專利名稱：一種光敏涂料的低溫節(jié)能固化方法及其固化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料的固化方法及其固化裝置，具體是涉及一種光敏涂料的低溫
節(jié)能固化方法及其固化裝置。
背景技術(shù)：
UV固化是利用紫外光的能量引發(fā)光敏涂料中的低分子預(yù)聚體或齊聚體及作為活 性稀釋劑的單體分子之間的聚合及交聯(lián)反應(yīng)，得到硬化漆膜，實(shí)質(zhì)上是通過形成化學(xué)鍵實(shí) 現(xiàn)化學(xué)干燥。三十多年以前紫外線(UV光)被成功的推廣到商業(yè)應(yīng)用。各膠粘劑生產(chǎn)商針
對(duì)uv光固化特性，研制出用于粘接、密封、印刷等系列uv產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用于通訊、電子、光
學(xué)、印刷等眾多領(lǐng)域。 UV固化的設(shè)備經(jīng)歷了不斷研發(fā)及完善的過程。以中壓汞燈或高壓汞燈照射方式為 主流的生產(chǎn)工藝被采用了很長(zhǎng)時(shí)間。但由于設(shè)備價(jià)格昂貴、維護(hù)成本高、UV光照強(qiáng)度衰減 快，壽命短，被照射元件的表面溫升高、不合格率高，體積大、耗材貴、汞污染等缺陷，業(yè)界一 直致力于對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。 紫外線發(fā)光二極管(UV-LED)的問世，為UV固化行業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。其具 有恒定的光照強(qiáng)度、優(yōu)秀的溫度控制、便攜環(huán)保的特性，更有相對(duì)較低的采購(gòu)成本和幾乎為 零的維護(hù)成本，對(duì)UV固化工藝的品質(zhì)提升與節(jié)能降耗起到了推動(dòng)作用。但是UV-LED的波 長(zhǎng)較窄，目前只有360nm-405nm的長(zhǎng)波紫外線(UVA)UV-LED的光功率能夠滿足實(shí)際固化要 求，更短波長(zhǎng)的UV-LED的光功率僅幾毫瓦，還不能滿足實(shí)際固化要求。而紫外線依據(jù)波長(zhǎng) 的不同，可分為三個(gè)區(qū)域即波長(zhǎng)在200NM-280NM的短波紫外線(UVC)、波長(zhǎng)在280NM-320NM 的中波紫外線(UVB)和波長(zhǎng)在320NM-400NM的長(zhǎng)波紫外線(UVA)。在UV固化中UVA主要 起深層固化的作用，UVB和UVC則是起表面固化干燥的作用。因此對(duì)UV-LED對(duì)大多數(shù)的UV 涂料的表面干燥效果不好。限制了其在工業(yè)表面涂層、手機(jī)、印刷品附膜、涂層、UV成型及 部分UV膠合上的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人基于本領(lǐng)域多年的工作經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)及探索，終于成功研制 本發(fā)明。 本發(fā)明的目的是提供一種表面固化和深層固化均佳的光敏涂料的低溫節(jié)能固化 方法。 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種環(huán)保高效低溫節(jié)能的紫外線固化設(shè)備。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案
—種光敏涂料的低溫節(jié)能固化方法，包含如下步驟 (1)用波段在315nm 405nm的紫外光源A照射涂敷了光敏涂料的工件，進(jìn)行深層 固化處理； (2)用波段在200nm 315nm的紫外光源B照射涂敷了光敏涂料的工件，進(jìn)行表面固化處理； 步驟(1) 、 (2)同時(shí)進(jìn)行或依次進(jìn)行。
本方明還可通過以下方法進(jìn)一步實(shí)現(xiàn) 所述的光敏涂料的低溫節(jié)能固化方法，其中，所述紫外光源A為紫外線發(fā)光二極管。 所述的光敏涂料的低溫節(jié)能固化方法，其中，所述紫外光源B的波段在 200-280nm。 所述的光敏涂料的低溫節(jié)能固化方法，其中，所述紫外光源B波段為240-260nm， 光功率大于50毫瓦。 所述的光敏涂料的低溫節(jié)能固化方法，其中，所述紫外光源B為汞齊燈或低壓汞 燈。 以上所述的光敏涂料，是指是指紫外光固化涂料，紫外線光固化粘結(jié)劑和紫外線 光固化油墨等光固化涂料的總括。 本發(fā)明還公開了一種低溫節(jié)能紫外線固化設(shè)備，包括底座，固設(shè)于底座上的保護(hù) 罩，裝設(shè)于保護(hù)罩內(nèi)的紫外光源，傳送裝置及控制系統(tǒng)，其中，紫外光源由波段在315nm 405nm的紫外光源A及波段在200nm 315nm的紫外光源B共同組成，紫外光源A與紫外光 源B并列裝設(shè)于傳送裝置的上方。 優(yōu)選的，紫外光源B波段為253. 7nm附近，光功率為50毫瓦以上。 所述的低溫節(jié)能紫外線固化設(shè)備，其中，所述紫外光源A和紫外光源B沿傳送裝置
