近年來UV LED固化技術受到了全世界的高度關注,在許多應用領域中都逐漸採用UV LED光源取代傳統的汞燈光源。UV LED是一種電致發光二極管,相比於傳統的UV汞燈,更為環保、高效且能耗低,是真正面向可持續發展的綠色工業技術。
一、UVLED特點
1、單波長,發光效率高,能耗低
UV LED能將電能直接轉換成UV光,且發出的是單波段紫外光,光線能量高度集中在特定紫外光波段,現在市場上有成熟應用的是365nm、385nm、395nm、405nm這幾個波段。而傳統UV汞燈的發射光譜很寬,真正起有效固化作用的紫外光譜段只佔其中的一部分,同時光電轉換效率低,能源消耗大。
2、不產生紅外線及臭氧
傳統汞燈會產生紅外線,並發出大量熱量,易對熱敏感基材造成損傷。而UV LED為冷光源,能有效避免基材因過熱而產生收縮變形,對材料的適應性更廣。同時用於紫外固化的UV LED通常是波長較長的紫外光,因此在固化過程中不會產生臭氧,能夠保持良好的工作環境,相對傳統汞燈更安全、更環保。
3、即點即亮,電子化控制
UV LED無需像汞燈那樣預熱,也不需要為了維持燈管壽命和工作效率而將燈管一直常開。UV LED可瞬間開(關)燈,輸出的能量也可以自由設定,並可隨機器速度而自動調整,非常節能,控制簡單方便。
4、使用壽命長,維護成本低
UV LED燈的使用壽命可達1萬-5萬小時以上,是傳統汞燈的10倍以上,且光衰減得很慢,使用壽命不受開關次數影響。同時LED光源沒有汞,也沒有燈罩等附件,所以幾乎不需要維護,降低了維護成本。
5、使用靈活性高,系統尺寸小
LED光源可分為點光源、線光源、面光源,可定制有效照射區域。光源設備尺寸小,照射裝置與相關配套裝置非常緊湊,無需以往那種較大的機械安裝空間以及管道施工。這樣的特點使其能夠適應各類生產工藝,生產流程也更高效。
二、UV LED深層光固化幾大因素
UV LED照射後,UV塗層由光引髮劑引發產生自由基或離子。這些自由基或離子與預聚體或不飽和單體中的雙鍵交聯形成單體基因。這些單體基因開始鍊式反應,形成聚合物固體分子,完成一個完整的固化過程。
下面談談影響其深層固化的幾個因素。
1、UVLED能量的影響
紫外線輻射深度固化的主要條件是分子必須吸收足夠能量的光量子,成為受激分子,分解成自由基或離子,使不飽和有機物發生聚合、接枝和交聯等化學反應,從而達到固化的目的。所提供UVD塗層中光引髮劑的UVLED能量超過或小於所需能量。
①、光引髮劑所需的UV LED冷光源能量是未知的,例如盲過供應。這種做法不僅浪費能源,而且會造成過度固化的負面影響,如爆炸聚合、抗固化反應等。
②、UV LED能量不足時,則UV LED的能量一定要適中,即不能過量也不能不足,以免造成無法完全固化。
2、UV塗層厚薄的影響
UV塗層厚度對UV固化效果起著關鍵作用。如果在同一功率光源照射下,塗層過厚且乾燥時間較長,一方面會影響UV塗層的干燥,另一方面會使基材表面溫度過高,導致基材變形;如果塗層太薄,將導致表面光澤度差。此外,UV塗層的厚度應在色調、溫度、固化速度、基材表面等不同條件下適當製備。
3、固化距離的影響
紫外線燈根據固化基材的不同,一般距離在10-15mm左右。固化距離一定要跟基材、塗料、UV LED燈的輻照功率等適當調整。
4、UV光固化速度的影響
根據基材、塗料、固化距離等不同,適當調整設備固化速度,固化速度過快,基材表面UV塗料發粘或表面乾而內不干;運行速度慢,基材表面會老化。
5、工作環境的影響
UV塗料因溫度原因粘度變化很大的時候,應調整室溫,一般15-25℃較合適,並且注意固化時不能受到陽光的直射。