紫外固化

背景提要

紫外固化技術(shù)指的是通過一定波長的紫外光照射，使液態(tài)的樹脂高速聚合而成固態(tài)的一種加工工藝。固化原理如下：紫外固化材料中的光引發(fā)劑（或光敏劑）在紫外線的照射下，吸收紫外光后產(chǎn)生活性自由基或陽離子，引發(fā)預聚體和活性稀釋劑發(fā)生連鎖聚合、交聯(lián)化學反應，使粘合劑在數(shù)秒鐘內(nèi)由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。通過這種光聚合反應，可以利用固化技術(shù)來干燥，粘結(jié)和涂漆，用于各種產(chǎn)品，包括粘合劑、樹脂、油墨，以及涂料。紫外線是波長為100至400nm的光束，波長越短，對生物體的能量和破壞力越高。根據(jù)波長的長度，它進一步分為A，B和C。UV-A長波長紫外線320-400nm，UV-B中波長280-320nm，UV-C短波紫外線100-280nm。其中光刻技術(shù)主要使用UVC甚至更短波長的紫外光，而光固化體系中多用UVA與UVB波段。

紫外固化原理圖

在過去的幾年里、UV-LED固化和光固化粘合劑或涂層在汽車、電子、半導體、制藥和光學制造領(lǐng)域的應用取得了長足的發(fā)展。UV-LED技術(shù)已被證明可以提供更快、更一致、更可靠的固化結(jié)果。在滿足粘合強度高質(zhì)量標準的同時、大批量生產(chǎn)過程中具有挑戰(zhàn)性的周期時間不斷推動對極其可靠的大功率光源的需求。相較于傳統(tǒng)汞燈，UV-LED具有更穩(wěn)定、對環(huán)境友好的突出特點。雖然仍然有傳統(tǒng)的汞燈正在使用，但現(xiàn)在越來越多的固化設(shè)備正在轉(zhuǎn)向UV-LED技術(shù)。

大功率多波段UV點光源

液體光導輸出

傳統(tǒng)的LED曝光光源只有單一波長，光譜很窄，只能夠適用于特定固化材料，對固化應用也不具有普遍適應性。虹科UV-LED曝光裝置可以進行多波長設(shè)置，可以單一或同時利用多個波段的紫外光。

虹科UV-LED曝光裝置同時具備365/385/405/435nm的光譜輸出，特別適用于具有厚感光材料層的固化應用。較高光譜范圍（約405 nm或435 nm）UV輻射進入粘合劑，而較短波長（約365 nm）的UV輻射到固化表面層。通過靈活多光譜光源，可以更好地適應各種膠粘劑和涂層。此外，虹科的寬頻帶輸出可為您提供更高強度、更快更可靠的固化應用。

虹科UV-LED的光譜與固化原理

除此以外，虹科UV-LED曝光裝置還提高了光強度和均勻性。通常、LED陣列用于暴露更大的UV輻射區(qū)域。然而，當涉及到固化更大的區(qū)域，同時對設(shè)計包絡線有嚴格限制時，與高度柔性光導耦合的光源是首選工具。

為了在曝光平面上實現(xiàn)足夠的強度和極好的均勻性，通常需要一個高功率點光源。結(jié)合高性能光學器件，虹科的光纖耦合UV-LED點光源在30×30mm區(qū)域（工作距離：120mm）的強度約為1500mW/cm2。采用液體光導輸出的大功率UV點光源系統(tǒng)，通過更換勻光接頭可以快速實現(xiàn)多種固化場景的應用。

液體光導輸出的大功率UV點光源系統(tǒng)

紫外固化案例

應用優(yōu)勢

NO.1

制藥/醫(yī)療行業(yè)：針頭粘接

不銹鋼針管和塑膠針栓之間的裝配是醫(yī)用一次性注射器的穩(wěn)定性和安全性在生產(chǎn)中面臨的挑戰(zhàn)之一。該接頭對注射器的安全性至關(guān)重要，尤其是用于皮下注射和活組織檢查的針頭、注射器、蝶型針頭的輸液裝置、采血針和其他相關(guān)器械。上述應用中，針栓和針管裝配不良可能導致體液外流、藥物失效，甚至是醫(yī)療器械的損毀，這些情況對患者和醫(yī)護人員都極度危險。注射器的損毀會導致患者注射時產(chǎn)生強烈痛感或出血、使用過程中密封性失效、注射無法完成以及其他危險的并發(fā)癥。市面上大部分針栓和針管連接的設(shè)計都使用了高粘接力、粘接效果牢固的膠粘劑。以往，制造商們使用復雜且極度耗時的工藝制備注射器，如采用閉鎖以及嵌入設(shè)計，但是均不能杜絕藥液泄漏現(xiàn)象，且外觀不佳?，F(xiàn)在注射器生產(chǎn)則普遍適用光固化膠粘劑，通過較為簡單的紫外固化工序即可實現(xiàn)針頭粘接的良好密封性。目前紫外固化方法中傳統(tǒng)采用的光源多為汞弧燈，雖然可以提供紫外波段的光，但是汞弧燈使用壽命短、耗電高，并且在使用過程中會揮發(fā)出對環(huán)境有害的汞蒸氣。UV-LED是傳統(tǒng)汞弧燈的優(yōu)勢替代光源。虹科多波段(365/385/405 nm)UV-LED系統(tǒng)能夠代替200W汞弧燈，多波段的設(shè)置有利于提高固化可靠性，具有質(zhì)量保證要求低、使用壽命長、無需更換燈體的明顯優(yōu)勢，是醫(yī)療固化領(lǐng)域的可靠光源。