運(yùn)行方向依次設(shè)置，紫外光源A設(shè)置于紫外光源B的前端。 所述的低溫節(jié)能紫外線固化設(shè)備，其中，紫外光源A為紫外線發(fā)光二極管 (UV-LED)，紫外光源B為汞齊燈或低壓汞燈。 本發(fā)明人在現(xiàn)有的UV-LED光源的基礎(chǔ)上，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，增加汞齊燈(或低 壓汞燈)同時(shí)或者在其后進(jìn)行光敏涂料的表面固化處理，有效解決了 UV-LED光源因波段較 窄造成的表面處理不佳的問題，從而擴(kuò)大了 UV-LED光源的應(yīng)用范圍，優(yōu)化了固化效果。
汞齊燈或低壓汞燈目前只是應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)消毒、水消毒、空氣凈化、污水處理、 廢氣處理、光化學(xué)反應(yīng)、食品廠消毒殺菌、包裝材料消毒等方面，還未見有將其應(yīng)用于光敏 涂料的固化處理中的報(bào)導(dǎo)。 由于采用了以上技術(shù)方案，使得本發(fā)明具備了如下技術(shù)效果
1.使用壽命長(zhǎng) 傳統(tǒng)UV固化設(shè)備中汞燈的使用壽命只有800-3000小時(shí)，而UV-LED的使用壽命達(dá) 到20000-30000小時(shí)，汞齊燈或低壓汞燈的使用壽命是8000-16000小時(shí)。
2、更加環(huán)保 傳統(tǒng)的汞燈，燈泡內(nèi)有水銀，廢品處理、運(yùn)輸非常麻煩，處理不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán) 重污染。而UV-LED式固化機(jī)采用半導(dǎo)體放光，沒有對(duì)環(huán)境造成污染的因素。汞齊燈內(nèi)為汞 的化合物，其使用起來(lái)比汞燈相對(duì)安全，也更加環(huán)保。
3、能耗低，更加節(jié)能 傳統(tǒng)汞燈方式固化設(shè)備在工作時(shí)，汞燈啟動(dòng)慢、開閉影響燈泡壽命，必須一直 點(diǎn)亮，造成了不必要的電力消耗同時(shí)也縮短了汞燈的使用壽命，且汞燈的功率較高，達(dá)
41500-3000瓦，能耗高但效率低，可用紫外發(fā)光效率小于10%。而UV-LED可以僅在需要紫 外線時(shí)瞬間點(diǎn)亮，非常節(jié)能，汞齊燈或低壓汞燈的發(fā)光效率高，可以達(dá)到30%以上，能耗較 低。 4、熱輻射低，不良率低 由于汞燈使用時(shí)會(huì)有紅外線發(fā)出，傳統(tǒng)汞燈方式的紫外線固化機(jī)一般都會(huì)使被照 射的產(chǎn)品表面升高60-90°C ，使產(chǎn)品的定位發(fā)生位移，尤其是對(duì)熱敏感材料，不良率更高。而 UV-LED沒有紅外線發(fā)出。被照射的產(chǎn)品表面溫升1(TC以下；汞齊燈或低壓汞燈的UVC輸出 功率可達(dá)到30%，且功率較小，僅產(chǎn)生極少的熱量，產(chǎn)品表面溫升通?？梢钥刂圃?0度以 下，甚至20度以下，而中壓汞燈的溫升很難控制在40度以下)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用汞燈時(shí)產(chǎn) 品不良率較高，達(dá)7-8%，使用UV-LED光源和汞齊燈或低壓汞燈進(jìn)行固化處理后的產(chǎn)品不 良率僅在1. 3-1. 7%，大大提高了產(chǎn)品合格率。
5、溫度低，對(duì)工件損傷小 傳統(tǒng)汞燈燈管表面溫度在600度以上，離開燈管10厘米處在150度以上，溫度過 高，對(duì)工件其實(shí)是熱敏感工件的損傷較大，而UV-LED光源僅在需要時(shí)照射，其表面溫度較 低，在60度以下，溫升在10度以下。汞齊燈或低壓汞燈燈管表面在150度以下，離開燈管 1厘米處80度以下，溫度較低，對(duì)工件損傷小。
6、固化效果好 本發(fā)明在UV-LED紫外光源提供UV_A波段紫外光線照射下，此時(shí)UV涂料的表層不
