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UV_UV及LED-UV技術的性能及原理對比分析

  UV光固化技術是一項綠色工業的新技術,曾被北美輻射固化委員會評為具有“5E”特點的工業技術,充分展現出了該技術的特點。所謂5E,即Efficient,高效,UV固化可以在數秒之內實現完全的固化,生產效率更高;Energysaving,節省能源,UV產品是常溫快速固化,其能耗一般只有熱固化的1/10~1/5;Environmentalfriendly,環境友好,紫外光固化材料中不含或只含少量溶劑,同時紫外固化所用能源為電能,不燃油或燃氣,無CO2產生,故紫外光固化被譽為“綠色技術”;Economy,經濟,紫外固化裝置緊湊,流水線生產,加工速度快,因而節省場地空間,勞動生產率高,紫外固化工藝保證膜層更薄,并有優良的性能從而減少原材料消耗,有利于降低經濟成本;Enabling,適應性廣,該UV產品可適應于多種基材,如紙張、木材、塑料、金屬、皮革、石材、玻璃、陶瓷等幾乎所有的硬質材料和軟質材料。

  即便UV光固化技術具有如此多的優點,但也存在一些不可回避的缺點,(1)UV汞燈的使用壽命有限;(2)UV汞燈的能耗較大,但有效利用的能量卻不高,輸入能量中只有大約20%的能量產生紫外線,而有20%是可見能源,40%是熱量,從圖4的光譜圖上我們也可以看出,除了常用的起有效固化作用的300~400nm波段以外,還有許多其他的波段,其中發射出的紅外線將會使基材的溫度升高,這也可以較好地解釋傳統的UV汞燈不太適應于熱敏材料的原因;(3)雖然UV汞燈相對于溶劑型油墨來說,由于沒有VOC的排放而具有環保、環境友好的特點,但UV汞燈也存在一些隱性的污染,例如由于汞燈的高壓、高溫和強輻射,很容易使周圍的氧氣分子發生化學反應而生產臭氧,而臭氧不但對大氣層有不利影響,而且對身體健康也具有較大的影響。

與普通UV汞燈相對,LED-UV的優勢在于:

  (1)冷光源、無熱輻射,被照物品表面溫升低,解決光通訊、液晶生產中長期存在的熱傷害問題,特別適合液晶封邊、薄膜印刷等要求溫升小的場合適用。發熱量小,可解決汞燈噴繪設備發熱量大、工作人員難以忍受的問題。并且,LED-UV光源,發出的是高純度單波段紫外光,幾乎沒有紅外線的輸出,它屬于冷光源,加工件不會因受熱而變形。

  (2)效率高:LED-UV的光線能量高度集中在具有有效固化作用的某紫外光譜段,實際使用效果和光強為1000~2000mW/cm2的傳統高壓汞燈UV光源的固化效果不相上下,從而使固化時間縮短。傳統的汞燈UV光看上去亮度很高,但熱量很高,因為它的光譜很寬,真正起有效固化作用的紫外光譜段只占其中的一部分能量,有相當大一部分是在可見光段(雜光)和紅外光譜度(導致熱量產生),對操作者的眼睛損傷嚴重并且容易使加工工件熱變形。

  (3)超長壽命:LED-UV燈的使用壽命是傳統汞燈的10倍以上,且使用壽命不受開關次數影響。

  (4)瞬間開關,不需要預熱即可達到最大功率紫外輸出,關閉后可以瞬間重新開機。

  (5)能量高,光輸出穩定,照射均勻效果好,提高生產效率。

  (6)可定制有效照射區域,長度從20mm到1000mm。

  (7)不含汞,也不會產生臭氧,是替代傳統光源技術的一種更安全、更環保的選擇。

  (8)能耗低,耗電量僅為傳統汞燈式固化機的10%,能節約90%電量。

  (9)維護成本幾乎為零,采用UV-LED固化設備每年至少節約10000元/臺的耗材費。

  (10)由于紫外線照射裝置與相關配套裝置非常緊湊,無需以往那種較大的機械安裝空間以及管道施工,設置簡單容易?梢哉fLED-UV固化系統進一步增強了傳統UV固化系統的環境協調性。LED-UV技術是原有UV技術的升級。

  LED-UV光源作為一種新技術就目前而言也存在一些問題,(1)由于LED-UV的關鍵技術為國外所控制,所以目前國內的LED-UV燈的價格相對較高;(2)由于技術特點的限制,目前的LED-UV燈的光強度不高,以至于在一定程度上影響固化速度等。

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