐磨漆、UV 漆等,增強(qiáng)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(shí)現(xiàn)連續(xù)化的快速涂裝生產(chǎn),提高生產(chǎn)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(jìn)行彩繪、鍍膜等裝飾處理時,UV 固化燈可用于固化相應(yīng)的涂料、油墨或薄膜材料。比如建筑玻璃上的藝術(shù)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(zhì),使其廣泛應(yīng)用于家具制造、室內(nèi)裝修等領(lǐng)域。
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365nm紫外點(diǎn)光源固化燈的特點(diǎn)、優(yōu)勢與應(yīng)用
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一文讀懂紫外線(UV)光固化產(chǎn)品分類及應(yīng)用

UVLED光固化機(jī)的五大顯著優(yōu)點(diǎn)

紫外線固化技術(shù)概述

UV光固化技術(shù)在3D打印中的應(yīng)用

目前紫外光固化技術(shù)有哪幾類?

紫外光源的分類
物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中3D打印工藝——SLA(立體光固化成型技術(shù))

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