CN103128038A - 一种红外紫外联合固化机及固化方法 - Google Patents

Abstract

一种红外紫外联合固化机及固化方法，涉及固化技术领域，其包括设置于所述联合固化机的基板、设置于所述基板的红外灯和紫外灯，所述紫外灯为LED灯。本发明突破传统科技，LEDUV灯和红外线灯联合使用能完全固化原料，在不改变传统工艺流程大规模设备条件下生产超薄、耐高温、抗老化、对温度敏感的产品。由于使用发光二极管更加节能，相对传统工艺方法，节能近50%，寿命长达50000小时，省却了频繁更换灯管以及采购灯管的费用，具有成本低等特点。

Description

一种红外紫外联合固化机及固化方法

技术领域

本发明涉及固化技术领域，特别是涉及一种红外紫外联合固化机及固化方法。 

背景技术

紫外固化机是能够发出可利用的强紫外线固化UV油漆或UV油墨等的一种机械设备，被广泛应用于印刷、电子、建材、机械等行业。紫外固化机的固化产品的关键部件是其发射紫外线光源。市场上紫外光源主要有高压汞灯、金属卤素灯、紫外LED灯。 

目前国产金属卤素灯寿命仍低于1000小时，功率越小，技术要求越高，故不能广泛应用于固化技术领域。 

在固化技术领域中，传统的汞灯方式固化机采用汞灯发光方式，应用这种固化机的生产工艺已被长期使用。但由于其设备昂贵、维护成本高、UV光照强度衰减快、体积大、耗材贵、污染大、被照射元件的表面温升高产品定位发生位移使产品质量差，业界一直致力于改进，但因固化机的局限性一直难以突破。 

目前也有使用紫外LED灯的固化机，中国实用新型专利（申请号200480042155.6）公开了“紫外固化方法和设备”，通过向其中包含紫外光引发剂的油墨、涂料和粘合剂施加不同波长的紫外光，提高这些油墨、涂料和粘合剂的紫外固化的紫外固化设备和方法。紫外 LED灯相对于高压汞灯，只发出的光的波长固定，现在使用较多的365nm的芯片，被照射的产品表面温升5°C以下，温度过低不能完全固化被照射产品。然而，现有的涂料油墨固化工艺多以汞灯为基础的，汞灯的UV波长分布很广泛，从260nm到450nm都有均匀分布，而LED灯的UV光波则非常狭窄，通常只有5nm的范围，最常见的是395-400nm。因LED属于冷光源，无法产生热量，无法蒸发传统涂料中的溶剂成分，造成固化后仍然有粘性，不能完全固化传统的涂料和油墨。 

若能改进现有的紫外固化机，则为工业生产带来革命性的进步，推动整个行业的发展做出巨大的贡献。 

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种节能、寿命长、完全固化可油墨、涂料、粘合剂的红外紫外联合固化机及固化方法。 

本发明的目的通过以下技术措施实现。 

一种红外紫外联合固化机，包括设置于所述联合固化机的基板、设置于所述基板的红外灯和紫外灯，所述紫外灯为LED灯。 

其中，紫外灯平行设置于基板成紫外灯群，紫外灯群的两侧分别设置有平行与紫外灯的红外灯。 

其中，紫外灯平行设置于基板，两条平行的红外灯垂直紫外灯且分别设置在紫外灯的两端。 

其中，紫外灯和红外灯相互平行且交错间隔设置于基板。 

其中，紫外灯与红外灯均为LED芯片，紫外灯与红外灯在横方向和纵方向均相互间隔交错设置；或者紫外灯排成纵列，红外灯排成纵列，紫外灯纵列与红外灯纵列交错间隔设置于基板。 

其中，还包括变速风机和散热器，散热器与基板相接触，变速风机安装于散热器。 

本发明的目的还可以过以下技术措施实现。 

一种红外紫外联合固化方法，应用上述红外紫外联合固化机的红外紫外联合固化方法，步骤包括： 

连通电路，开启红外线LEDUV联合固化机使所述红外LEDUV光源发出所述被固化对象固化所需波长的光线，所述光线均匀辐射被固化对象；

被固化对象与光源相对移动。

其中，所述红外LEDUV光源提供波长为365-410nm范围内的紫外线光和/或700-14000nm范围内的红外线光；或 

对于吸收特定波长紫外线光的被固化对象，关闭所述红外线灯，只使用LEDUV灯提供相应的波长紫外线光。

其中，通过调节红外线灯的功率控制产品表面温度在65℃以内；和/或通过所述散热系统降低产品表面温度。 

其中，通过使用可控硅调节红外线灯的电压来调节红外线灯的功率。 

本发明的有益效果：一种红外紫外联合固化机，包括设置于联合固化机的基板、设置于基板的红外灯和紫外灯，紫外灯为LED灯。突破传统科技，将紫外灯和红外灯联合使用完全固化原料，在不改变传统工艺流程大规模设备条件下生产超薄、耐高温、抗老化、对温度敏感的产品。由于使用发光二极管更加节能，相对传统工艺方法，节能近50%，寿命长达50000小时，省却了频繁更换灯管以及采购灯管的费用，从而减低成本。 

