紫外光固化技术优缺点？

在狭义上的解释，光是一种人类眼睛可以看见的电磁波(可见光谱)；在科学上的定义，光有时候是指所有的电磁波谱。其中紫外线是为10nm～400nm（纳米）的光线，英语为ultraviolet（缩写为UV），紫外线的英文名是Ultraviolet，其中的ultra-意为“高于，超越”。太阳光谱上，紫外线的频率高于可见光线。可以分为UVA（320nm～400nm，低频长）、UVB（波长280nm～320nm，中频中波）、UVC（波长100nm～280nm，高频短波）、EUV（10nm～100nm，超高频）。

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UV固化原理

UV胶固化是紫外光固化材料中的光引发剂（或光敏剂）在紫外光照射下吸收紫外光产生活性自由基或阳离子，引发单体或者低聚物聚合、交联和接枝等化学反应，在几秒钟内从液体转变为固体。

 

每种UV都有不同的波长范围，这决定了它可以穿透基片的深度。根据所使用的基材和期望的固化效果，可选择合适的UV：

● UVC是一种短波紫外线（200nm-280nm），它在250 ~ 260 nm范围内提供强大的输出，但在空气中传播不佳。由于氧气可以阻挡UVC，许多应用涉及氮气吹扫环境的使用。主要用于顶部表面固化，产生表面硬度和耐磨性（UVC使涂料具有抗划痕性能）。常见用途包括：纸张和塑料表面的透明涂层光学和汽车镜片的硬涂层；消毒和杀菌应用；DNA交联；表面改性。

● UVB是一种中波紫外线（280nm-320nm），能够深度渗透固化，创造涂层和粘接韧性。常见用途包括：固化涂料、粘合剂和油墨，还包括消毒、灭菌。

● UVA是一种长波紫外线（320nm-395nm），用于固化最深层，并提供附着力。常见用途包括：固化油墨、涂料和粘合剂；UV检验；UV荧光。

● UVV是一种可见光紫外线（395nm-455nm），它用于固化最深区域，并负责这些配方的粘附性能。UVV与白色和银色导电颜料的效果很好。常见用途包括：银导电油墨；二氧化钛颜料涂料；粘合剂和深层灌封化合物。

 

UV固化与热干燥

工业过程中的干燥/固化方法时，两种流行的方法是热干燥和UV固化。这两种方法都用于通过加热或紫外线辐射将液体或半液体材料转化为固体形式。虽然这两种方法都有固化物质的相同目标，但它们之间存在一些显着差异。

热干燥是一个对基材上的油墨或涂层施加热量来加速其硬化时间的过程，常用于环氧树脂、粉末涂料和某些类型的粘合剂等物质，也可用于环氧、聚酯、丙烯酸和聚氨酯等多种涂料，而这些涂层能应用于金属、塑料和复合材料等各种基材。

热量一般通过大型燃气热烘箱、强制热风干燥器或红外灯提供，硬化过程的温度及持续时间取决于要固化的特定物质。并且根据油墨或涂料的目标生产速度和干燥时间要求，干燥线可以很长。

此外，一些涂料可能需要特殊配方以保证在热干燥过程中能适当干燥，比如某些涂料可能需要添加干燥剂或促进剂来提高干燥效率或减少干燥时间。

 

在能源消耗和生产效率方面，UV固化技术的能耗显著低于热干燥技术。UV固化技术的能耗仅相当于热固化工艺的 10%-20% 。这种巨大的能耗差距主要归因于UV固化技术的高能量转化效率，UV光源能够将大部分输入能量转化为可用的紫外光，而热干燥技术则需要大量的热能在传递过程中不可避免地散失。

UV固化技术在生产效率方面同样表现出色。其固化速度极快，通常只需要 0.1-10秒就能完成固化过程。相比之下，热干燥技术通常需要几分钟甚至更长时间才能达到相同的固化效果，这种时间上的巨大差异直接影响了生产效率，使得UV固化技术特别适合高速生产线和批量生产。