NO.2

汽車行業(yè)生產(chǎn)線

隨著人們生活水平提高，汽車已經(jīng)成為了我們生活出行中不可缺少的一部分。受汽車減重和節(jié)能省油的需求影響，汽車行業(yè)越來越傾向于使用輕型材料，如碳纖維、塑料、復合材料等，因此對膠粘劑的需求持續(xù)增長。

汽車的紫外固化應用，除了要求優(yōu)良的粘接性能外，還必須保證不能釋放揮發(fā)物，保障人體健康。所以，越來越多廠商開始在汽車生產(chǎn)中應用UV膠（紫外光固化膠粘劑），這類膠粘劑具有無VOC揮發(fā)物、不含溶劑、可燃性低、耐久性好等安全環(huán)保特性，適用于汽車零部件粘接等。

當然，UV膠的使用需要搭配高功率、高均勻度的UV光源，在汽車產(chǎn)線中大多是用單一波段的UV-LED固化系統(tǒng)，存在固化不合格率高、吞吐量低的缺點。

虹科多波段(365/385/405 nm)UV-LED系統(tǒng)可以代替單波段UV-LED，有效提高固化效率。較高光譜范圍（約405 nm或435nm）UV輻射進入粘合劑，而較短波長（約365 nm）的UV輻射到固化表面層，提高了固化的可靠性與固化膠的材料性能，降低了產(chǎn)品的不合格率。同時多波段的選擇使用還可以適用于更多種類的固化膠，無需更換LED光源，實現(xiàn)更高的吞吐量。

NO.3

電子產(chǎn)品保形涂層生產(chǎn)線

保形涂料是涂敷在已焊插接元件的印刷線路板（PCB）上的很薄的保護材料。它可增強電子線路和元器件的防潮防污能力和防止焊點和導體受到侵蝕，也可以起到屏蔽和消除電磁干擾和防止線路短路的作用，提高線路板的絕緣性能。此外，涂層保護膜也有利于線路和元器件的耐摩擦和耐溶劑性能，并能釋放溫度周期性變化所造成的壓力，提高電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性，延長使用壽命。

保形涂料按照固化方式分為UV固化、熱固化、潮氣固化、電固化和空氣固化，其中UV固化性的保形涂料具有固化速度快、適用于熱敏性的底材、初始投資低、減少溶劑揮發(fā)、操作成本低和節(jié)省空間等優(yōu)點。另外光固化保形涂料符合環(huán)保要求，因此發(fā)展迅速。同樣，UV固化保形涂層需要搭配紫外固化光源使用。利用虹科多波段（365/435nm)UV-LED點光源，液體光導將產(chǎn)生的輻射高效地傳輸?shù)綉命c、不需要復雜的光學器件，設(shè)備可輕松安裝在傳送生產(chǎn)線上。點光源的設(shè)置允許小面積的選擇性固化，比如構(gòu)件下固化燈。多波段適合多種固化膠的使用，在生產(chǎn)線中可以減少處理時間，實現(xiàn)分配后直接固化。

產(chǎn)品特點小結(jié)

虹科多波段大功率UV-LED固化光源具有以下突出特點：

• 通過提供最強大的UV-LED點光源輸出（高達30W）、提高了吞吐量并節(jié)省了時間。
• 屬于具有多波長設(shè)置（365/385/405/435nm）的定制光譜組分的新型固化過程。
• 通過我們的光纖耦合UV-LED光源可輕松集成新配置和現(xiàn)有配置中的強光輻射。
• 具備基于半導體行業(yè)標準的空前工藝穩(wěn)定性（閉環(huán)反饋）。
• 靈活性：液體光導將產(chǎn)生的輻射高效地傳輸?shù)綉命c，不需要復雜的光學器件，更容易為LED光源找到合適的位置以適合制造設(shè)備。