紫波电子先进的微波无电极UV固化技术吴

1、先进的紫波无电极UV固化技术,电话：邮箱：,常州紫波电子科技有限公司公司,吴 清,内容提要：,-前言 -公司介绍 -UV涂料 -UV 固化涂料特点 -紫外光源 -微波激发无电极UV光源的原理 -与有极灯的性能相比，无电极紫外光源具有如下优势 -微波无电极紫外光源 -ZB-1000微波无电极紫外光源的先进技术 -微波无电极紫外光源的应用,常州紫波电子科技有限公司,前言,常州紫波电子科技有限公司，是从事新型紫外光源产品（ZB 微波无电极紫外光源）的研发、设计、制造的高科技企业。也是国内唯一能自主研发生产微波无电极紫外光源的专业厂家。 公司自主研发生产的ZB 微波无电极紫外

2、光源系统,拥有多项专利技术和自主知识产权，是中国第一个微波无电极紫外光源产品,也是世界首台电源光源一体型微波无电极紫外光源系统。 ZB 微波无电极紫外光源系统具有非常广泛的应用,它既可以取代昂贵的进口产品，又可以与技术落后的有电极紫外灯（高压汞灯）竞争。其性能和耐用性远远超过目前市场上其他同类的产品,常州紫波电子科技有限公司,UV涂料,是二十世纪六十年代末代国际上兴起的新型表面处理材料。 涂料在紫外光线照射下，瞬间发生光化学反应而固化成膜。 由于环保意识不断增强，世界上许多国家均立法严格限制涂料中VOC（挥发性有机溶剂）含量。UV 涂料固含量高，VOC 含量低，被称为二十世纪的绿色环保型涂料，

3、现每年以15-20%的速率增长。2014产量预计超10万吨 UV涂料是光固化技术在工业上大规模成功应用的最早范例，也是目前光固化产业领域产销量最大的产品，规模远大于光固化油墨和光固化胶粘剂。 早期的UV涂料主要应用于木器涂装，随着技术不断发展和市场开拓，UV涂料所适用的基材已由单一的木材扩展至纸张、各类塑料、金属、石材、水泥制品、织物、皮革等；涂料的外观也由最初的高光型，发展出亚光型、磨砂型（仿金属蚀刻）、金属闪光型、珠光型、烫金型、纹理型等；适宜涂装方式包括淋涂、辊涂、喷涂、浸涂等。,常州紫波电子科技有限公司,公司介绍,公司创建于2009年，位于江苏省常州市国家高新技术产业开发区三晶科技园内

4、，拥有一流的专家科技团队，集合了光学、光电、精密机械、紫外线固化工艺及设备设计、制造等各方面的技术人才、可为客户提供各类UV 光固化工艺、设备及系统的完整解决方案。 王树波 博士：毕业于日本横滨国立大学，工学博士 ，长期从事“新型紫外线光源”的研究 。 微波无电极紫外光源及固化设备项目入选常州市第四批海归创业型领军人才项目。 研制的1000W微波无电极紫外光源产品，打破了少数外国公司的垄断，其核心技术具有自主知识产权，为世界首创。,常州紫波电子科技有限公司,UV涂料用途,塑胶,电子信息,木器 家具,油墨 包装,印刷,汽车,常州紫波电子科技有限公司,木器涂料,木器UV 涂料基本可分为拼木地板涂料

5、和装饰板材涂料，还可分为清漆与色漆。 就施工方面而言，木器涂料包括UV 腻子漆、UV 底漆和UV面漆， 涂装工艺：刮涂、淋涂、喷涂。,板式家具,木地板,常州紫波电子科技有限公司,金属涂料,UV 金属涂料在金属标牌装饰、易拉罐加工、金属饰板制造、铝合金门窗保护及钢管临时涂装保护等方面有较广泛的应用，其他可以对铜、铁、锡、铬等金属底材进行UV 涂装保护。,常州紫波电子科技有限公司,塑胶涂料,塑料基材的种类很多，化学和物理性质也各不相同，就机械性能而言，可分为硬质和软质塑料；就表面性质可分为极性和弱极性。常见的塑料材料包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙稀、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、ABS塑