能很好固化，從而可以讓UV-A波段紫外光線很好地透過表層進(jìn)入內(nèi)部深層部分，讓內(nèi)部得
到很好固化。然后再用汞齊燈或低壓汞燈照射，汞齊燈或低壓汞燈發(fā)出UVC波段紫外線使
表層很好干燥固化。分步驟完成固化使得產(chǎn)品內(nèi)外的固化效果均佳，固化效果更好。 用本發(fā)明的方法與中壓汞燈及單純UV-LED照射對(duì)比，光纖通訊中的光纖連接器
進(jìn)行固化粘接，分別對(duì)產(chǎn)品深層固化及表面固化效果，以及產(chǎn)品的合格率進(jìn)行測(cè)試。 其中UV膠采用日本Threebond品牌，中壓汞燈功率為2000W， UV-LED波長(zhǎng)為
365nm，功率為3W。汞齊燈波長(zhǎng)為253. 7nm，功率為60W。其中深度固化效果用拉力實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
拉斷力；表面固化效果用表面刻痕實(shí)驗(yàn)法驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果如下表1所示 表l固化效果比較表
中壓汞燈UV-LEDUV-LED+滎齊燈
拉斷力(N)4. 985. 025. 08
表面刻痕(微米)5221348
產(chǎn)品不合格率7-8%1. 3-1. 7%1. 3-1. 7% 通過上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可看出，本發(fā)明的深度固化效果與單純UV-LED基本相同，較中 壓汞燈略好；本發(fā)明的表面固化效果與中壓汞基本相同，較單純UV-LED有很大提高。而 本發(fā)明的產(chǎn)品合格率與單純UV-LED相當(dāng)，比中壓汞燈高很多。這是由于本發(fā)明所采用的 UV-LED與汞齊燈的組合使用，以及單純UV-LED較中壓汞燈的溫度低很多，因?yàn)闊嶙冃味鴮?dǎo)致光纖連接器的不合格品數(shù)量也就大為降低。 綜上所述，本發(fā)明方法和設(shè)備對(duì)UV涂料的固化效果好、能耗低、溫度低、節(jié)能環(huán) 保，生產(chǎn)效率高，應(yīng)用范圍廣，尤其適用于工業(yè)產(chǎn)品表面涂層處理、手機(jī)、印刷品附膜涂層、 UV成型及熱敏材料等精密原件的UV涂料表面固化處理。


圖1為本發(fā)明紫外線固化設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中，1、UV-LED光源；2、汞齊燈；3、保護(hù)罩；4 :工件；5 :傳送帶；6 :傳送帶驅(qū)動(dòng)輪； 7、底座。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 : 參見圖1所示，為一種紫外線固化設(shè)備，包括底座7，固設(shè)于底座7上的保護(hù)罩3， 裝設(shè)于保護(hù)罩3內(nèi)的紫外光源，傳送帶5、傳送帶驅(qū)動(dòng)輪6及控制系統(tǒng)，其中，紫外光源由 UV-LED光源1和汞齊燈2共同組成，UV-LED光源1和汞齊燈2固定安裝于傳送帶5的上 方，并排設(shè)置，UV-LED光源1設(shè)于汞齊燈2的左側(cè)。表面涂敷有光敏涂料的工件4被置于 傳送帶5上，并在控制系統(tǒng)及傳送帶驅(qū)動(dòng)輪6的帶動(dòng)下，自左向右傳送，依次自UV-LED光源 1及汞齊燈2的下部通過，同時(shí)或先后完成深層固化及表面固化。
實(shí)施例2 —種光敏涂料的固化方法，包括如下步驟 1、用UV-LED光源1照射涂敷了光敏涂料的工件，進(jìn)行深層固化處理； 2、用汞齊燈2照射涂敷了光敏涂料的工件，進(jìn)行表面固化處理；此處的光敏涂料
是指受紫外照射干燥固化的UV漆、UV膠或UV油墨。 具體操作時(shí)，可以用UV-LED光源1和汞齊燈2同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行照射一步完成深層 固化處理和表面處理，也可以先用UV-LED光源1照射進(jìn)行深層固化處理后，再用汞齊燈2 照射工件進(jìn)行表面處理。最佳是先進(jìn)行深層固化后再進(jìn)行表面固化處理。在UV-LED紫外 光源1的UV-A波段紫外光線照射下，UV涂料的表層不能很好固化，從而可以讓UV-A波段 紫外光線很好地透過表層進(jìn)入內(nèi)部深層部分，讓內(nèi)部得到很好固化。然后再用汞齊燈2照 射，使表層很好干燥固化。分步固化使得固化效果更好。 具體的照射時(shí)間，根據(jù)工件涂敷UV涂料的厚度、工件大小以及所采用的UV-LED/ 汞齊燈提供的光功率不同在幾秒至幾十秒間不等，生產(chǎn)效率較高。 