紫外線固化的關(guān)鍵要求之一是可產(chǎn)生高強度的紫外輻射的紫外線光源,成本低,且不會產(chǎn)生過多的紅外輻射。
目前主要的工業(yè)用光源為中壓汞蒸氣燈,此類電極燈的管長可達(dá)2m,廣泛使用80W/cm的輸出功率,市售光源最高功率可達(dá)325W/cm,這類光源具有連線的發(fā)射波長分布,主發(fā)射峰在254nm、313nm、366nm和405nm等處。同時也會發(fā)出可見光和少量紅外輻射,并產(chǎn)生一些熱效應(yīng),管狀燈可向各個方向發(fā)出輻射,其強度的衰減與光源距離的平方成正比,為了提高光源利用效率,將燈管安裝在具有焦距的橢圓形反射鏡中,使最大輻照強度聚集在涂層表面。
特別注意:
紫外線固化的局限性在于燈與被涂物體各部分的距離必須相當(dāng)均勻,因此,紫外線固化最適用于可在紫外燈下移動的平板、卷材或可在燈下旋轉(zhuǎn)的圓柱形基材的涂裝。光源運行過程中會產(chǎn)生熱量,因此必須用水和空氣冷卻燈組。紫外燈放在密閉盒中,紫外燈的電流會隨著密閉盒的開啟而自動切斷。紫外輻射比較危險,能造成嚴(yán)重的灼傷,使用時務(wù)必避免直接照射眼睛,紫外輻射時或多或少都會產(chǎn)生臭氧,程度取決于光源的類型,臭氧有毒,因此紫外裝置必須要通風(fēng)。
在某些情況下,使用非常規(guī)波長分布的光源是有優(yōu)勢的,特別是增加近紫外-可見光區(qū)域的輻射比例,這可通過在燈管中摻入除汞以外的其他元素,或者在燈管上涂覆可吸收短波紫外線并發(fā)出長波紫外線的熒光涂層來實現(xiàn)。
微波驅(qū)動的無極燈在工業(yè)上已大量應(yīng)用,無極燈更適合于摻雜,因為摻雜物通常會縮短電極燈的電極使用壽命,無極燈還具有瞬時啟動和再啟動的優(yōu)勢,但售價相對較高,在電極燈和無極燈中使用直流電源可以產(chǎn)生連續(xù)且恒定的輻射,它要比脈沖輻射提高聚合效率的效果更好。
受激準(zhǔn)分子燈可發(fā)射波段極窄的紫外線,它是通過兩個石英管和一段封閉的氣體進行無聲放電,使氣相中的分子被電子激化,并在幾納秒內(nèi)分解產(chǎn)生光子,選擇性很高。其發(fā)射波段分布的狹窄程度可與激光相當(dāng),與激光不同,它的輻射是不連續(xù)的,但可作大面積輻射應(yīng)用,現(xiàn)有的或正在工業(yè)開發(fā)中的燈源,其主要發(fā)射波長有172nm、222nm、308nm和351nm,波長分布窄和光強高,可以提供快速固化,發(fā)射波長在308nm的氯化氙準(zhǔn)分子燈,與幾種市售自由基、陽離子引發(fā)劑的吸收光譜有很好的匹配性,這十分有利于進行自由基以及陽離子聚合。
發(fā)光二極管(LED)燈的輻射帶域(5~20nm)也相對較窄,目前市售LED光源的發(fā)射波段分別有365nm、385nm、400nm和460nm LED燈的特點主要有瞬時開關(guān)、發(fā)熱量低、無臭氧釋放、長壽命和高能效等。
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