6、料等 平面状塑料制件，包括管材，可采用辊涂方式上UV涂料，立体异型塑料制件宜采用喷涂上UV涂料 塑料UV涂料的粘度不高，涂料的流平性要求较好，因此塑料涂装生 产多为流水化作业，生产效率高。,BMC灯,PP基材,常州紫波电子科技有限公司,玻璃陶瓷涂料,玻璃和陶瓷均为硬质脆性材料，所涂覆涂料对柔顺要求不高，但附着力问题比较突出。 一般玻璃表面光洁平滑，无需涂覆高光光油，但要具有磨砂哑光效果的涂装表面，特别是局部丝印涂装，很有应用价值，可以获得类似刻蚀的装饰效果。 在陶瓷上涂装UV 高光光油，可产生釉质般的视觉效果。以达到较美观的装饰保护效果。,大理石、瓷砖,玻璃装饰,常州紫波电子科技有限公司,光纤

7、涂料,光纤有石英玻璃光纤和塑料光纤两类，石英玻璃光纤适用于远距离光信息传输，一般可达100200 公里。 石英光纤裸纤一般分为三层： 中心高折射率玻璃芯(芯径一般为50 或62.5m)，一般是参杂了镓、磷等元素的玻璃，中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125m)，最外是加强用的树脂涂层 对裸纤进行涂装保护，主要是起到力学强化作用，增强抗弯折能力。 涂装方法是在高位塔炉拉制裸纤出来后，向下行走，降温至150oC 以下，采用浸涂工艺，垂直穿过UV涂料液槽，再经过环形紫外光源辐照，固化成膜 UV 光纤涂料固化速率快，涂装效率大幅度提高，工业生产上光线行走线速率达2 m/s 以上。,常州紫波电子科技

8、有限公司,皮革涂料,将UV 涂料应用于皮革涂装国外开始于70 年代，相对于传统的皮革上光工艺，溶剂挥发大大减少，火灾隐患降低，最主要的是涂装固化速率大幅度提高，不需要晾干摆放空间，干燥时间从过去的数小时缩短到不足一分钟，湿膜粘附灰尘导致光泽度降低的可能性大大减小，对涂装车间防尘要求也降低。 UV 皮革涂料可用于真皮，也可用于人造革。涂装效果主要包括高光、磨砂、绸面等，使皮革的美观程度大大提高。 UV 光油涂料的制革工艺大致包括以下四个步骤：硬皮 鞣革 平整化 喷涂UV 色漆 辐照固化 喷涂UV 面漆辐照固化,常州紫波电子科技有限公司,汽车工业综合光固化涂料,前灯透镜涂覆 ：汽车前灯透镜目前以聚

9、碳酸酯材料代替传统的玻璃材料，加工容易，折光率和透光性高，质量易控制，还有抗震能力。采用UV保护涂料，涂装干燥过程耗时仅68 分钟，效率大大提高。 UV涂料具有较高的硬度、耐磨性和抗刮伤性能，能减少灰尘的吸附和耐光老化性能。 前灯反射灯罩：前灯反射灯罩大多用ABS或BMC塑料注塑成型，内表面有很多孔粒结构，不够光滑，缺乏光泽，采用光固化涂料,先在灯罩内表面喷涂一层UV 涂料作底漆，固化后得非常光滑表面，再镀铝膜，形成高度平滑的反射镜面，铝膜耐氧化稳定性较差，因此，在铝膜上还需喷涂一层保护性UV 面漆，阻隔氧气和潮气向铝膜渗透。,常州紫波电子科技有限公司,固化速度快：UV 涂料固化机理属自由基聚

10、合链式反应，在瞬间即可完成，所设计生产流水线速度最高可达100 米/分钟，工件下线后即可包装，生产效率高； 冷固化：适宜于塑料等易发生热形变的工件； 节能：UV 固化工艺所消耗的电能一般只有传统热固化工艺的20%，紫波的无电极UV固化工艺所需能耗不到热固化工艺的10%。 环境污染小：UV 涂料VOC 含量很低，是公认的绿色产品； 涂膜性能优异：UV 涂料固化后的交联密度大大高于热朔型树脂涂料，故涂层在硬度、耐磨、耐酸碱、耐盐雾、耐溶剂等各方面的性能指标均很高； 涂装设备故障低：由于UV 涂料没有紫外线辐照不会固化，因而不会堵塞和腐蚀设备，涂装工具和管路清洗方便； 设备投资成本低：固化装置简单，

