UV紫外光固化能量和強度

1、圖一闡述了處理窗口的概念,來說明任何紫外光固化過程都是根據(jù)速度一一能量曲線來運行的.根據(jù)這個曲線,速度和能量成簡單的反比關系.例如, 如果速度加倍,工件外表所吸收的能量減少了一半.紫外光固化工藝曲線將適用于特定的紫外光油墨、基材和燈具中.隨著速 度的增加,能量減少,工件外表所接收的能量越來越少,最終將缺乏以進行完 全固化.這個能量吸收量的臨界點就是固化窗口的一個極限.圖例中,能量是 沿著水平軸線運行的.在很多紫外光固化過程中,能量密度或輻照甚至比能量 本身還要重要.輻照強度：包括最重要的峰值輻照.由于輻照強度的分布圖形主要與燈具外形存在一 定的函數(shù)關系,而且除非燈具被移出焦點,否那么該函數(shù)關系

2、就會保持不變.輻 照強度的度量單位是毫瓦/平方厘米或瓦/平方厘米.輻照強度由燈具的電氣輸入 功率、燈具成效、輻射輸出、發(fā)射成效由燈具的幾何形狀、燈管尺碼和光線 焦點等決定等因素決定.xx和短波xx可以在紫外燈管中添加物質而成為有時被稱為摻雜或添加式燈管.被添加的物質也能被蒸發(fā)并到達等離子狀態(tài).紫外光一局部來自水銀,一局部來自 這些添加物.但添加物發(fā)射其特有的波長.從圖2b和2c的D燈和V燈光譜分布圖表中,我們可以看出添加物能改變燈管的輸出.D燈在350400nm范圍的輸出強.它也發(fā)射局部短波長紫外光,但在有時稱作紫外“UV做段的范圍內非常有效有時候把紫外光波長分為飛講口 U個波段.紫外“峨段常

3、常 指320400nm或300450nm.紫外“E®段常常指280320nm,而紫外“微段 指200280nm.由于這種分類并不是很準確,我更愿意用長波、中波和短波來 區(qū)分.V燈添加了別的物質,它仍然發(fā)射短波,但不是很多.但它在400450nm范圍內有非常強、非常有效的輸出.人們可設計出在長波、中波或短波有強輸出的不同的紫外燈管.然而卻不 能設計出在所有波段都有效的紫外燈管,而且這也不是我們所希望的,由于不 能激活光引發(fā)劑的波段內的紫外光能是無效的、被浪費的能量.選擇特定燈管 的主要原因在于它所發(fā)出的紫外光能防止被待固化物質吸收,但其波長又能激 活光引發(fā)劑.白色怪物現(xiàn)在,在圖5中,繪

4、制出了二氧化鈦與眾不同的紫外光吸收特性,二氧 化鈦是典型的常用白色顏料,它吸收幾乎所有的紫外光并反射可見光.這使得 白色難于用紫外光進行固化.白色物質有一個 窗口,大約在400430nm.如 果我們使用長波長的V燈,這種燈在這個窗口范圍內很有效,因此我們就能成 功地固化白色油墨.這就是我們?yōu)槭裁匆ù罅科f明燈管光譜分布與紫外 固化物質吸收性相匹配的原因.聚焦紫外光固化還有許多有待揭開的神秘：與燈管輸出效果和光譜分布同樣重要的是,燈管的焦距與反射罩的作用.此刻,我們得將燈管發(fā)射的輻射能量與抵達工件外表的能量區(qū)別開來.可 瞬間抵達表層的光稱為輻照.輻照常常不準確地稱為強度.下面對輻照與輻射作一

5、個區(qū)別：用燈管來照亮墻壁.當燈管從墻壁處移開時,燈的輻射沒變,但對墻壁輻 照減少了.你會發(fā)現(xiàn),如果你不清楚我們談論的是燈管強度還是到達外表的 強度,那就可能造成混淆.精確使用反射罩能在不增加燈管輸入功率的情況下增加工件表層的輻照. 能量最聚集的那一點就是最高或峰值輻照所在的點.圖6闡述了反射罩將能量聚集在工件外表上.一些未聚焦的光線也能抵達 表層,但它對油墨固化的效果不如聚焦的光線.用作說明的是一種橢圓形反射 罩,它具有大約75%的能量收集效果參見下問有關反射罩的內容.換句話 說,燈管發(fā)出的75%的能量將被反射罩收集并聚焦.固化難關我們用一種黑色的汽車玻璃絲網印刷油墨它以難固化聞名來做一個有

6、趣的關于固化深度,以及輻照是如何影響固化深度的演示.用兩只D燈來固化油墨,這兩只燈僅僅在輻照上有差異,一個燈的輻照是 另一個燈的兩倍.使用第一個燈照射一次到達的固化深度是一密耳mil.再次照射并不能顯著增加其固化深度.而另一個燈能發(fā)出兩倍的輻射,它只照射 一次到達的固化深度是前一個燈兩次照射到達深度的兩倍,盡管兩者的輻射劑 量是一樣的.這里,我們應該清楚所說的輻射劑量指的是什么.劑量就是輻照 乘以時間,或者累積的光能.放慢帶速,劑量增加了,加快帶速,劑量減少 了.如果油墨暴露在燈管下的時間越長,油墨表層接收到的劑量越高,但輻照 并不是越高.我們將發(fā)現(xiàn)增加劑量不但沒什么幫助,反而有害于熱敏感性的 基材.第二個燈管再照射一次一一劑量加倍了 一一但并未顯著增加固化深度.由此 我們熟悉到通過屢次暴光來增加劑量并不是令光子穿透油墨抵達底層光引發(fā)劑 的有效方法.固化深度更受峰值輻射而不是劑量的影響.這個事實有幾個實用意義.