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1 概述　　美國(guó)Inmont公司于1946年首先獲得了關(guān)于不飽和聚酯/苯乙烯紫外(UV)固化油墨的第一個(gè)專利;德國(guó)于60年代首次使粒子板涂層UV固化進(jìn)入商品化;美國(guó)福特公司第一個(gè)應(yīng)用電子束(EB)輻射固化汽車(chē)零部件和儀表表面涂層。與此同時(shí),木板涂層的EB固化生產(chǎn)線在歐洲市場(chǎng)上問(wèn)世。之后輻射固化涂層技術(shù)應(yīng)用在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)經(jīng)歷了一段迅猛發(fā)展階段,一直到80年代末,保持年平均增長(zhǎng)率達(dá)15%以上。進(jìn)入90年代以來(lái)繼續(xù)以每年12%的速率快速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末不會(huì)減緩,在某些領(lǐng)域還會(huì)有增長(zhǎng)的趨勢(shì)。輻射固化涂層技術(shù)如此快速發(fā)展的根本原因在于其快速的固化速度和產(chǎn)品的特別優(yōu)良的性能。然而,在輻射固化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),控制空氣污染是更為重要的因素。傳統(tǒng)的涂料使用較多的揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)作為溶劑,長(zhǎng)期處于高濃度的VOC中,將會(huì)對(duì)人體,特別是神經(jīng)系統(tǒng)造成極大的損害。而且VOC還會(huì)與空氣中氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生O3及煙霧,而使用輻射固化涂層技術(shù)可大大減少VOC,甚至完全不用溶劑?！　”疚闹亟榻B當(dāng)今世界輻射固化領(lǐng)域中所涉及的輻照裝置、引發(fā)劑、單體和齊聚物的最新發(fā)展以及輻射固化涂層技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。2　輻射固化裝置2.1　紫外光輻照裝置　　目前廣泛采用的紫外光源都是在石英玻璃管中充入汞蒸汽,在電極或微波激發(fā)下發(fā)出紫外光,根據(jù)充入氣體壓力可分為高壓(>106Pa)、中壓(～105Pa)和低壓(10～100Pa)汞燈。其中中壓汞燈是使用最廣的一種紫外光源。紫外光源主要組成部分為:光源、電源、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和光屏蔽系統(tǒng)。輻照裝置研究的重點(diǎn)主要是:(1)減少在基材和印刷或傳動(dòng)設(shè)備上的熱量沉積,以便開(kāi)辟新的應(yīng)用領(lǐng)域,如柔性包裝材料的寬幅絲網(wǎng)軟印刷;(2)提高到達(dá)固化表面的輻照功率和最大照度,以提高生產(chǎn)速度和固化深度,并減少光引發(fā)劑的用量。2.1.1　光源(包括燈管和反射鏡) 　　　     通常紫外燈的功率為80～240W/cm,光強(qiáng)度為30～2000W/cm2,燈管可分為兩種:電極型和無(wú)電極型。電極型燈在兩電極間弧光放電產(chǎn)生紫外光,直徑一般為20～25mm。無(wú)電極型燈利用電磁輻射產(chǎn)生的微波來(lái)激發(fā)發(fā)光,其直徑約為9～13mm。燈管的直徑對(duì)于紅外發(fā)射和反射聚焦有很大影響,近年來(lái)發(fā)展了管徑更細(xì)的紫外燈。反射鏡通常是拋物面或橢圓形高度拋光的鋁板,它不僅反射紫外光而且反射紅外光。最近的設(shè)計(jì)致力于減少反射鏡對(duì)紅外光的反射以便減少基材上的熱量沉積,為此盡可能使反射鏡能透過(guò)或吸收紅外光。反射鏡設(shè)計(jì)另一新發(fā)展是利用更為有效的聚焦,以增加最大照度。另外還設(shè)計(jì)在焦點(diǎn)的下方放一透鏡,以使不經(jīng)過(guò)反射的光也聚焦到焦點(diǎn)上。2.1.2　電源　　　     電源由高壓變壓器和電容器兩大部分組成,通常其體積龐大而笨重,但近年來(lái)開(kāi)發(fā)了小型、輕便的電源,并可以連續(xù)可調(diào)或小間隔可調(diào),可提供高達(dá)6kW以上的功率。2.1.3　冷卻系統(tǒng)　 　　 由于UV燈工作時(shí)都產(chǎn)生熱量,要使系統(tǒng)正常運(yùn)作,必需及時(shí)移去熱量,通常采用空氣或空氣和水雙重冷卻系統(tǒng),水是散熱更為有效的介質(zhì),但由于水可能會(huì)引起滲漏,因而空氣冷卻更受歡迎。2.1.4　排氣系統(tǒng)　 　　     由于紫外光照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的臭氧,必需排出工作場(chǎng)所以外。排氣系統(tǒng)通常也是冷卻系統(tǒng)的一部分。2.1.5　光屏蔽系統(tǒng)　 　　      紫外光對(duì)人體皮膚和眼睛有害,因此紫外燈必須裝備屏敝系統(tǒng),它也是外殼支架和排氣冷卻系統(tǒng)的一部分。由于傳統(tǒng)紫外燈的發(fā)射光譜同時(shí)包括紫外、可見(jiàn)和紅外光,只有一小部分被光引發(fā)劑吸收用來(lái)固化涂料,故效率不高,UV激子主要的輻射帶為三個(gè)窄的紫外波段,它們是:氙燈172nm,氯化氪222nm,氯化氙308nm。如果引發(fā)劑吸收波段與UV發(fā)射光譜重合,可使利用效率大大提高。紫外閃光燈可產(chǎn)生很高的閃光強(qiáng)度,高達(dá)數(shù)kW/cm2以上,主要用于絲網(wǎng)印刷,可使固化程度和深度大大提高。紫外閃光燈在三維物體涂層的低速連續(xù)輻照處理應(yīng)用中具有很大潛力。另外,紫外激光能量高,是單色的光源,可用于立體平版印刷。2.2　電子加速器　　根據(jù)發(fā)射高能電子的方式不同,可分為掃描型和電子簾型?，F(xiàn)代電子加速器都具有柵極以提高電子束的均一性,并裝備有觸摸屏和微處理自動(dòng)控制單元。由于O2的阻聚作用,輻照區(qū)必須用N2來(lái)保護(hù),雖然幾經(jīng)改進(jìn)以減少N2消耗,但這一項(xiàng)仍是最大的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用,因而現(xiàn)在正研制對(duì)O2敏感性低的配方。電子輻射具有許多優(yōu)點(diǎn)如能量效率高、穿透力強(qiáng),甚至可固化厚的和著色的涂層,而且無(wú)需引發(fā)劑,但由于投資較高和N2花費(fèi)大而限制了其應(yīng)用。目前設(shè)備改進(jìn)的重點(diǎn)在于掃描窗口設(shè)計(jì)以減少電子穿過(guò)時(shí)能量的損失以及使其易于維修以增加設(shè)備工作時(shí)間。(待續(xù))