11、易维修，占用空间小，设备投资低。,UV 固化涂料特点（与传统的自干型和烘烤型涂料相比）：,常州紫波电子科技有限公司,保险杠: 汽车前后保险杠由工程塑料制成，可以用色母粒获得各种颜色的产品，但其表面美观程度、抗刮性能和防光老化等方面存在不足，可以涂覆UV 防光老化涂料进行保护装饰。因其立体结构特征，固化时需用三维辐照工艺，保证各个方向都能接受辐照固化。 尾灯灯箱的涂覆保护：具有抗刮、防光老化等性能。 汽车内衬塑料的涂覆保护 铝合金轮匝的涂覆保护，主要具有耐磨、抗刮、抗冲击、防污等特性。,常州紫波电子科技有限公司,紫外光源,常州紫波电子科技有限公司,紫外光(UV),紫外光是波长为40-400 nm

12、 的光，又可分为： 真空紫外 200 nm 中紫外 200-300 nm 近紫外 300-400 nm 1970 年在巴黎制定的国际照明词汇中，将中紫外和近紫外区的紫外光（UV）分为： UV A 315-400 nm UV B 280-315 nm UV C 200-280 nm,常州紫波电子科技有限公司,UV 固化光源分类,A、有电极式的UV 光源：有电极紫外光源, 其灯管是由一根石英管, 抽真空后,注入一定量的水银或一些金属卤化物。在灯管两端的 金属电极上加上高电压，即可发生电离而发出紫外线。 特点: （1） 紫外光强度较弱且光强不稳定容易衰减，灯管寿命较短一般只 有800-1000 小时

13、。 （2） 灯管较粗2326mm 直径，紫外光转换效率低，发热量大，IR （红外线）光比率相对偏高 （3） 灯管额定功率大，电能消耗大,常州紫波电子科技有限公司,紫外（UV）光谱,注：任何一种紫外线灯，都会同时产生紫外（UV）、可见光（VL）、红外线（IR），紫外线和红外线都不可见，其中紫外线是固化过程所需要的，而红外线则是使被固化产品产生热量的主要来源。,常州紫波电子科技有限公司,B 无电极式的UV光源：无电极式的UV 光源，其灯管是由一根石英管，抽 真空后，注入一定量的水银或填充一些特殊材料再封口而成。灯管内没有 电极存在。UV 光是由微波激发灯管内的水银金属卤化物而产生紫外光。 特点:

14、（1) 可瞬间启动, （2) 节能、安全，紫外光的转换效率高、发光稳定、紫外光输出强。 （3) 灯管反射强度稳定，使用时间长也不会影响其放射强度或光谱偏移 （4) 寿命较长可达1 万小时以上。 （5) 热辐射低,由于无电极灯管的直径仅为10mm 比有电极灯管细很多，因 此无电极灯比有电极灯的红热辐射低,常州紫波电子科技有限公司,微波激发无电极UV光源的原理,用微波波段的电磁波与工作气体相互作用，形成微波等离子体，通过碰撞电离的方式，使汞原子电离和激发，是无电极UV光源的基本工作原理。 在灯管中工作气体为汞和氩混合气体，氩原子能很好产生潘宁效应，有助于汞的电离。 微波无电极紫外光源的发光过程可以