當(dāng)然采用的紫外光源并不僅限于UV-LED光源和汞齊燈，只要是光功率在50毫瓦 以上，波段在315nm 405nm的紫外光源A即可替代UV-LED光源，而光功率在50毫瓦，波 段在200nm 315nm的紫外光源B也可替代汞齊燈，如低壓汞燈，進(jìn)而同時(shí)或依次實(shí)現(xiàn)對(duì)涂 敷有光敏涂料的工件進(jìn)行深層固化和表面固化的處理。 最佳采用的光源B的波段在200-280nm，例如主波長(zhǎng)253. 7nm左右的汞齊燈，發(fā)光 效率在30%以上，功率從幾瓦到幾百瓦。 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限定。凡 本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本發(fā)明的技術(shù)方案對(duì)上述實(shí)施例作出的任何等同的變動(dòng)、修飾或演變等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光敏涂料的低溫節(jié)能固化方法，其特征在于包含如下步驟(1)用波段在315nm～405nm的紫外光源A照射涂敷了光敏涂料的工件，進(jìn)行深層固化處理；(2)用波段在200nm～315nm的紫外光源B照射涂敷了光敏涂料的工件，進(jìn)行表面固化處理；步驟(1)、(2)同時(shí)進(jìn)行或依次進(jìn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光敏涂料的低溫節(jié)能固化方法，其特征在于 所述紫外光源A為紫外線發(fā)光二極管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光敏涂料的低溫節(jié)能固化方法，其特征在于 所述紫外光源B的波段在200-280nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光敏涂料的低溫節(jié)能固化方法，其特征在于 所述紫外光源B波段為240-260nm，光功率大于50毫瓦。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的光敏涂料的低溫節(jié)能固化方法，其特征 在于所述紫外光源B為汞齊燈或低壓汞燈。
6. —種低溫節(jié)能紫外線固化設(shè)備，包括底座，固設(shè)于底座上的保護(hù)罩，裝設(shè)于保護(hù)罩內(nèi) 的紫外光源，傳送裝置及控制系統(tǒng)，其特征在于紫外光源由波段在315nm 405nm的紫外光源A及波段在200nm 315nm的紫外光源 B共同組成，紫外光源A與紫外光源B并列裝設(shè)于傳送裝置的上方。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫節(jié)能紫外線固化設(shè)備，其特征在于 所述紫外光源A和紫外光源B沿傳送裝置運(yùn)行方向依次設(shè)置，紫外光源A設(shè)于紫外光源B的前端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的低溫節(jié)能紫外線固化設(shè)備，其特征在于 所述紫外光源B的波段為200-280nm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一所述的低溫節(jié)能紫外線固化設(shè)備，其特征在于 所述紫外光源A為紫外線發(fā)光二極管，所述紫外光源B為汞齊燈或低壓汞燈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光敏涂料的固化方法，包含步驟(1)用波段在315nm～405nm的紫外光源A照射涂敷了光敏涂料的工件，進(jìn)行深層固化處理；(2)用波段在200nm～315nm的紫外光源B照射涂敷了光敏涂料的工件，進(jìn)行表面固化處理；步驟(1)、(2)同時(shí)進(jìn)行或依次進(jìn)行。本發(fā)明還公開了一種UV固化設(shè)備，本發(fā)明方法和設(shè)備對(duì)UV涂料的固化效果好、能耗低、溫度低、節(jié)能環(huán)保，生產(chǎn)效率高，應(yīng)用范圍廣，尤其適用于工業(yè)產(chǎn)品表面涂層處理、手機(jī)、印刷品附膜涂層、UV成型及熱敏材料等精密器件的UV涂料表面固化處理。
文檔編號(hào)B05D3/06GK101786075SQ20101003422
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者劉思健 申請(qǐng)人:劉思健