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UV技術簡介一．UV含義UV是紫外線UltravioletLight的英文簡稱﹐它是一种放射線﹐波長范圍是200~400nm﹐具体分為以下類型﹕a.UVA(315-400nm)用于低能量的UV聚合反应.也用于荧光检验b.UVB(280-315nm)同UVA一起用于聚合反应,UVB是皮肤晒黑,灼伤的原因c.UVC(200-280nm)用于UV油墨和漆的快速表面固化,也用于消毒和杀菌電磁波光譜圖二．UV膠优缺點使用UV膠的优缺點如下﹕优點缺點1快速固化設備投資較大2提高產品生產效率材料需透紫外光或有可暴露的接著界面3損耗量較低4适合全自動化生產5合乎健康及環境法要求三．UV膠的組成UV膠一般都是由以下組成﹕a.單体﹕丙烯酸酯﹔氰基丙烯酸酯环氧树脂硅酮b.光引發剂四．UV膠硬化机理如圖所示﹐UV膠中的光引發剂在UV線的照射下產生活化的自由基﹐表面活化的自由基在UV光(250nm)照射下﹐与氧气起化學反應﹐生成二氧化基及單体﹐內部的活化的自由基与單体在UV光(365nm)照射下起化學反應﹐生成單体自由基﹐其在UV光(365nm)照射下又与單体起化學反應再結合﹐如此類推﹐最后變成聚合物﹐這就是UV膠的硬化机理。硬化机理五．表面硬化与深度硬化不同波長的UV﹐對膠水硬化的程度是不同的﹐具体如下﹕a.UVC,UVB﹕230~315nm表面硬化﹕表面脫黏b.UVA﹕315~400nm深度硬化﹕玻璃黏結﹐深的粘結層表面硬化与深度硬化六．影響UV硬化的因素1.波長沒有燈管能對整個UV范圍有效﹐且并非所有感光起始劑都會吸收相同光譜的光子﹐故選擇合适的光譜對硬化速率有重要關系。大多數UV短波對材料表干有影響﹐而長波對材料深處有影響。失去短波會使表面黏黏的﹐失去長波其密著性會變差。2.照度UV燈所送出的光﹐稱為照度或強度﹐其單位為w或mw/cm².也就是說在硬化過程中﹐瞬間到達素材表面每單位面積接受到的放射能量。而決定照度的因素有﹕a.燈管本身的放射功率其他條件相同時﹐放射功率越大﹐照度就越大。b.燈管的管徑其他條件相同時﹐管經越大﹐照度就越大。c.反射鏡的反射能力其他條件相同時﹐反射能力越強﹐照度就越大。d.照射距离其他條件相同時﹐照射距离越短﹐照度就越大。3.UV能量又稱累積良或劑量﹐是素材照射到UV光多少時間的累積能量﹐即照度与時間的乘積﹐其單位為J或mJ/cm².簡單的說﹐在相同條件下﹐減少照射時間﹐得到的UV能量就減少﹔增加照射時間﹐得到的UV能量就增加。不同的照度与照射時間的乘積﹐可能到相同的UV能量﹐但得到的硬化效果是不一樣的。如圖所示﹐為了得到500mJ/cm²的UV能量﹕a.照度為50mw/cm²的的燈管所需照射時間為500mJ/cm²/50mw/cm²=10sec此時得到的硬化效果是﹕硬化深度約為1.4mm﹔b.照度為30mw/cm²的的燈管所需照射時間為500mJ/cm²/30mw/cm²=16.7sec此時得到的硬化效果是﹕硬化深度約為1.8mm。顯而易見﹐兩者的硬化效果是有很大差別的。4.涂膜的厚度涂膜越厚﹐所需UV照度越強。只是涂膜厚度与照度非正比關系﹐而是成指數比例關系。膜層增加二倍﹐UV照度可能要增加十倍才能達硬化完全。5.其他a.膠材的配方﹕不同的配方設計﹐對硬化速度有很大影響。而最快硬化的配方﹐并不絕對是我們產品硬化后所要的物品特性。b.素材本身﹕看素材本身﹐是否适用UV硬化﹔是否需要做前處理。因為素材表面﹐如有污積或脫模劑等化學物質﹐UV油墨很難与這种素材接合。破坏這些物質方法有﹕化學洗劑清洗﹐火焰處理﹐烘烤﹐電暈等方法。c.燈源品質﹕燈管老化使功率衰減將影響硬化。d.机器設備﹕傳動裝置是否穩定。e.人為因素七．UV硬化設備介紹UV照射設備基本上包括﹕1.UV燈管(UVLAMP)2.反射鏡組(REFLECTOR)3.電源供應器(BALLAST)4.遮光﹐冷卻及安全裝置目前在廣泛使用的UV燈源設備可分為兩大類﹕1.電极式UV燈2.無電极式UV燈以下分別說明兩种燈的构造﹕A．傳統電极式UV燈源系統(ElectrodeLamp)此种燈源系統UV光的產生﹐是利用高電壓﹐使電流在燈管中流過﹐將石英管中的化學物質气化而放射UV光﹐主要包括四大部分﹕a.燈管一般此類UV燈管﹐被稱為中壓水銀燈。燈管材質是石英玻璃﹐內含水銀与游离气体。燈內的水銀在室溫是液態﹐燈管兩端的電极通電后會產生電弧﹐等管的溫度隨著上升﹐使水銀產生气化﹐這段气化時間﹐一般稱作暖机。