15、简单的划分为四个阶段： 微波发生器将其产生的高频电磁波耦合到石英灯管中； 灯内惰性气体原子（如）被激发； 处于激发态的惰性气体原子与金属原子相碰撞，产生能量的转移，金属原子从基态跃迁到激发态； 处于激发态的汞原子跃迁回基态，并辐射光子。,常州紫波电子科技有限公司,与有极灯的性能相比，无电极紫外光源具有如下优势：,（1）可快速启动，关灯后可立即（10s）从新启动，而不必像有极灯 那样必须等待灯管冷却，并且无极汞灯安装迅速，更换方便。 （2）输出功率稳定，不像有极灯那样在使用一段时间后会逐渐下降；灯 管如出现故障或已届使用时限，输出就降为零； （3）使用寿命长，无极灯没有电极，放电腔可采用同一种材

16、料（石英管） 密封而成，不存在工作气体与电极的作用，并且放电腔中形成低温 等离子体，因此无极灯寿命长通常为500010000h以上，而汞弧灯 则为 8001000h。 （4）相比有极灯的紫外效率，无极灯的紫外输出效率较高。,常州紫波电子科技有限公司,（5）光强分布更均匀,常州紫波电子科技有限公司,（6）热辐射低：紫外灯管工作时处于高温状态，高温状态下的石英玻璃会发出强烈的红外辐射，由于无极灯直径一般为911mm，比有极灯管的直径细很多，因此，无电极灯比有电极灯的红热辐射低,常州紫波电子科技有限公司,微波无电极紫外灯技术长期以来一直由国外少数公司所垄断。 在中国市场上一台无极灯最低也要一万多美金

17、，使用进口微波无极灯的紫外固化生产线价格都在百万元以上。 尽管无极灯的价格昂贵,但微波无电极紫外灯所具有的长寿命、发光稳定、热辐射低、紫外光输出强等优点，仍是目前其他的紫外光源所无法替代的。,常州紫波电子科技有限公司,微波无电极紫外光源,常州紫波电子科技有限公司,ZB-1000微波无电极紫外光源系统,常州紫波电子科技有限公司自主研发生产的ZB-1000微波无电极紫外光源系统,是中国第一个微波无电极紫外光源产品,也是世界首台电源光源一体型微波无电极紫外光源系统。 采用了大功率高压开关电源、直管式无极灯管、谐振腔反射器一体式电磁谐振腔以及平行光模式输出等多项专利技术。 驱动电源和光源以及冷却装置集

18、成在一个200mm165mm405mm的箱体中。 整机重量：6公斤。,常州紫波电子科技有限公司,ZB-1000微波无电极紫外光源工作原理,ZB-1000微波无电极紫外灯主要由驱动电源、磁控管、微波波导和谐振腔、灯管、屏蔽网构成。 磁控管就是一个微波源，他将驱动电源供给的电能转换为微波能经由微波天线输出。 天线发出的微波能经微波波导耦合到电磁谐振腔，谐振腔中的微波谐振后形成高能量区域，位于此区域的无极灯管中的稀薄气体就会发生电离进一步激发出包括紫外光的各种光波。,常州紫波电子科技有限公司,ZB-1000微波无电极紫外光源的先进技术,ZB-1000的驱动电源：采用了LLC谐振回路的高压数字开关电源

19、，体积小、重量轻，且转换效率高。 数字电路控制技术：有效地保证了磁控管的稳定工作，提高了磁控管的使用寿命。 微波波导技术（独有技术）：能够把微波能量低损耗地耦合到谐振腔中。 微波谐振腔（“谐振腔反射器一体式电磁谐振腔”专利技术）：采用数值模拟计算对谐振腔结构参数进行优化设计，成功创造出用1000W磁控管驱动150mm无极灯管的紫外光源产品。这项技术的突破，打破了国外无极灯产品不能使用结构简单的直管式灯管的怪像，这项创新技术为世界首创。 ZB-1000采用了与外国产品不同的横向冷却技术，既大大降低了对冷却风的风量、风压的要求，又保证了磁控管的稳定工作和长的使用寿命。,常州紫波电子科技有限公司,Z

