紫外線固化的關鍵要求之一是可產生高強度的紫外輻射的紫外線光源,成本低,且不會產生過多的紅外輻射。
目前主要的工業用光源為中壓汞蒸氣燈,此類電極燈的管長可達2m,廣泛使用80W/cm的輸出功率,市售光源最高功率可達325W/cm,這類光源具有連線的發射波長分布,主發射峰在254nm、313nm、366nm和405nm等處。同時也會發出可見光和少量紅外輻射,并產生一些熱效應,管狀燈可向各個方向發出輻射,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的圓柱形基材的涂裝。光源運行過程中會產生熱量,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,能造成嚴重的灼傷,使用時務必避免直接照射眼睛,紫外輻射時或多或少都會產生臭氧,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。
在某些情況下,使用非常規波長分布的光源是有優勢的,特別是增加近紫外-可見光區域的輻射比例,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出長波紫外線的熒光涂層來實現。
微波驅動的無極燈在工業上已大量應用,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生連續且恒定的輻射,它要比脈沖輻射提高聚合效率的效果更好。
受激準分子燈可發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,并在幾納秒內分解產生光子,選擇性很高。其發射波段分布的狹窄程度可與激光相當,與激光不同,它的輻射是不連續的,但可作大面積輻射應用,現有的或正在工業開發中的燈源,其主要發射波長有172nm、222nm、308nm和351nm,波長分布窄和光強高,可以提供快速固化,發射波長在308nm的氯化氙準分子燈,與幾種市售自由基、陽離子引發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光源的發射波段分別有365nm、385nm、400nm和460nm LED燈的特點主要有瞬時開關、發熱量低、無臭氧釋放、長壽命和高能效等。
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