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UV及LED-UV技術(shù)的性能及原理

   日期:2021-10-22 20:57     

UV光固化技術(shù)是一項綠色工業(yè)的新技術(shù),曾被北美輻射固化委員會評為具有“5E”特點的工業(yè)技術(shù),充分展現(xiàn)出了該技術(shù)的特點。所謂5E,即Efficient,高效,UV固化可以在數(shù)秒之內(nèi)實現(xiàn)完全的固化,生產(chǎn)效率更高;Energy saving,節(jié)省能源,UV產(chǎn)品是常溫快速固化,其能耗一般只有熱固化的1/10~1/5;Environmental friendly,環(huán)境友好,紫外光固化材料中不含或只含少量溶劑,同時紫外固化所用能源為電能,不燃油或燃氣,無CO2產(chǎn)生,故紫外光固化被譽為“綠色技術(shù)”;Economy,經(jīng)濟,紫外固化裝置緊湊,流水線生產(chǎn),加工速度快,因而節(jié)省場地空間,勞動生產(chǎn)率高,紫外固化工藝保證膜層更薄,并有優(yōu)良的性能從而減少原材料消耗,有利于降低經(jīng)濟成本;Enabling,適應(yīng)性廣,該UV產(chǎn)品可適應(yīng)于多種基材,如紙張、木材、塑料、金屬、皮革、石材、玻璃、陶瓷等幾乎所有的硬質(zhì)材料和軟質(zhì)材料。

即便UV光固化技術(shù)具有如此多的優(yōu)點,但也存在一些不可回避的缺點,(1)UV汞燈的使用壽命有限;(2)UV汞燈的能耗較大,但有效利用的能量卻不高,輸入能量中只有大約20%的能量產(chǎn)生紫外線,而有20%是可見能源,40%是熱量,從圖4的光譜圖上我們也可以看出,除了常用的起有效固化作用的300~400nm波段以外,還有許多其他的波段,其中發(fā)射出的紅外線將會使基材的溫度升高,這也可以較好地解釋傳統(tǒng)的UV汞燈不太適應(yīng)于熱敏材料的原因;(3)雖然UV汞燈相對于溶劑型油墨來說,由于沒有VOC的排放而具有環(huán)保、環(huán)境友好的特點,但UV汞燈也存在一些隱性的污染,例如由于汞燈的高壓、高溫和強輻射,很容易使周圍的氧氣分子發(fā)生化學反應(yīng)而生產(chǎn)臭氧,而臭氧不但對大氣層有不利影響,而且對身體健康也具有較大的影響。

與普通UV汞燈相對,LED-UV的優(yōu)勢在于:

(1)冷光源、無熱輻射,被照物品表面溫升低,解決光通訊、液晶生產(chǎn)中長期存在的熱傷害問題,特別適合液晶封邊、薄膜印刷等要求溫升小的場合適用。發(fā)熱量小,可解決汞燈噴繪設(shè)備發(fā)熱量大、工作人員難以忍受的問題。并且,LED-UV光源,發(fā)出的是高純度單波段紫外光,幾乎沒有紅外線的輸出,它屬于冷光源,加工件不會因受熱而變形。

(2)效率高:LED-UV的光線能量高度集中在具有有效固化作用的某紫外光譜段,實際使用效果和光強為1000~2000mW/cm2的傳統(tǒng)高壓汞燈UV光源的固化效果不相上下,從而使固化時間縮短。傳統(tǒng)的汞燈UV光看上去亮度很高,但熱量很高,因為它的光譜很寬,真正起有效固化作用的紫外光譜段只占其中的一部分能量,有相當大一部分是在可見光段(雜光)和紅外光譜度(導致熱量產(chǎn)生),對操作者的眼睛損傷嚴重并且容易使加工工件熱變形。

(3)超長壽命:LED-UV燈的使用壽命是傳統(tǒng)汞燈的10倍以上,且使用壽命不受開關(guān)次數(shù)影響。

(4) 瞬間開關(guān),不需要預熱即可達到最大功率紫外輸出,關(guān)閉后可以瞬間重新開機。

(5)能量高,光輸出穩(wěn)定,照射均勻效果好,提高生產(chǎn)效率。

(6)可定制有效照射區(qū)域,長度從20mm到1000mm。

(7)不含汞,也不會產(chǎn)生臭氧,是替代傳統(tǒng)光源技術(shù)的一種更安全、更環(huán)保的選擇。

(8)能耗低,耗電量僅為傳統(tǒng)汞燈式固化機的10%,能節(jié)約90%電量。

(9)維護成本幾乎為零,采用UV-LED固化設(shè)備每年至少節(jié)約10000元/臺的耗材費。

(10)由于紫外線照射裝置與相關(guān)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,設(shè)置簡單容易??梢哉fLED-UV固化系統(tǒng)進一步增強了傳統(tǒng)UV固化系統(tǒng)的環(huán)境協(xié)調(diào)性。LED-UV技術(shù)是原有UV技術(shù)的升級。

LED-UV光源作為一種新技術(shù)就目前而言也存在一些問題,(1)由于LED-UV的關(guān)鍵技術(shù)為國外所控制,所以目前國內(nèi)的LED-UV燈的價格相對較高;(2)由于技術(shù)特點的限制,目前的LED-UV燈的光強度不高,以至于在一定程度上影響固化速度等。

 


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