一种光敏涂料的低温节能固化方法及其固化装置 【技术领域】
本发明涉及一种涂料的固化方法及其固化装置，具体是涉及一种光敏涂料的低温节能固化方法及其固化装置。
背景技术
UV固化是利用紫外光的能量引发光敏涂料中的低分子预聚体或齐聚体及作为活性稀释剂的单体分子之间的聚合及交联反应，得到硬化漆膜，实质上是通过形成化学键实现化学干燥。三十多年以前紫外线(UV光)被成功的推广到商业应用。各胶粘剂生产商针对UV光固化特性，研制出用于粘接、密封、印刷等系列UV产品，并广泛应用于通讯、电子、光学、印刷等众多领域。
UV固化的设备经历了不断研发及完善的过程。以中压汞灯或高压汞灯照射方式为主流的生产工艺被采用了很长时间。但由于设备价格昂贵、维护成本高、UV光照强度衰减快，寿命短，被照射元件的表面温升高、不合格率高，体积大、耗材贵、汞污染等缺陷，业界一直致力于对其进行改进。
紫外线发光二极管(UV-LED)的问世，为UV固化行业带来了革命性的变化。其具有恒定的光照强度、优秀的温度控制、便携环保的特性，更有相对较低的采购成本和几乎为零的维护成本，对UV固化工艺的品质提升与节能降耗起到了推动作用。但是UV-LED的波长较窄，目前只有360nm-405nm的长波紫外线(UVA)UV-LED的光功率能够满足实际固化要求，更短波长的UV-LED的光功率仅几毫瓦，还不能满足实际固化要求。而紫外线依据波长的不同，可分为三个区域：即波长在200NM-280NM的短波紫外线(UVC)、波长在280NM-320NM的中波紫外线(UVB)和波长在320NM-400NM的长波紫外线(UVA)。在UV固化中UVA主要起深层固化的作用，UVB和UVC则是起表面固化干燥的作用。因此对UV-LED对大多数的UV涂料的表面干燥效果不好。限制了其在工业表面涂层、手机、印刷品附膜、涂层、UV成型及部分UV胶合上的应用。
【发明内容】
本发明人基于本领域多年的工作经验，经过无数次的实验及探索，终于成功研制本发明。
本发明的目的是提供一种表面固化和深层固化均佳的光敏涂料的低温节能固化方法。
本发明的另一个目的是提供一种环保高效低温节能的紫外线固化设备。
为达上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种光敏涂料的低温节能固化方法，包含如下步骤：
(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，进行深层固化处理；
(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，进行表面固化处理；
步骤(1)、(2)同时进行或依次进行。
本方明还可通过以下方法进一步实现：
所述的光敏涂料的低温节能固化方法，其中，所述紫外光源A为紫外线发光二极管。
所述的光敏涂料的低温节能固化方法，其中，所述紫外光源B的波段在200-280nm。
所述的光敏涂料的低温节能固化方法，其中，所述紫外光源B波段为240-260nm，光功率大于50毫瓦。
所述的光敏涂料的低温节能固化方法，其中，所述紫外光源B为汞齐灯或低压汞灯。
以上所述的光敏涂料，是指是指紫外光固化涂料，紫外线光固化粘结剂和紫外线光固化油墨等光固化涂料的总括。
本发明还公开了一种低温节能紫外线固化设备，包括底座，固设于底座上的保护罩，装设于保护罩内的紫外光源，传送装置及控制系统，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共同组成，紫外光源A与紫外光源B并列装设于传送装置的上方。
优选的，紫外光源B波段为253.7nm附近，光功率为50毫瓦以上。
所述的低温节能紫外线固化设备，其中，所述紫外光源A和紫外光源B沿传送装置运行方向依次设置，紫外光源A设置于紫外光源B的前端。
所述的低温节能紫外线固化设备，其中，紫外光源A为紫外线发光二极管(UV-LED)，紫外光源B为汞齐灯或低压汞灯。
本发明人在现有地UV-LED光源的基础上，经多次实验验证后，增加汞齐灯(或低压汞灯)同时或者在其后进行光敏涂料的表面固化处理，有效解决了UV-LED光源因波段较窄造成的表面处理不佳的问题，从而扩大了UV-LED光源的应用范围，优化了固化效果。
汞齐灯或低压汞灯目前只是应用于空调系统消毒、水消毒、空气净化、污水处理、废气处理、光化学反应、食品厂消毒杀菌、包装材料消毒等方面，还未见有将其应用于光敏涂料的固化处理中的报导。
由于采用了以上技术方案，使得本发明具备了如下技术效果：
1.使用寿命长
传统UV固化设备中汞灯的使用寿命只有800-3000小时，而UV-LED的使用寿命达到20000-30000小时，汞齐灯或低压汞灯的使用寿命是8000-16000小时。
2、更加环保
传统的汞灯，灯泡内有水银，废品处理、运输非常麻烦，处理不当会对环境产生严重污染。而UV-LED式固化机采用半导体放光，没有对环境造成污染的因素。汞齐灯内为汞的化合物，其使用起来比汞灯相对安全，也更加环保。
3、能耗低，更加节能
传统汞灯方式固化设备在工作时，汞灯启动慢、开闭影响灯泡寿命，必须一直点亮，造成了不必要的电力消耗同时也缩短了汞灯的使用寿命，且汞灯的功率较高，达1500-3000瓦，能耗高但效率低，可用紫外发光效率小于10％。而UV-LED可以仅在需要紫外线时瞬间点亮，非常节能，汞齐灯或低压汞灯的发光效率高，可以达到30％以上，能耗较低。
