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浅谈:UV照射装置知识

发布时间:2011-03-05 13:01

浅谈:UV照射装置知识

  1、UV在印刷上的应用
 
  近年来,利用光能产生物性变化的感光树脂不断地被开发出来,迅速地应用在印刷油墨、涂料、粘结剂或者光致抗蚀油墨等方面。随之而来的,是广泛应用的UV技术越来越向多个领域扩展。UV照射装置根据被照射物的种类和印刷涂布的条件的不同,其照射方式和照射条件完全相异。

  紫外线通常称做UV,UV是UltraViolet之略,属于电磁波(光波)的一种,一般系指10nm~400nm范围的电磁波。与可见光相比,其光子具有的能量高,照射到被照射物上,能量可将化学结合键切断或实现化学结合。

  在印刷上使用的UV油墨的主要优缺点如下:

  优点:油墨瞬间固化(生产效率提高),可免喷粉;

  墨膜强度与油性油墨相比高很多;

  带异味的气体排放量小(无溶剂)。

  缺点:油墨价格高;

  需使用专用的印刷材料(墨辊、印版、清洗剂等);

  油墨对皮肤有刺激性。

  2、UV灯的种类

  UV灯根据点灯时灯内部的压力大小,可大致分为低压放电灯、高压放电灯和和超高压放电灯。这里介绍典型的高压放电灯,包括水银灯和金属卤素灯。

  1)水银灯

  其发出的照射光波波长范围在200~450nm,以365nm为主波长,在254nm、313nm、405nm和436nm处具有较强的线光谱。

  2)金属卤素灯

  根据灯中密封加入的碘化物的不同,可基本分为Fe系(A型)和Ga系(B型)。

  Fe系金属卤素灯虽然与水银灯具有基本相同的照射能量分布,但在365nm处其照射效率得到改善,而在300nm以下照射效率不如水银灯。

  Ga系是按照在400nm附近具有强照射能量的要求设计的。

  根据发光灯管材料的不同,还可分为臭氧型金属卤素灯和非臭氧型金属卤素灯。220nm以下波长的UV光遇到空气中的氧气会产生臭氧。由于臭氧型金属卤素灯的灯管材料为普通石英材料,故220nm以下波长的光也可通过。而非臭氧型金属卤素灯其灯管采用特殊石英材料制成,对于230nm以下波长的光线禁止通过,从而可以控制臭氧产生。

  1、UV在印刷上的应用

  近年来,利用光能产生物性变化的感光树脂不断地被开发出来,迅速地应用在印刷油墨、涂料、粘结剂或者光致抗蚀油墨等方面。随之而来的,是广泛应用的UV技术越来越向多个领域扩展。UV照射装置根据被照射物的种类和印刷涂布的条件的不同,其照射方式和照射条件完全相异。

  紫外线通常称做UV,UV是UltraViolet之略,属于电磁波(光波)的一种,一般系指10nm~400nm范围的电磁波。与可见光相比,其光子具有的能量高,照射到被照射物上,能量可将化学结合键切断或实现化学结合。

  在印刷上使用的UV油墨的主要优缺点如下:

  优点:油墨瞬间固化(生产效率提高),可免喷粉;

  墨膜强度与油性油墨相比高很多;

  带异味的气体排放量小(无溶剂)。

  缺点:油墨价格高;

  需使用专用的印刷材料(墨辊、印版、清洗剂等);

  油墨对皮肤有刺激性。

  2、UV灯的种类

  UV灯根据点灯时灯内部的压力大小,可大致分为低压放电灯、高压放电灯和和超高压放电灯。这里介绍典型的高压放电灯,包括水银灯和金属卤素灯。

  1)水银灯

  其发出的照射光波波长范围在200~450nm,以365nm为主波长,在254nm、313nm、405nm和436nm处具有较强的线光谱。

  2)金属卤素灯

  根据灯中密封加入的碘化物的不同,可基本分为Fe系(A型)和Ga系(B型)。

  Fe系金属卤素灯虽然与水银灯具有基本相同的照射能量分布,但在365nm处其照射效率得到改善,而在300nm以下照射效率不如水银灯。

  Ga系是按照在400nm附近具有强照射能量的要求设计的。

  根据发光灯管材料的不同,还可分为臭氧型金属卤素灯和非臭氧型金属卤素灯。220nm以下波长的UV光遇到空气中的氧气会产生臭氧。由于臭氧型金属卤素灯的灯管材料为普通石英材料,故220nm以下波长的光也可通过。而非臭氧型金属卤素灯其灯管采用特殊石英材料制成,对于230nm以下波长的光线禁止通过,从而可以控制臭氧产生。