暖机時間約從20秒到几分鐘左右﹐且當關燈后無法馬上再開燈使用﹐必須要等15~20分鐘﹐讓燈冷卻后﹐才能重新開燈使用﹔燈管在正常操作下﹐內部蒸气壓力約為1~2大气壓﹔工作時﹐石英璃表面溫度介于攝氏700~900度。除中壓水銀燈燈管外﹐電极式燈管還有高壓水銀燈﹐低壓水銀燈及脈動式燈。其中高﹐中﹐低壓水銀燈燈管中的電子流動是連續的﹔而脈動式燈﹐則是將能量先大量聚集后再以脈動方式放射。另外還有一种是金屬鹵素燈﹐其工作方式与中壓水銀燈一樣。不管那种有极燈﹐在正常操作下﹐前1000時會衰減約15%或更多。燈管的壽命﹐与每次使用的時間長短﹐點燈的次數﹐放射罩內溫度的控制﹐電源供應器的穩定性等因素都有關系。一般有极燈管都有約1000小時的保用時間﹐這是基于每次開燈后﹐必須使用四小時以上的累計時間而言。高溫下﹐長電极式燈管容易造成中間部分下垂﹐無法保持在焦線上﹐會造成寬幅產品﹐無法均勻的硬化。b.反射罩与快門此部分主要是用來支撐燈管﹐并适當的冷卻燈管兩端部分。反射鏡罩內部有反射片﹐是用來反射UV能量﹐使達到最有效率的使用﹔電极式燈管為了配合﹐當使用者不用燈時﹐又不能關燈時而設計快門﹐但因快門長期工作在高溫狀況﹐所以時間久了﹐有可能發生開關不順。c.電源供應器電源供應器主要是﹐提供高電壓使燈管點燈后并供應穩定的操作電壓﹐此類UV燈管﹐必須用高壓去啟動電极﹐并用穩定性較好及較低的電壓來維持正常的燈管工作。d.遮光﹐冷卻及安全裝置遮光﹐冷卻及安全裝置是為确保操作者的安全﹐及适當的設備使用功能。有极式燈管無极式燈管B．無電极式UV燈源系統(ElectrodelessLamp)無電极式UV燈源系統UV光的產生﹐是利用微波激發燈管中的水銀或其它特殊物質﹐而產生的光效應。主要包括下面部分﹕a.燈管燈管是一支石英玻璃管﹐內有少量的水銀和很容易离子化的啟動气体。在一個由微波產生的高頻率和高強度的電場中﹐燈管中的啟動气体被激發到非常高能量和高溫度的程度﹐使燈管中的水銀瞬間被蒸發成气体﹐而放出UV光。由于在產生UV光的過程中﹐并沒有任何燃燒變化﹐和內部交互反應發生﹐所以此類燈管不因使用時間的增加而有所消耗﹐因此不會衰減。b.反射鏡是用來反射UV能量﹐使達到最有效率的使用。c.電源供應器此系統在電源供應器上﹐除了供應燈管工作電力外﹐加上一些特殊功能﹕OFF/STAND/BYON的控制﹕從STANDBY到ON的狀態﹐只需2~3秒﹔當切換至STANDBY時﹐消耗電流約1.5A左右﹐相當省電。故障自動顯示系統﹕提供8顆LED或LCD顯示器﹐顯示故障狀態﹐便于檢修。d.冷卻与安全裝置冷卻系統﹐由一鼓風机將風經磁控管上面﹐吹下流經磁控管的冷卻鰭﹐通過反射片的小孔﹐而進一步的使燈管均勻地冷卻﹔安全裝置有風壓開關-----時監視冷卻風量﹐一旦風扇停下來﹐机器馬上關机﹐确保燈管的壽命﹔光敏電阻-----當UV照度達不到70%時﹐机器自動停机﹐确保生產品品質的穩定﹔溫度開關-----當電源供應器溫度過高﹐机器自動停机﹐确保不會損毀机器﹔微波偵測器﹕當有微波外泄時﹐机器自動停机﹐确保操作人員的安全。e.磁控管磁控管可產生2450MHZ微波頻率的微波能量﹐此能量經導波管﹐將能量引導射在燈管上面﹐以產生UV光。無极燈源部分結构八．UV照射設備如何進行正确的點檢及保養從UV照射設備工作原理來看﹐燈管發出的UV能量是一個能反應設備是否正常工作的唯一參數﹐只要該參數在設定值內﹐就表明該設備處于正常工作狀態。a.點檢方法﹕使用光強測量儀測量出燈管的UV能量﹐參照燈管的能量值﹐依測量值判定設備是否正常工作﹐若設備不是正常工作﹐則需進行保養﹔b.保養方法﹕更換新燈泡﹔若更換新燈管后還不能正常工作﹐則須請供應商來維修九．如何确定制程時間每种型號的UV膠都有各自的技術參數﹐里面有注明該种UV膠的硬化特性﹐硬化時間及硬化深度与不同UV燈光強關系的曲線圖﹐只要确定UV等的光強及要硬化的膠水的厚度﹐就可以從曲線圖上取得最佳的硬化時間。例如﹕某种UV膠的硬化深度与不同UV燈光強關系的曲線圖如下圖﹐只要确定UV燈管的類型及測量其UV光強﹐就可以從圖上得到最佳的硬化時間。十．安全防護由于UV(短于200nm)光線直接照射眼睛會造成永久性傷害﹐同時﹐高強度的UV光會嚴重灼傷皮膚﹐故使用UV設備一定要安全防護。一般有以下措施﹕1.密封系統使得從外面無法看到UV光線﹔2.适當的通風系統以冷卻反射罩和燈座﹔3.燈管和操作員之間有屏蔽UV過濾眼鏡/護目鏡适當設置擋板在送料區有UV過濾塑料/擋板