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UV固化的知識與應用

  • 一. UV光線的基本知識:

    • U V是英文Ultraviolet Rays的縮寫,即紫外光線.紫外線(UV)是肉眼看不見的,是可見紫色光以外的一段電磁輻射,波長在10~400nm的範圍(太陽光的波長集中在400-700nm),通常按其性質的不同又細爲下列波段:

    1. 真空紫外線(Vacuum UV), 波長爲10--200nm
    2. 短波紫外線(UV-C),波長爲200--290nm,光線攜帶能量高,但是穿透力低,容易灼傷皮膚和眼睛.玻璃可以濾掉這個波段的大部分光線.但是它的表幹能力優秀, 多用在固化塗層.
    3. 中波紫外線(UV-B),波長爲290--320nm
    4. 長波紫外線(UV-A),波長爲320--400nm,此範圍的光攜帶的能量比其他範圍的光線能量低, 但是穿透能力強.能提高粘接劑的固化深度.
    5. 可見光(Visible light),波長爲400--760nm, 這個範圍的光線能量低, 穿透性能優越, 多用在深層固化, 但是表幹能力較差.

    * 紫外線(UV)用于工業生産,一般使用的是長波UV-A,波長爲375nm.

    圖1-UV光譜(1)

    圖2-UV光譜(2)

    • 目前,工業上使用的UV設備所使用的光源,主要是氣體放電燈(汞燈)。依據燈內腔氣體的壓強的大小分爲低壓、中壓、高壓、超高壓,工業的生産固化通常使用高壓汞燈(熱態時,腔內壓力在0.1-0.5/MPa)。
    • UV光輻射物理性質類似于可見光,都具有直線性,其穿透力卻遠不及可見光,波長越短,穿透力越差,故此UV固化主要應用于光線能夠直接射到的表皮面或透光性較好的內層固化。

    a. UV燈産生UV的同時會産生大量的IR輻射熱,對于溫度影響不大的工件,這一輻射熱是有益的,它可以加速光固化的反應速度,尤其對于UV+厭氧混合型的膠料,效果更爲明顯。 應用範例: 木制地板 、金屬制品等的UV塗裝;印制線路板中 UV絕緣塗層 ;玻璃制品的 UV膠合 。

    b. 對于溫度的影響較敏感或耐溫性較差的光固化工件,傳統UV燈産生的UV中附帶的IR輻射熱,對其卻是一大危害甚至是致命的。一般是采用水冷、反射、分頻過濾等方法來加以解決,但代價是必須損失部分的紫外光功。

    二. UV固化的原理:

    自由基
    陽離子(或催化劑)
    雙重固化
    UV丙烯酸脂 UV環氧膠 UV+Anaerobic(厭氧)
    UV+Thermal(熱)
    UV+Moisture(潮濕)
    自由基反應引起非常快的固化,氧氣抑制反應,紫外吸收範圍350-420nm 陽離子反應引起快的固化,沒有氧氣抑制作用,紫外吸收範圍260-350nm 一部分使用UV固化,二次固化機理能過完全固化在陰影區域:光照不到的地方
  • 三、UV膠水的應用
    1.在醫療用品中的應用
    一次性用品成爲紫外光固化膠粘劑用量增長的推動力之一。UV膠水可以應用到將皮下注射針頭與注射器和靜脈注射管粘接上,以及在導尿管和醫用過濾器的使用,以及呼吸系統、蝶型裝置和面罩、靜脈導管裝置、氧合器、蓄水器、電子診斷裝置等醫療設備。
    2、在玻璃和工藝品、珠寶業的應用
    紫外光固化膠水以其優異的光學和化學性能,廣泛應用于玻璃行業,尤其安全玻璃的應用。區別于傳統安全玻璃生産時間的20h左右,UV無影膠僅需秒或幾分鍾即可完成粘接過程,極大提高生産效率,縮短生産周期。另外,玻璃家具和透明塑料工藝制品粘接,以及PMMA/PS也是重要的應用領域。
    紫外光固化膠水在珠寶、裝飾品業中,可快速的完成寶石、水晶等鑲嵌、定位等。
    3、在光電子、信息行業應用
    紫外光固化膠水在光電子、信息行業的應用,該領域隨著科技的不斷發展,擁有這巨大的潛力,其中主要包括三個消費領域:數字光盤制造業、光學纖維粘合和液晶和聚合物顯示器。
    1)數字光盤制造業,主要包括:反射膜層、保護膜層的塗覆;DVD包裝的密封罩等。在計算機硬盤制造過程中,磁頭與折片粘接工作程序是:把少量的膠加在折片前端舌片上,再由中央具夾著磁頭放在舌片加膠處。用一定強度的紫外光照射數秒鍾,使膠粘劑初固化;然後從自動粘合機中取出,經加工處理後放人烘箱,在設定的溫度下加熱固化,是屬于紫外—熱固化雙重固化;
    2)光導纖維粘合也是應用領域之一;
    3)液晶及聚合物顯示器是LCD技術的延續。液晶顯示器(LCD),被廣泛應用于電子設備上,這些設備包括﹕手表、計算器;電腦顯示器;電視屏幕;攝像機/時鍾;測試儀讀數盤;汽車電子儀表盤;個人數字助理(PDA)顯示屏等等。在液晶顯示器制造中用途如下: ①光電組件對位臨時固定; ②主板密封; ③端口密封; ④金屬引端子的粘接; ⑤柔性封端; ⑥裸芯片貼裝; ⑦同向異位和薄膜粘接,以及FCOG蓋塗層。
    4、在電器和電子行業應用
    紫外光固化膠粘劑在電器和電子應用的發展速度最快,主要用途包括: ①智能卡和導電聚合物顯示器的粘接和密封; ②接線柱、繼電器、電容器和微開關的塗裝和密封; ③印刷電路板(PCB)粘貼表面元件; ④印刷電路板上集成電路塊粘接; ⑤線圈導線端子的固定和零部件的粘接。 同樣,汽車工業零部件的粘接通常也屬于這一領域,其應用覆蓋汽車燈裝配、倒車鏡和氣袋部件的粘接和燃油噴射系統

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