UV固化材料的物理特性及吸收性分析(二)

    【集萃网观察】光谱吸收性的意义

    物质的吸收性随波长的不同而不同。很显然，短的UV波长（200~300nm）会在表面被吸收而根本达不到底层。一般地说，薄膜的厚度是被限制的，对于基质，粘合力才是应具有的首要特性。

    即使是光可触发剂也会吸收它所敏感的波长能量，从而阻碍该波长到达深层的光可触发分子。一种光可触发剂对于清漆涂层适用，但对于油墨也许并不是合适的选择。对于油墨，对应于较长波长的光触发剂才是较好的选择。除物理厚度外，光谱吸收性的另一个作用是光学厚度。一个薄膜不可能在一种波长下其光学厚度是厚的，而在另一种波长下是薄的。即使清漆涂层短波长（200~300nm）下的光学厚度也是倾向于较厚的。

    当被固化的产品在UV可固化材料之上包含一层“透明”材料时，其吸收性便阻碍了光能。这是层压法、透镜粘合、药品装配，当然，还有DVD粘合，所常用的。

了解“透明”材料的光谱传播特性，以选择穿过它们进行固化的最有效的光谱是很重要的。一般情况下，长波长UV灯的选用，结合长波长的光触发剂，是通过象PC这样的材料进行成功固化的关键。

波长的重要作用

    大多的UV固化包含了两种范围的波长同时工作（假如包含IR，3个）。短波长工作于表层，长波长工作于油墨或涂层的深层。这个定理是由于短波长在表层被吸收而不能到达深层的结果。短波曝光的不足会导致表面发粘；长波能量的不足则会导致粘附不良。每一个配方和薄膜的厚度都会从一个恰当的短、长波长能量速率中得到益处。

    最基本的汞灯在这两个范围内发射能量，但它在短波长下的强烈发射使它特别适合于涂层和薄油墨层。高吸收性的材料，比如粘合剂和丝网油墨，它们的配方更适合于使用长波光触发剂的长波固化。用来固化这些材料的灯管，包含了添加剂以及汞，这种灯在长波UV下发射的UV更多一些。这些长波灯管也辐射一些短波能量，从而足以应付表层的固化。

    许多极特殊的应用，比如对大量含有氧化钛这种颜料添加剂的材料进行固化，或需要穿过塑料或玻璃进行固化，就必须长波固化，因为这些材料几乎完全阻碍了短波。

UV灯的参数特性

    影响固化的UV灯性能，可以完全准确地用四个特性联系起来：UV光谱分布，辐射度，辐射量和红外辐射。

1． 光谱分布:它描述作为灯管发射波长功能之一的相辐射能量或到达表层的辐射能量的波长分布。它常用一个相关标准化的术语来表达。为了显示UV能量的分布，可以把光谱能量合并为10nm的频谱带以形成一个分布表。这样便允许不同UV灯之间的对比以及更易于光谱能量和功率的计算。灯管生产商们公布它们产品的光谱分布数据。

    在线检测使用多谱带射线探测仪来使光谱辐射度或辐射量特性化。他们通过对在相对狭窄（20~60nm）的频带中的辐射能量的采样以获得对光谱分布有用的相对信息。由于不同厂商的射线探测仪的构造不同，对它们做相互比较是有可能的，但很困难。现在还没有这样的标准以使型号、厂家之间进行比较。

2．UV辐射度（Irradiance）：辐射度是到达表面单位面积内的辐射功率。辐射度，以每平方厘米瓦特或豪瓦来表示。它随灯管的输出功率、效率、反射系统的聚焦以及到表面的距离不同而不同。（它是灯管及几何形状的特性，故与速度无关。）直接置于UV灯下的高强度、峰值聚焦功率参考为“峰值辐射度”。辐射度包括了所有有关电源功率，效率，辐射输出，反射率，聚焦灯泡尺寸及几何形状的因素。

    由于UV可固化材料的吸收特性，到达表层以下的光能量要比表层的要少。在这些区域的固化条件可能有显著不同。光学厚度厚的材料（或者高吸收性，或者物理结构厚，或者两者有之）可能会减少光效率，从而导致材料深层的固化不充分。在油墨或涂层里，表面较高的辐射度会提供相对觉高的光能量。固化的深度更多地是被辐射度影响而不是较长的曝光时间（辐射量）。辐射度的影响对于高吸收性（高不透明度）的薄膜更重要。

    高辐射度允许使用较少的光触发剂。光子密度的增加增多了光子?光触发剂的碰撞，从而补偿了光触发剂浓度的减少。这对于较厚的涂层会有效，因为表层的光触发剂吸收和阻碍了同一波长到达深层的光触发剂分子。

3．UV辐射量:到达表面单位面积的辐射能量。辐射量表示到达表面的光子总量（而辐射度则是到达的速率）。在任一给定光源下，辐射量与速度成反比而与曝光的数量成正比。辐射量是辐射度的时间累积，以每平方厘米Joules或转miliJoules表示，（遗憾的是，没有有关辐射度或光谱内容换为以辐射量测量的信息，它仅仅是被曝光表面能量的累积。）它的意义在于它是唯一包括了速度参数和曝光时间参数的特性显现。

4．红外辐射密度：红外辐射主要是由UV源的石英泡发射出来的红外能量。红外能量和UV能量一起被收集并聚焦在工作表层。这决定于IR的反射率和反射器的效率。IR能量可以被转换为辐射量或辐射度单位。但通常，它所产生的表面温度才是被注意的重要之处。它所产生的热量可能有害也可能有益。

    结合UV灯解决温度与IR之间关系的技术有许多。可以分为减少发射，传送和控制热量移动。发射的减少通过使用小直径的灯泡来实现，因为正是hot quartz的表面区域发射几乎所有的IR。传递的减少可通过在灯管后面使用分色的反射器（cold mirror）来实现；或在灯管与目标之间使用分色窗（hot mirror）。热量移动降低了目标的温度?但仅仅是在IR已引起了温度升高之后?可使用冷气流或散热装置来控制热量的移动。IR能量的吸收由材料本身决定?油墨、涂层或基片。速度对由入射的IR能量及工作表面吸收的能量引起的温度有重大影响。过程越快，被吸收的IR能量越少，引起温度升高。可通过改进效率来加快生产的过程。

附 UV烘干技术资料

1．大部分的UV光线包含两种UV波长，这两种波长同时工作。短波工作在表面，较长的波作用于油墨或Lacquer深层。这是由于短波的能量被表面吸收而不能进入深层。短波曝光不足会引起表面发粘，而长波能量的不足则可能导致附着困难。 2．CD生产中的UV烘干用于两方面??即保护胶烘干和印刷油墨烘干。

A．保护胶：保护胶的覆盖几乎都是通过喷射??旋转（spinning）这种方式进行的。然后在UV下曝光。曝光的方式有许多种，大致可分为：旋转或不旋转方式；聚焦、离焦或无焦点方式。

B． 旋转方式： 这种方式是把DISC固定在UV灯下进行旋转，置它的表面于在焦或离焦UV灯的一定距离内。尽管旋转方式好像是一个对DISC表面提供均匀曝光的好方式，但也不尽然。假如UV灯在焦点之内或焦点附近，一条强光线将会穿过CD的中心。当光盘旋转时，其中心持续曝光，而边缘只接受到两个短时的“闪照（burst）”UV光。这会导致边缘烘干不好。 
 
    来源：广东印刷网