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UV打印机固化过程及影响因素是什么?

发表时间:2019-12-04 00:00

UV固化是指在紫外光的照射下,光引发剂吸收紫外光的辐射能量后分裂成自由基,引发预聚物发生聚合、交联、接枝反应,在很短的时间内固化成网状高分子聚合物。由此使得UV涂料、油墨、黏合剂等在数秒内由液态转化为固态,形成图案。


  UV固化过程一般可分为以下五个阶段。


  (1)光引发剂吸收紫外光,成为激发态的光引发剂。


  (2)激发态的光引发剂不稳定,易分解形成自由基。


  (3)自由基与预聚物中的不饱和基团相互作用引发加成、交联或聚合反应,形成自由基中间体。


  (4)自由基中间体通过链增长反应,得到长链或网状的高分子聚合物自由基中间体。


  (5)长链或网状的高分子聚合物自由基中间体产生链终止反应,原来的液态组分转变为固体聚合物。


影响UV固化反应的主要因素有:UV固化设备中UV灯管的发射光谱和辐射强度,以及UV油墨、涂料或黏合剂中光引发剂的吸收光谱及其配方组成。


  在UV固化反应中,最重要的是确定UV固化设备中UV灯管的发射光谱是否与UV油墨、涂料或黏合剂中光引发剂的吸收光谱相匹配。若二者不匹配,那么光引发剂就不能被激发,UV固化反应也就无法顺利完成;若二者不完全匹配,则易导致UV固化反应不完全;若二者匹配,那么固化效果与UV光源的辐射强度直接相关。除了光谱的匹不配问题之外,在固化反应中UV固化设备、UV油墨、涂料和黏合剂的选择也要兼顾表面固化和深层固化的效果,以达到不同的应用要求。


  通常情况下,UV固化使用高压汞灯作为固化光源(需要注意的是,UV灯管的质量和使用寿命直接影响UV固化反应的程度)。当然,根据不同的需求,也可以选择加入不同添加剂的灯管(如铁灯、镓灯等),以改变UV灯管的输出光谱,满足特定的固化需求。一般而言,高的UV光源辐射强度可以提高UV油墨、涂料和黏合剂的表面固化和深层固化效果。


  UV化时散发出的气味是光引发剂的分解产物,如苯甲醛或硫醇等,这些物质带有特殊的气味。我们知道,在UV固化反应时,常采用氮气作为保护气体,以减少氧气和水蒸气对UV固化反应的影响(氧气和水蒸气会参与到UV固化反应中,损耗UV光源的能量,并产生臭氧)。除此之外,在氮气保护条件下进行UV固化反应,光引发剂的用量仅为常规固化条件下的1/5。随着光引发剂用量的减少,由其分解出来的苯甲醛或硫醇的量也会随之减少,这样UV固化反应中的气味也会相对小些。


  由此可见,采用氮气保护能在某种程度上减少特殊气味的产生,而解决UV固化时特殊气味产生的更有效的方案就是,选择可聚合的光引发剂或大分子量的光引发剂,以降低其分解产物苯甲醛或硫醇的挥发度。




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