20、B-1000由于其微波谐振腔的优异性能，可以使用直管式无电极灯管（汞灯），因此其使用寿命远高于国外的无电极灯管，我们的保证使用寿命是20000小时。,国外产品因受谐振腔的性能限制，只能使用如下图所示的中间变细的灯管。,常州紫波电子科技有限公司,电磁屏蔽网：是电磁谐振腔的一个组成部分，它既要保证微波能不发生泄漏，又要使得灯管发出的紫外光尽可能不受阻挡的照射到工件上 国外无极灯的电磁屏蔽网都是用0.05mm左右的钨丝或不锈钢丝织成的网状物，如此纤细的网即时用手指去触摸也会造成损坏，长期工作在高温和强紫外光照射的条件下，材料也会发生老化，而引起损坏从而产生故障无法工作。（作为一种易损耗材，他的价格并

21、不便宜，国外的一个电磁屏蔽网的价格近两千元人民币）。 ZB-1000微波无电极紫外灯：采用了我公司自主开发研制的铝合金拉制网，在强度和电磁密封性方面大大优于国外的产品，由于我们采用了更为科学合理的冷却方式，屏蔽网的工作温度也远低于国外产品，至今我们还未发现因材料老化而发生的破损现象,常州紫波电子科技有限公司,紫波光源,整体设计,电源光源一体设计微波光波独立优化,电源光源分离设计微波光波混合优化,外国光源,数字式高压驱动电源直管无极灯,电容变压器式电源弯管无极灯,元件设计,抛物面灯罩、平行光1kW,椭圆面灯罩、有焦点3kW,性能设计,紫波无电极微波光源与国外无极灯对比,常州紫波电子科技有限公司,

22、微波无电极紫外光源输出光谱,紫波汞灯,紫波卤素灯,常州紫波电子科技有限公司,微波无电极紫外光源 技术参数,交流电输入范围：220V285V 过压保护：AC300V 额定功率：1000W 冷却方式：内置式风机自冷 或外部风机送风冷却 驱动电源：高压开关电源（额定功率1500W，AC220V） 使用灯管：150mm 无电极灯管 磁控管使用寿命：20000 小时 灯管使用寿命：20000 小时 （紫波直管汞灯） 灯管点燃时间：50S T 20S 整机重量：6Kg 外形尺寸：200mmX165mmX405mm,常州紫波电子科技有限公司,微波无电极紫外光源特点与优势,1）超长寿命：2 万小时， 2）高光

23、强输出、无光衰、发光稳定。 3）发热量低:距灯前端50mm 处长时间照射，被照物温度不超过130 4）横向冷却技术（专利）:既大大降低了对冷却风的风量、风压的 要求，又保证了磁控管的稳定工作和较长的使用寿命。 5）节能、安全：光电转换效率高，采用低电压即可驱动，与目前 广泛使用的有电极紫外光源相比，可以节省三分之二的电能。 （注：有电极光源劣势：发热多、光效低、耗电量大） 6）构造简单使用维护方便:构造简单、零部件数量少,降低了 固化装置的设计制造成本。,常州紫波电子科技有限公司,微波无电极紫外光源的应用,ZB-1000微波无电极紫外灯可与各种型式的固化装置、设备配套，可广泛应用于： （1）涂

24、料UV固化:UV塑料、UV木器、UV石材、UV陶瓷、UV玻璃、UV皮革、UV 金属 （2）胶粘剂UV固化:UV电子胶粘剂、UV压敏胶、不干胶、其他胶粘剂 （3）油墨UV固化:UV喷绘油墨、UV丝网油墨、UV胶印油墨、UV柔印油墨、UV凹 印油墨、UV凸印油墨 （4）汽车车灯、车饰等零部件的喷涂固化 （5）电子信息产业UV胶固化 （6）光学光电行业精密涂布:电子显示屏、电子触摸屏、光学功能性镀膜 （7）电缆绝缘材料的紫外辐照交联固化 （8）光纤生产过程中的紫外交联固化 （9）化学合成：高分子材料光引发交联合成与制备 （10）高校、科研院所及各实验室的科研与实验： 实验用各种UV光固化机和装置等,常州紫波电子科技有限公司,微波无电极UV光固化机（台式）,ZB-T150-UV1000 光固化机,外形尺寸：1000400350mm（LWH） 不含光源时数据 网带宽度：165mm 网带材质：特氟龙网带 输送速度： 0-10 m/min 传动速度在有效范围内无级可调。 冷却方式