UV固化的涂层通常具有更高的交联密度 ，这直接导致了更好的机械性能和化学抵抗性。例如，UV固化的涂层通常表现出更高的硬度、更好的抗冲击性和优异的耐化学性。这些特性使得UV固化技术特别适用于需要长期户外使用的应用场景，如建筑外墙涂料或汽车零部件防护涂层。

但是，UV固化技术在某些特定应用中可能存在局限性。例如，在处理较厚的涂层时，UV固化可能会面临固化不均匀的问题，因为UV光的穿透能力有限。在这种情况下，热干燥技术可能更适合，因为它能够更好地处理较厚的涂层。

同时，热干燥技术正在向新兴领域拓展。例如，在新能源材料制造中，热干燥技术可用于电池电极材料的干燥，确保材料的均匀性和导电性。

 

总的来说，热干燥和紫外线固化之间的选择最终取决于具体应用，并且应考虑速度、耐用性和环境影响等因素。

UV LED与传统汞灯固化

UV LED与传统汞灯固化都是依靠光照射激发光引发剂，进而促使流体中所包含的单体和预聚物通过聚合反应结合，形成硬化的膜层。

 

UV-LED与UV固化相比，只需要其1/4的电能消耗，大大减少了能源消耗和CO2的排放量。

传统汞灯的辐射水平很容易超过10W/cm2，用于表面固化很容易发热，而UV-LED辐射能量可控制，发热少，对于塑膜等耐热性差或热敏感承印材料的印刷热影响小，只需对印刷精度稍作调整即可。

UV-LED光源元件寿命约为UV光源元件寿命的12倍，光源更换频率大幅降低，器材耗用随之减少。

UV-LED可做到瞬间开启或关闭，无需UV固化所必需的预热及降温时间，作业效率得到提高。

UV-LED方式无臭氧的产生，改善了工人的工作环境，无需再安装捕捉和焚化设备来消除臭氧的危害。

由于UV-LED光源设备与相关配套装置非常紧凑，设置简单，节省空间。从上述各种优势可见，UV-LED固化系统不仅明显降低成本而且还减少了对环境的污染、能源的损耗。

但是相对于传统的UV固化利用了200~450nm的整个紫外光谱来说，UV-LED灯只集中在紫外光谱中一个狭窄的范围，通常是395~405nm。目前UV-LED固化体系虽然有一些是在365nm处固化的，但大多数还是集中在395nm左右，是UV-LED固化常用波长。

 

UV固化的广泛应用

 

1）印刷行业纸品印刷

在书籍、杂志、包装盒等纸品印刷中，UV 固化灯用于固化油墨。比如高档包装盒上的彩色印刷图案，通过 UV 固化灯快速固化油墨，不仅能使色彩迅速干燥固定，呈现出鲜亮、饱满的色泽，还能提高印刷生产效率，减少等待干燥的时间，实现快速连续印刷。像一些具有特殊工艺要求的艺术纸印刷品，利用 UV 固化技术可以更好地展现细节和质感。

标签印刷：无论是纸质标签还是塑料薄膜标签，UV 固化灯都起着关键作用。像饮料瓶、日化产品瓶身的不干胶标签，在印刷文字、图案和商标时，UV 固化油墨配合 UV 固化灯，能瞬间干燥，确保标签在后续粘贴等工序中不会出现油墨蹭脏、掉色等问题，而且可以精准地呈现出细腻的图案和清晰的文字效果。

塑料卡片印刷：像银行卡、会员卡、身份证等各类塑料卡片，表面印刷信息时采用 UV 固化技术。UV 固化灯可以让卡片上印刷的数字、图案、防伪标识等快速固化，满足大批量快速生产的需求，同时保证印刷质量的耐久性和清晰度，使其能经受住长时间的使用和不同环境的考验。

2）涂装行业

木器涂装：在家具生产中，对木质表面进行涂漆等处理时，UV 固化灯可用于固化木器漆。比如实木家具的桌面、柜门等部位，使用 UV 漆并通过 UV 固化灯照射，能够快速形成坚硬、耐磨且光亮的漆膜，大大缩短了涂装时间，提高了家具生产效率，并且环保性相对较好，减少了有机溶剂挥发带来的污染。

