UV固化處理用于光盤的保護層、DVD粘合工藝的UV粘合劑、印刷工藝中的UV油墨的固化處理。分析頻域內(nèi)的UV光譜。最靠近可見光的最長波長是UV V,波長范圍是445~340nm,能穿透鋁層和UV油墨中的不透明成分。向高頻段移動,波長范圍350~320nm的UV A和波長范圍320~280nm的UV B能使UV處理的速度提升、程度加大。在UV光譜的頂端UV C具有較短的波長(280~200nm),通常只影響材料的表面。通常,固化處理系統(tǒng)中的UV燈發(fā)射出長波長和短波長的UV光,二者的比率應嚴格設(shè)定:如果長波長曝光不足,則保護膠和基片間粘合力很弱;如果短波長的曝光太短,則表面得不到完全處理。后者能產(chǎn)生積極的意義,保護層表面的不完全固化能保持表面的部分粘性,有利于印刷油墨的粘附。下面討論UV燈如何使液體固化。UV處理材料中含有一種對UV光敏感的光引發(fā)劑,一旦被UV光激活就開始聚合物鏈反應,此過程稱為聚合。當被UV光觸發(fā)的時候,光引發(fā)劑引起短分子鏈的單體重組成長分子鏈。當短分子鏈分子形成長鏈時(聚合過程),材料漸漸變硬,逐漸固化。當所有短分子鏈分子形成長鏈時,材料就變成了固體。光引發(fā)劑對于UV光非常敏感,可根據(jù)UV光譜的兩端(長波長和短波長)來選擇光引發(fā)劑。在一個UV膠的配方中可使用多種光引發(fā)劑。聚合過程的強弱完全取決于有多少光引發(fā)劑被UV光觸發(fā),也就是取決于透過保護膠的UV光的能量有多少,而曝光、UV波長和光強正是影響后者的主要因素。除了光引發(fā)劑和單體,UV處理材料中還含有低聚物。低聚物起到溶劑的作用,決定材料的物理和化學特性(如硬度、韌性、耐化學腐蝕性)。而單體影響固化的速度。對于不同的應用,單體和低聚物的比例差異很大,有些配方單體可能占10%,另一些配方單體可能高于70%。有時配方中也含有其他成分,以改進黏附性和穩(wěn)定性。盤片生產(chǎn)中必須要考慮一個很重要的因素:速度。由于多數(shù)UV光源也同時也輻射紅外光(熱),系統(tǒng)設(shè)計者必須要在以下矛盾中權(quán)衡利弊:太多的UV光,太多的熱;太少的UV光,速度太慢。UV光源具有3個嚴格的指標:輻照度,輻射量,紅外輻射度。輻照度表示光源的強弱,單位是毫瓦每平方米,與固化系統(tǒng)的設(shè)計有關(guān),包括效率、光學設(shè)計、聚焦等因素。輻射量表示指定區(qū)域內(nèi)接收到的輻射能量的大小,單位是毫焦每平方厘米。輻照度的測試值是固定的(時常),而輻射量的測試值是時變的。這些規(guī)范和UV配方的特性一起決定了光源距離基片的距離和基片的轉(zhuǎn)速,以確保UV光能透過保護膠,在工藝結(jié)束時實現(xiàn)固化。紅外濾波器能在UV光到達基片前消除部分紅外輻射。吸收紅外輻射會發(fā)熱,利用散熱片、水冷套或空氣冷卻系統(tǒng)迅速散熱。利用中壓汞燈通常能實現(xiàn)較低的紅外輻射:在一端使用石英管電極。利用電產(chǎn)生電弧,使管內(nèi)的汞蒸發(fā),提供豐富的UV光源。加入金屬鹵化物添加劑可以調(diào)整UV光譜(例如,增加長波段的亮度),利用金屬鹵化燈可實現(xiàn)這樣的調(diào)整。第三種類型是無電極汞燈,由Fusion UV System開發(fā)。利用微波提供系統(tǒng)能量,由于不帶電極,因而可用較小尺寸的石英管。無電極汞燈的一個優(yōu)點就是接通和關(guān)閉非??臁3R?guī)的UV燈需要預熱時間,此期間輸出是不穩(wěn)定的,可能持續(xù)幾分鐘。為消除這種不穩(wěn)定影響,UV燈通常都是處于低功率常開狀態(tài),并利用一個快門防止UV光到達盤片 。UV固化系統(tǒng)的最終設(shè)計還是依據(jù)實際應用。固化保護涂層是最簡單的,固化UV油墨稍稍復雜一些。固化UV油墨工藝的主要問題是:各種固體顏料吸收較寬或較窄波段的UV光。綠色顏料吸收UV光,而白色顏料反射UV光。此外,對于一定的顏料(例如黑色)容易吸收紅外光,在固化工藝中產(chǎn)生附加熱量最終使盤片變形。在UV油墨固化工藝中應嚴格的選擇光源、工藝周期和顏料類別。在DVD粘合工藝中UV燈和粘合劑的選擇要與UV波譜的長波段對應。因為PC基片吸收短波長的UV光,所以粘合劑配方中不能僅含有對高頻光譜(短波長)有激活作用的光引發(fā)劑。層厚度也是一個重要的工藝參數(shù),CD保護層通常為5~7μm,DVD粘合層大約50μm。粘合工藝中在夾在兩個PC基片間的粘合劑,其紅外吸收或者固化過程(聚合作用是放熱反應)產(chǎn)生的熱量不可能直接散熱到空氣中。這意味著UV固化工藝開始時,基片的溫度是至關(guān)重要的。
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