附图说明

利用附图对本发明做进一步描述，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。 

图1是本发明一种红外紫外联合固化机的实施例1的红外LEDUV光源结构示意图。 

图2是本发明一种红外紫外联合固化机的实施例2的红外LEDUV光源结构示意图。 

图3是本发明一种红外紫外联合固化机的实施例3的红外LEDUV光源结构示意图。 

图4是本发明一种红外紫外联合固化机的实施例4的红外LEDUV光源结构示意图。 

图5是本发明一种红外紫外联合固化机的实施例5的红外LEDUV光源结构示意图。 

图6是本发明一种红外紫外联合固化机的实施例1的散热系统结构示意图。 

图7是本发明一种红外紫外联合固化机的实施例6的散热系统结构示意图。 

图1至图7包括标记： 

1基板，2LEDUV灯，3红外线灯，4散热器，5变速风机。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明进一步说明。 

实施例1。

一种红外紫外联合固化机，如图1所示，包括设置于联合固化机的基板1、设置于基板1的红外灯3和紫外灯2，紫外灯2为LED灯。本实施例优选，所述紫外灯2平行设置于所述基板1形成紫外灯群，所述紫外灯群的两侧分别设置有平行于所述紫外灯2的所述红外灯3。此结构由于使用的红外灯3较少，温度升温小，可以有效将温度控制在65℃以内。 

由于LED灯是冷光源，发出的是纯粹的UV光，而传统的UV涂料和油墨由于需要溶剂和添加剂，需要在固化的过程中挥发或蒸发，但是传统的紫外灯由于没有红外线成分，所以无法很好的固化UV涂料和油墨。本发明是结合紫外灯的高强度UV光和匹配的红外线光用来处理溶剂和添加剂，共同解决紫外LED灯不能完全固化传统UV涂料、油墨、粘合剂的难题。本实施例中，紫外灯2和红外灯3共同提供360-410nm波长的紫外线光和700-14000nm的红外线光。其中，红外紫外联合固化机设有发射波长分别为395-400nm和365nm的紫外灯2。其中，发射395-400nm波长的LED灯常见易得，来源广泛价格较低，因此可以降低生产成本。本实施例添加了红外线以及从365-410nm都覆盖的光波范围，一方面扩大了UV固化的光敏触发剂的感应光波长，从传统的5nm增加到45nm，另一方面增加了红外线成分，帮助蒸发溶剂，以达到完全固化的目的。本实施例中，红外灯3是红外发光二极管，此类红外灯节能、寿命长。 

本实施例中，包括有散热系统，图6所示，其包括变速风机7和散热器4，散热器4与基板1相接触，变速风机5安装于散热器4。本实施例中的紫外灯2和红外灯3设置在基板1上，基板1与散热器4触接。在产品固化的时，使用红外灯3加热来，并利用可控硅调节红外灯3的电压来调节红外灯3的功率，并通过调节红外灯3的功率来控制产品表面温度以控制产品温度在一定范围内，保证产品固化质量。对于有些热敏感材料的固化则可以通过强制通风散热的方式来降低产品表面温度。对于一些针对LED特定波长的UV涂料或胶水，则可以完全关闭红外线，仅仅使用紫外灯2固化即可，这样的温升几乎可以忽略不计。 

本发明的红外紫外联合固化机主要由电源模块、控制器模块、保护电路模块、灯源模块和散热系统5部分组成。电源模块主要提供光源所需要的恒流电力供应，同时还提供控制器的电力，散热系统的电力供应。控制器模块用于控制整部设备的启动和各个分系统的信号处理。保护电路模块用来防止误操作或者散热模块失效时对光源的保护，防止过热损坏光源。光源模块提供360nm-410nm波长的紫外灯光和700nm-14000nm的红外线。散热系统用于光源的散热，确保光源的工作温度不高于65摄氏度。 