汽车涂装：部分汽车零部件，如轮毂、内饰塑料件等会采用 UV 涂料并借助 UV 固化灯来固化涂层。对于轮毂而言，UV 固化涂层可以提供良好的耐腐蚀性、耐磨性以及美观的外观效果；而内饰塑料件通过 UV 固化可以获得耐刮擦、质感好的表面，提升车内整体的品质感，同时也符合汽车行业对高效生产和环保的要求。

3D 打印后处理：在 3D 打印领域，一些打印出来的物件需要进行表面处理来提升其性能和外观。使用 UV 固化涂料配合 UV 固化灯，可以对 3D 打印的塑料、树脂等材质的模型进行快速固化处理，增强模型的强度、硬度，改善表面的光滑度和色泽，使其更接近最终产品的要求，也拓宽了 3D 打印在更多实际应用场景中的使用范围。

3）电子电器行业

线路板制作：在印刷线路板（PCB）生产过程中，需要对线路板上的阻焊油墨、字符油墨等进行固化，UV 固化灯可以精准、快速地完成这一任务。它能保证油墨固化完全，使线路板具备良好的绝缘性、耐腐蚀性等性能，对于高精度、高密度的线路板制作来说尤为重要，有助于提高线路板生产的良品率和生产效率。

显示屏制造：像液晶显示屏（LCD）、有机发光二极管显示屏（OLED）等制造过程中，涉及到一些光刻胶、密封胶等材料的固化，UV 固化灯能够提供合适的固化条件，确保胶层性能稳定，对显示屏的显示效果、密封性以及使用寿命等方面都有着积极的影响，保障显示屏的高质量生产。

电子元器件封装：对于一些小型电子元器件，如芯片、二极管等，在封装过程中采用 UV 固化材料结合 UV 固化灯，可以快速形成牢固的封装保护结构，提高元器件的防潮、防尘、抗冲击等性能，并且可以实现快速自动化封装，满足电子行业大规模、高效率生产的需求。

4）医疗行业

医疗器械制造：例如一些塑料材质的医用导管、注射器外壳等，在表面处理时使用 UV 固化涂料并通过 UV 固化灯固化，可以使表面具有良好的生物相容性、耐化学腐蚀性以及易清洁等特点，符合医疗器械在使用过程中的卫生和安全要求，同时提高生产效率，便于大规模生产这类医疗器械产品。

牙科材料固化：在牙科修复领域，像光固化树脂材料用于补牙、制作牙冠等，UV 固化灯（通常是特定波长的光固化灯）可以在短时间内将树脂材料固化成型，精确地修复牙齿的形状和功能，操作方便快捷，而且能让树脂材料与牙齿结构更好地贴合，保证修复效果的持久性和美观性。

5）建材装饰行业

木地板涂装：木地板表面的漆层固化常采用 UV 固化技术，UV 固化灯能快速固化木地板上的耐磨漆、UV 漆等，增强木地板表面的硬度、耐磨性和抗污性，延长木地板的使用寿命，同时可以实现连续化的快速涂装生产，提高生产效率，满足市场对于木地板美观和耐用的双重要求。

玻璃装饰：在玻璃制品上进行彩绘、镀膜等装饰处理时，UV 固化灯可用于固化相应的涂料、油墨或薄膜材料。比如建筑玻璃上的艺术彩绘，通过 UV 固化灯固化后，色彩持久鲜艳，图案牢固，或者在玻璃表面镀上一层具有特殊功能（如防紫外线、隔热等）的 UV 固化薄膜，利用 UV 固化灯快速成型，提升玻璃的功能性和装饰性。

人造板材装饰：像三聚氰胺板、防火板等人造板材，在表面装饰层的固化方面，UV 固化灯可以让表面的装饰纸、浸渍纸等通过 UV 固化胶与板材更好地贴合，固化形成美观、耐用的表面，提升人造板材的品质，使其广泛应用于家具制造、室内装修等领域。

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