什么是紫外固化？

紫外固化，或者叫UV固化 (UV curing) 是利用紫外線引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，生成聚合物的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的過程。UV固化適用于印刷、涂層、裝飾、立體光刻以及各種產(chǎn)品和材料的組裝。與其他技術(shù)相比，使用紫外線能量固化是一個低溫、高速，并且無溶劑的過程，因為固化是通過直接聚合而不是蒸發(fā)進行的。紫外固化最初于20世紀60年代推出，已簡化并提高了制造業(yè)許多行業(yè)的自動化程度。

紫外固化的原理

當暴露在紫外線光下時，光引發(fā)劑會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將獨立的低聚物和單體鍵合成更復(fù)雜的鏈。這些鏈稱為聚合物（polymers），這種粘合過程稱為光聚合反應(yīng)（photopolymerization reaction）。通過這種光聚合反應(yīng)，您可以通過固化來干燥、粘合和涂漆物體和材料。這就是為什么紫外固化也稱為紫外干燥（UV dryin）、紫外粘合（UV bonding）或者紫外涂層（UV coating）。

下圖：紫外固化原理示意圖

紫外固化的應(yīng)用

紫外線固化用于需要轉(zhuǎn)換或固化油墨、粘合劑和涂料的應(yīng)用。紫外線固化粘合劑已成為兩部分粘合劑的高速替代品，消除了溶劑去除、比例混合和潛在壽命問題的需要。紫外固化可用于柔版印刷、膠印、移印和絲網(wǎng)印刷工藝，其中UV固化系統(tǒng)用于在絲網(wǎng)印刷產(chǎn)品（從T恤到3D和圓柱形零件）上聚合圖像。用于精細樂器精加工（吉他、小提琴、四弦琴等）、臺球桿制造和其他木工藝行業(yè)。使用UV固化墨水可以在多種基材上進行打印，例如塑料、紙張、帆布、玻璃、金屬、泡沫板、瓷磚、薄膜和許多其他材料。其他利用紫外線固化的行業(yè)包括醫(yī)藥、汽車、化妝品（例如人造指甲和凝膠指甲油）、食品、科學(xué)、教育和藝術(shù)。UV固化油墨已滿足出版行業(yè)對各種紙張和紙板的要求。

紫外固化的優(yōu)點

1. 紫外線固化大大提升了材料的加工速度。同時，因為制造更快，所以需要更少的空間來存儲干燥步驟完成之前無法使用的物品。

2. 由于紫外線能量與許多不同的材料具有獨特的相互作用，因此紫外線固化可以創(chuàng)造出具有通過其他方式無法實現(xiàn)的特性的產(chǎn)品。這使得紫外線固化成為許多制造和技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)，這些領(lǐng)域需要改變強度、硬度、耐久性、耐化學(xué)性和許多其他性能。

紫外固化需要多少紫外能量

在進行紫外固化時，關(guān)鍵是確保粘合劑或其他光固化材料接收正確的劑量或UV固化能量，以便盡可能完全固化。劑量是到達每單位面積表面的總能量，由光強度和曝光時間組成。術(shù)語“強度”表示到達每單位面積表面的輻照度或輻射功率，以W/cm2或mW/cm2為單位進行測量。

劑量和紫外強度的轉(zhuǎn)換公式如下：劑量（J/cm2）=強度（W/cm2） x 時間（seconds）

那么紫外固化需要多少能量？ 首先，了解您的材料所需的最小劑量。例如，根據(jù)劑量水平的增加（改變強度和/或時間）測試粘合強度，直到強度停止增加?！巴耆袒笨梢远x為，當能量增加而材料性能（硬度或粘性）不再改善。上海析浦科學(xué)儀器建議您以此為最小劑量，再加上安全系數(shù)（建議約25%）進行固化。

根據(jù)經(jīng)驗，我們建議的最小固化強度約為50mW/cm2。理論上，要達到相同的劑量，您可以使用較低的強度和較長的時間，或者更高的強度和更短的處理時間。上海析浦科學(xué)儀器建議您設(shè)置更高的強度和更短的時間。不建議長時間使用非常低功率的紫外線能量進行照射，因為能量不足可能會導(dǎo)致大多數(shù)工業(yè)級產(chǎn)品的固化效果不佳或不完全。

使用紫外交聯(lián)儀進行紫外固化

上海析浦科學(xué)儀器生產(chǎn)的紫外交聯(lián)儀是一臺智能的紫外輻照設(shè)備，為研究人員提供了一種快速、安全、高效地將樣品暴露于可控紫外線輻射的工具。析浦紫外交聯(lián)儀可以測量和控制輻照室內(nèi)的紫外線輻射的能量或時間，非常適合用于紫外固化。析浦8瓦紫外交聯(lián)儀XEPU-1208系列和15瓦紫外交聯(lián)儀XEPU-1215系列有三種操作模式：能量模式、時間模式和預(yù)設(shè)模式，滿足您對紫外固化的各種照射需求。

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下圖：析浦科學(xué)儀器自主研發(fā)生產(chǎn)的254nm短波8瓦紫外交聯(lián)儀XEPU-1208