4、热辐射低，不良率低
由于汞灯使用时会有红外线发出，传统汞灯方式的紫外线固化机一般都会使被照射的产品表面升高60-90℃，使产品的定位发生位移，尤其是对热敏感材料，不良率更高。而UV-LED没有红外线发出。被照射的产品表面温升10℃以下；汞齐灯或低压汞灯的UVC输出功率可达到30％，且功率较小，仅产生极少的热量，产品表面温升通常可以控制在40度以下，甚至20度以下，而中压汞灯的温升很难控制在40度以下)。经实验发现，采用汞灯时产品不良率较高，达7-8％，使用UV-LED光源和汞齐灯或低压汞灯进行固化处理后的产品不良率仅在1.3-1.7％，大大提高了产品合格率。
5、温度低，对工件损伤小
传统汞灯灯管表面温度在600度以上，离开灯管10厘米处在150度以上，温度过高，对工件其实是热敏感工件的损伤较大，而UV-LED光源仅在需要时照射，其表面温度较低，在60度以下，温升在10度以下。汞齐灯或低压汞灯灯管表面在150度以下，离开灯管1厘米处80度以下，温度较低，对工件损伤小。
6、固化效果好
本发明在UV-LED紫外光源提供UV-A波段紫外光线照射下，此时UV涂料的表层不能很好固化，从而可以让UV-A波段紫外光线很好地透过表层进入内部深层部分，让内部得到很好固化。然后再用汞齐灯或低压汞灯照射，汞齐灯或低压汞灯发出UVC波段紫外线使表层很好干燥固化。分步骤完成固化使得产品内外的固化效果均佳，固化效果更好。
用本发明的方法与中压汞灯及单纯UV-LED照射对比，光纤通讯中的光纤连接器进行固化粘接，分别对产品深层固化及表面固化效果，以及产品的合格率进行测试。
其中UV胶采用日本Threebond品牌，中压汞灯功率为2000W，UV-LED波长为365nm，功率为3W。汞齐灯波长为253.7nm，功率为60W。其中深度固化效果用拉力实验验证拉断力；表面固化效果用表面刻痕实验法验证。测试结果如下表1所示：
表1固化效果比较表
中压汞灯 UV-LED UV-LED+汞齐灯 拉断力(N) 4.98 5.02 5.08 表面刻痕(微米) 52 213 48 产品不合格率 7-8％ 1.3-1.7％ 1.3-1.7％
通过上述实验数据可看出，本发明的深度固化效果与单纯UV-LED基本相同，较中压汞灯略好；本发明的表面固化效果与中压汞基本相同，较单纯UV-LED有很大提高。而本发明的产品合格率与单纯UV-LED相当，比中压汞灯高很多。这是由于本发明所采用的UV-LED与汞齐灯的组合使用，以及单纯UV-LED较中压汞灯的温度低很多，因为热变形而导致光纤连接器的不合格品数量也就大为降低。
综上所述，本发明方法和设备对UV涂料的固化效果好、能耗低、温度低、节能环保，生产效率高，应用范围广，尤其适用于工业产品表面涂层处理、手机、印刷品附膜涂层、UV成型及热敏材料等精密原件的UV涂料表面固化处理。
【附图说明】
图1为本发明紫外线固化设备的结构示意图；
图中，1、UV-LED光源；2、汞齐灯；3、保护罩；4：工件；5：传送带；6：传送带驱动轮；7、底座。
【具体实施方式】
实施例1：
参见图1所示，为一种紫外线固化设备，包括底座7，固设于底座7上的保护罩3，装设于保护罩3内的紫外光源，传送带5、传送带驱动轮6及控制系统，其中，紫外光源由UV-LED光源1和汞齐灯2共同组成，UV-LED光源1和汞齐灯2固定安装于传送带5的上方，并排设置，UV-LED光源1设于汞齐灯2的左侧。表面涂敷有光敏涂料的工件4被置于传送带5上，并在控制系统及传送带驱动轮6的带动下，自左向右传送，依次自UV-LED光源1及汞齐灯2的下部通过，同时或先后完成深层固化及表面固化。
实施例2
一种光敏涂料的固化方法，包括如下步骤：
1、用UV-LED光源1照射涂敷了光敏涂料的工件，进行深层固化处理；
2、用汞齐灯2照射涂敷了光敏涂料的工件，进行表面固化处理；此处的光敏涂料是指受紫外照射干燥固化的UV漆、UV胶或UV油墨。
具体操作时，可以用UV-LED光源1和汞齐灯2同时对工件进行照射一步完成深层固化处理和表面处理，也可以先用UV-LED光源1照射进行深层固化处理后，再用汞齐灯2照射工件进行表面处理。最佳是先进行深层固化后再进行表面固化处理。在UV-LED紫外光源1的UV-A波段紫外光线照射下，UV涂料的表层不能很好固化，从而可以让UV-A波段紫外光线很好地透过表层进入内部深层部分，让内部得到很好固化。然后再用汞齐灯2照射，使表层很好干燥固化。分步固化使得固化效果更好。
具体的照射时间，根据工件涂敷UV涂料的厚度、工件大小以及所采用的UV-LED/汞齐灯提供的光功率不同在几秒至几十秒间不等，生产效率较高。
当然采用的紫外光源并不仅限于UV-LED光源和汞齐灯，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也可替代汞齐灯，如低压汞灯，进而同时或依次实现对涂敷有光敏涂料的工件进行深层固化和表面固化的处理。
最佳采用的光源B的波段在200-280nm，例如主波长253.7nm左右的汞齐灯，发光效率在30％以上，功率从几瓦到几百瓦。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定。凡本领域的技术人员利用本发明的技术方案对上述实施例作出的任何等同的变动、修饰或演变等，均仍属于本发明技术方案的范围内。