光固化的工作原理
毫无疑问,阳光是迄今为止最强、最广为人知的 UVA 和 UVB 光源。然而,这种光经过地球臭氧层的过滤,其强度远低于原始光源。那么,它足以固化您的光固化材料吗?
简短的回答是“不”。原因如下:
用光固化是一个相对简单的过程。光固化材料 (LCM) 含有称为光引发剂的成分,这些成分在暴露于特定波长的光时会启动固化反应。LCM 在暴露于适当波长、强度和持续时间的光后立即达到完全固化特性。
更详细地说,强度是到达表面的光能,通常以 mW/cm 为单位2 。使用术语“强度”时,定义波长很重要。强度较高的光(适当波长)通常会提供更快的固化速度。强度越高 = 固化速度越快
光固化源的距离也会影响强度。强度随与光源距离的增加而减小。当通过基材固化时,低于 100% 的透光率会降低到达 LCM 的强度。
此外, LCM本身会吸收光线,因此固化深度是最大的。对于大多数产品来说,固化深度介于 ¼" (6 毫米) 和 ½ (12.7 毫米) 之间。此外,固化深度为 ½" (12.7 毫米) 的产品所需的时间可能比固化深度为 ¼" (6 毫米) 的产品所需的时间长 3-4 倍。
因此,太阳的辐射能量上限为 3mW/cm 2能量无法提供LCM所需的固化深度。对于那些无论如何都想尝试的人来说,可能会发现粘合剂的最顶部在表面上有轻微固化,而“粘合剂团块”的下部将保持湿润且未固化。
在美国康涅狄格州,平均晴天时,到达地表的可测量紫外线能量为 3mW/cm 2 . 由于大多数粘合剂至少需要 75 mW/cm 2显然,仅靠阳光是不够的。若要与地球上的其他地方进行比较,请查看下表。
表 1. 太阳光中的 UV-B 辐照度[a]
灯或阳光的来源/类型 | 灯/太阳光的辐照度(mW/cm) | 赤道中午 5 分钟 UVB 光照射所需时间;小时(分钟) |
赤道,中午,SEA 0.0,(Henriksen 等人,1989) | 0.265 | 0.083(5.0 分钟) |
印度科迪亚卡纳尔(北纬 10.14 度)晴天,4 月,SEA 0.0,(Sharma 和 Srivastava,1992 年) | 0.260 | 0.085(5.1 分钟) |
佛罗里达州迈阿密(北纬 26 度)6 月 21 日中午,夏至 SEA 2.3,(Frederick 和 Snell,1988 年) | 0.253 | 0.087(5.2 分钟) |
德国诺伊赫贝格(48.2 N)晴朗,7 月 13 日,SEA 最大辐照度 26.3,(McKenzie 等人,1993 年) | 0.175 | 0.13(7.8 分钟) |
挪威朗伊尔城(北纬 78.2 度),阳光明媚,7 月 15 日 SEA 54.8(Henriksen 等人,1989) | 0.55 | 0.40(24 分钟) |
德克萨斯州沃思堡(北纬 32.8 度),阴影,弥漫,3 月 2 日下午 3 点(Gehrmann,1987) | 0.15 | 1.47 |
左栏的数据为:阳光;地点、时间、日期、天气、纬度、太阳高度角(SEA)、文献引用。