  5、反光板的种类

  与选择适当的UV灯的情形相类似,反光板也必须根据所用的固化材料、被照射物的耐热条件、用途等来加以选择。

  1)铝镜方式

  采用反射率高的高亮度铝材制成的反光板,无论空冷方式还是水冷方式均可采用。虽然是针对油墨固化效率高的一般印刷来使用,但因在空冷方式下铝镜反光板对被照射物的温度降低最为不利,因而不能用于必须降低其表面温度的被照射承印物。

  2)冷镜方式

  这是一种在玻璃上镀上金属氧化物薄膜制成的反光板,反射UV光,而让一部分可见光通过。采用该反光板能获得高强度的UV能量,同时可以降 低被照射物的温度。

  3)冷滤镜方式

  这是将一种镀有多层金属膜的玻璃(可将红外线和可见光截止而让UV光通过)安装于灯座下部,以抑制被照射物温度上升的方式。与冷镜方式等组合使用可进一步降低被照射物的温度。如果有安装空间的话,作为选择组件安装很容易。不过与反光板不同的是,由于该冷滤镜置于被照射物附近,墨雾及来自来于被照射物的气体等,容易附着其上。

  4)金属冷镜方式

  这是一种在金属反光板上进行多层镀膜制成的反光板,反射UV光并吸收不需要波长的光,适用于冷镜方式不能满足要求的场合(高输出低温照射)。该方式能够获得高的紫外线照射强度并降低被照物温度,但由于相应的冷却方式局限采用空气—水冷却方式,水冷却设备必不可少。

  该方式中,UV灯不直接照射,承印物仅受到来自UV灯的间接光线照射。在空冷方式中,该方式的反光板对于控制承印物温度升高是最为有效 的。在降低温度效果明显的同时,由于没有直射光,UV照射强度也大幅降低。这是对于必须低温照射的承印物(感热纸等)采用的方式。

  6、被照射物温度上升的比较

  上述不同的反光板和冷却方式与对应的温度上升情况的比较。不过就温度条件而言,由于反光板的形状、照射距离等条件不同产生差异,因此希望能找到一个完美的标准。

  7、被照射物条件的明晰化

  如上所述,引进UV照射装置首先必须明确的是,被照射物的条件(材料、耐受温度、尺寸),处理条件(印刷速度、印刷方法等)、UV性能(UV强度、积分光量)等。接下来确定UV装置规格:以实际的业绩基础和已有的数据等为基础来确定配置规格,或者对于不确定的因素预先进行大量试验,然后确定其规格。

  此外在有关UV照射强度和积分光量的测量仪方面,由于厂家和型号不同导致分光感度存在差异。既使在同样的照射条件下进行测定还是会出现这种差异。因此当要预先指定油墨固化所必须的UV照射强度和积分光量时,必须确定测量仪的厂商和型号。

  8、UV照射装置规格的确定要素

  由被照射物的幅面和处理速度来决定UV光波长、UV灯输出功率和灯的数量。为了增加通用性,一般采用水银灯和金属卤素灯兼用方式。

  此外要考虑被照射物的耐受温度、照射灯座安装位置限制尺寸、照射距离等,以此来决定采用何种反光板及冷却方式。即使从被照射物温度条件来看,采用空冷方式能够与之相对应,但有时会因照射灯座安装空间的关系而不得不采用水冷方式。

  当出现因安装空间因素使UV照射灯座不能设置在靠近承印物的地方而令照射距离过长时,为避免UV照射强度大幅下降,必须要考虑选择相应的反光板;相反,当承印物因不能耐受高温时也会加长照射距离。作为承印物耐热对策有时采用安装冷风吹咀来冷却的办法。很多时候在UV照射灯座设置遮光闸,待机时不用关掉UV灯而使UV光射不到承印物上,但带遮光闸的UV照射灯座体积大,会对安装空间带来大的影响。