被固化材料的特性
一只UV燈管的效率,決定于發(fā)射光子進(jìn)入可固化材料以啟動(dòng)光可觸發(fā)分子的難易程度。UV固化決定于光子—分子的碰撞。光可觸發(fā)分子通過(guò)材料均勻地擴散,但光子卻不同。除UV光源的特質(zhì)外,被固化的薄膜還有光學(xué)及熱動(dòng)力學(xué)特性。它們與輻射能量互相作用,對固化的過(guò)程產(chǎn)生了重大影響。
光譜吸收率:能量是物質(zhì)在逐漸增加的厚度內吸收進(jìn)波長(cháng)的作用。表面附近吸收的能量越多,意味著(zhù)深層得到的能量越少。但這種情況隨波長(cháng)的不同而不同??偟墓庾V吸收率包括所有來(lái)自于光觸發(fā)劑,單分子物質(zhì),齊聚體以及添加劑包括顏料的影響作用。
反射和散射:相對與吸收,光能更多地是被物質(zhì)(或在物質(zhì)內)改變方向;這一般是由于可固化材料中的基質(zhì)材料和/或色素引起的。這些因素減少了到達深層的UV能量,但卻改進(jìn)了在反應之處的固化效率。
光學(xué)密度:與吸收相似,它由“不透明度”和薄膜的厚度兩個(gè)因素構成;包括吸收和散射的光稀釋作用;用一個(gè)單獨的數字來(lái)表示,而不是作為光譜的分布。
擴散性:一個(gè)熱動(dòng)力學(xué)特性包含特定的熱量,傳導性和密度;材料“擴散”、接受熱量的能力;影響由表面驟然進(jìn)入的紅外能量而導致的薄膜和基質(zhì)的溫度的升高。
紅外吸收率:溫度對固化反應的速率有著(zhù)重大的影響;盡管反應中的溫升也對溫度有作用,但來(lái)自于UV燈管的輻射(radiant IR)才是表面熱量的根本源頭(不是從周?chē)目諝饣虼髿庵袀鬏數臒崃浚?。過(guò)大的溫度升高是影響固化過(guò)程的重要限制因素之一。
光學(xué)厚度涂層和油墨
由于不透明度或色彩強度是我們需要的特性這一事實(shí),油墨和顏料涂層提出了特殊的問(wèn)題。粘合劑通常也提供相對厚的薄膜。不同于一個(gè)薄膜的物理厚度,它的光學(xué)厚度是非常重要的。當光能穿進(jìn)或穿過(guò)一種材料時(shí),它的減少是由Beer—Lambert來(lái)描述的—在薄膜的上層沒(méi)有被吸收也沒(méi)有被反射的光能將穿送并到達薄膜的底層。
光譜吸收性的意義
物質(zhì)的吸收性隨波長(cháng)的不同而不同。很顯然,短的UV波長(cháng)(200~300nm)會(huì )在表面被吸收而根本達不到底層。一般地說(shuō),薄膜的厚度是被限制的,對于基質(zhì),粘合力才是應具有的首要特性。
即使是光可觸發(fā)劑也會(huì )吸收它所敏感的波長(cháng)能量,從而阻礙該波長(cháng)到達深層的光可觸發(fā)分子。一種光可觸發(fā)劑對于清漆涂層適用,但對于油墨也許并不是合適的選擇。對于油墨,對應于較長(cháng)波長(cháng)的光觸發(fā)劑才是較好的選擇。除物理厚度外,光譜吸收性的另一個(gè)作用是光學(xué)厚度。一個(gè)薄膜不可能在一種波長(cháng)下其光學(xué)厚度是厚的,而在另一種波長(cháng)下是薄的。即使清漆涂層短波長(cháng)(200~300nm)下的光學(xué)厚度也是傾向于較厚的。
當被固化的產(chǎn)品在UV可固化材料之上包含一層“透明”材料時(shí),其吸收性便阻礙了光能。這是層壓法、透鏡粘合、藥品裝配,當然,還有DVD粘合,所常用的。
了解“透明”材料的光譜傳播特性,以選擇穿過(guò)它們進(jìn)行固化的最有效的光譜是很重要的。一般情況下,長(cháng)波長(cháng)UV燈的選用,結合長(cháng)波長(cháng)的光觸發(fā)劑,是通過(guò)象PC這樣的材料進(jìn)行成功固化的關(guān)鍵。
波長(cháng)的重要作用
大多的UV固化包含了兩種范圍的波長(cháng)同時(shí)工作(假如包含IR,3個(gè))。短波長(cháng)工作于表層,長(cháng)波長(cháng)工作于油墨或涂層的深層。這個(gè)定理是由于短波長(cháng)在表層被吸收而不能到達深層的結果。短波曝光的不足會(huì )導致表面發(fā)粘;長(cháng)波能量的不足則會(huì )導致粘附不良。每一個(gè)配方和薄膜的厚度都會(huì )從一個(gè)恰當的短、長(cháng)波長(cháng)能量速率中得到益處。
最基本的汞燈在這兩個(gè)范圍內發(fā)射能量,但它在短波長(cháng)下的強烈發(fā)射使它特別適合于涂層和薄油墨層。高吸收性的材料,比如粘合劑和絲網(wǎng)油墨,它們的配方更適合于使用長(cháng)波光觸發(fā)劑的長(cháng)波固化。用來(lái)固化這些材料的燈管,包含了添加劑以及汞,這種燈在長(cháng)波UV下發(fā)射的UV更多一些。這些長(cháng)波燈管也輻射一些短波能量,從而足以應付表層的固化。
許多極特殊的應用,比如對大量含有氧化鈦這種顏料添加劑的材料進(jìn)行固化,或需要穿過(guò)塑料或玻璃進(jìn)行固化,就必須長(cháng)波固化,因為這些材料幾乎完全阻礙了短波。