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uv光固化灯 UV(紫外光固化)能量和强度._其它_职业教育_教育专区

时间:2021-01-10 11:01 点击次数:

uv光固化灯 UV(紫外光固化)能量和强度._其它_职业教育_教育专区

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图一阐述了处理窗口的概念,来说明任何紫外光固化过程都是按照 “速度——能量”曲线来运行的。根据这个曲线,速度和能量成简单的 反比关系。 例如, 如果速度加倍, 工件表面所吸收的能量减少了一半。 紫外光固化工艺曲线将适用于特定的紫外光油墨、基材和灯具中。随 着速度的增加,能量减少,工件表面所接收的能量越来越少,最终将 不足以进行完全固化。 这个能量吸收量的临界点就是固化窗口的一个 极限。图例中,能量是沿着水平轴线运行的。在很多紫外光固化过程 中,能量密度或辐照甚至比能量本身还要重要。辐照强度:包括最重要的峰值辐照。因为辐照强度的分布图形主要与 灯具外形存在一定的函数关系,而且除非灯具被移出焦点,否则该函 数关系就会保持不变。辐照强度的度量单位是毫瓦/平方厘米或瓦/平 方厘米。辐照强度由灯具的电气输入功率、灯具功效、辐射输出、发 射功效(由灯具的几何形状、灯管尺码和光线焦点等决定)等因素决 定。长波和短波紫外光 可以在紫外灯管中添加物质而成为有时被称为“掺杂”或添加式 灯管。被添加的物质也能被蒸发并达到等离子状态。紫外光一部分来 自水银,一部分来自这些添加物。但添加物发射其特有的波长。从图 2b 和 2c 的 D 灯和 V 灯光谱分布图表中, 我们可以看出添加物能改变 灯管的输出。

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D 灯在 350~400nm 范围的输出强。它也发射部分短波长紫外光,但在有时称作紫外“UVA”波段的范围内非常有效(有时候 把紫外光波长分为 “A” , “B” 和 “C” 三个波段) 。紫外 “A” 波段常常指 320~400nm 或 300~450nm。紫外“B”波段常常指 280~320nm,而紫外 “C”波段指 200~280nm。因为这种分类并不是很准确,我更愿意用长 波、中波和短波来区分。 V 灯添加了别的物质,它仍然发射短波,但不是很多。但它在 400~450nm 范围内有非常强、非常有效的输出。 人们可设计出在长波、中波或短波有强输出的不同的紫外灯管。然而 却不能设计出在所有波段都有效的紫外灯管, 而且这也不是我们所希 望的,因为不能激活光引发剂的波段内的紫外光能是无效的、被浪费 的能量。 选择特定灯管的主要原因在于它所发出的紫外光能避免被待 固化物质吸收,但其波长又能激活光引发剂。白色怪物 现在,在图 5 中,“绘制”出了二氧化钛与众不同的紫外光吸收特 性,二氧化钛是典型的常用白色颜料,它吸收几乎所有的紫外光并反 射可见光。这使得白色难于用紫外光进行固化。白色物质有一个“窗 口”,大约在 400~430nm。

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如果我们使用长波长的 V 灯uv光固化灯,这种灯在这 个窗口范围内很有效,因此我们就能成功地固化白色油墨。这就是我 们为什么要花大量篇幅说明灯管光谱分布与紫外固化物质吸收性相 匹配的原因。聚焦紫外光固化还有许多有待揭开的神秘: 与灯管输出效果和光谱分 布同样重要的是,灯管的焦距与反射罩的作用。 此刻, 我们得将灯管发射的辐射能量与抵达工件表面的能量区别 开来。 可瞬间抵达表层的光称为辐照。 辐照常常不准确地称为“强度”。 下面对辐照与辐射作一个区别:用灯管来照亮墙壁。当灯管从墙壁处 移开时,灯的辐射没变,但对墙壁辐照减少了。 (你会发现,如果你 不清楚我们谈论的是灯管强度还是到达表面的强度, 那就可能造成混 淆。 ) 精确使用反射罩能在不增加灯管输入功率的情况下增加工件表 层的辐照。能量最聚集的那一点就是最高或峰值辐照所在的点。 图 6 阐述了反射罩将能量聚集在工件表面上。 一些未聚焦的光线 也能抵达表层,但它对油墨固化的效果不如聚焦的光线。用作说明的 是一种椭圆形反射罩, 它具有大约 75%的能量收集效果 (参见下问有 关反射罩的内容) 。换句话说,灯管发出的 75%的能量将被反射罩收 集并聚焦。

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