使用红外紫外联合固化机固化方法，其步骤包括，连通电路，开启红外紫外联合固化机使光源发出被固化对象固化所需波长的光线，光线均匀辐射被固化对象。光源与被固化对象相对移动。 

本实施例中，光源提供波长为365-410nm范围内的紫外线光和/或700-14000nm范围内的红外线光；或对于吸收特定波长紫外线光的被固化对象，关闭红外灯3，只使用紫外灯2提供相应的波长紫外线光。本发明主要固化对象是可紫外固化物质，此类物质多包括有能被紫外光线活化的光引发剂，例如涂料，油墨、胶黏剂、粘合剂等，涂料及油墨的主体是亚克力单体，添加剂的主要成分是光敏触发剂，溶剂的主要成分是丙酮，甲苯类有机溶剂。增添红外线可以提高产品温度，以帮助溶剂蒸发达到产品完全固化的目的。 

在固化产品时通过调节红外灯3的功率控制产品表面温度在65℃以内，以防温度过高影响紫外灯2的发光效率及机器的寿命，同时降低能量损耗，保证产品质量，在操作过程，主要是通过使用可控硅调节红外灯3的电压来调节红外灯3的功率达到控温效果，在固化操作中根据实际情况进行调节是温度控制在所需范围内。对于有些热敏感材料的固化则可以通过强制通风散热的方式来降低产品表面温度，本实施例采用变速风机5强制通入冷风，在固化过程中根据检测到的光强度和散热器4的温度，改变风机的速度将冷气流选择性吹向散热器5，并通过增加或者减少冷却空气的量来控制所述散热器5的温度，以调节发光二极管芯片发射的光强度，使发光二极管芯片保持在基本恒定的温度，从而获得基本恒定的光输出，保证产品均匀固化，提高产品质量。 

本实施例中，在固化过程中，还将惰性气体注入所述基板1和被固化对象之间的空间。 

实施例2。

本实施例与实施例1的红外紫外联合固化机的不同之处在于，如图2所示，紫外灯2和红外灯3相互平行且交错间隔设置于基板1。本实施例的其它结构及原理与实施例1基本相同，在此不再赘述。 

实施例3。

本实施例与实施例1的红外紫外联合固化机的不同之处在于，如图3所示，本实施例优选，所述紫外灯2平行设置于所述基板1，两条平行的所述红外灯3垂直所述紫外灯2且分别设置在所述紫外灯2的两端。此结构由于使用的红外灯3较少，温度升温小，可以有效将温度控制在65℃以内，且此结构可以从整个基板1均匀发射光线。本实施例的其它结构及原理与实施例5基本相同，在此不再赘述。 

实施例4。

本实施例与实施例1的红外紫外联合固化机的不同之处在于，如图4所示，紫外灯与红外灯均为LED芯片，紫外灯2排成纵列，红外灯3排成纵列，紫外灯2纵列与红外灯3纵列交错间隔设置于基板1。此结构使整个固化剂光源发光均匀，从而使被固化对象均匀受热及接受辐射，均匀固化。本实施例的其它结构及原理与实施例1基本相同，在此不再赘述。 

实施例5。

本实施例与实施例1的红外紫外联合固化机的不同之处在于，如图5所示，本实施例优选，紫外灯与红外灯均为LED芯片，优选的，紫外灯2与红外灯3在横方向和纵方向均相互间隔交错设置，此结构使整个固化剂光源发光均匀，从而使被固化对象均匀受热及接受辐射，均匀固化。本实施例的其它结构及原理与实施例1基本相同，在此不再赘述。 

实施例6。

本实施例与实施例1的红外紫外联合固化机的不同之处在于，如图7所示，本实施例的散热系统中，包括散热器4和三台变速风机5，散热器4与变速风机5邻近，变速风机4的冷空气流吹向散热器以强制性降温的目的。当然，变速风机4的数量根据实际情况增减。本实施例的其它结构及原理与实施例1基本相同，在此不再赘述。 

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。 

Claims (10)

1.一种红外紫外联合固化机，其特征在于，包括设置于所述联合固化机的基板、设置于所述基板的红外灯和紫外灯，所述紫外灯为LED灯。

2.根据权利要求1所述的一种红外紫外联合固化机，其特征在于，所述紫外灯平行设置于所述基板成紫外灯群，所述紫外灯群的两侧分别设置有平行与所述紫外灯的所述红外灯。

3.根据权利要求1所述的一种红外紫外联合固化机，其特征在于，所述紫外灯平行设置于所述基板，两条平行的所述红外灯垂直所述紫外灯且分别设置在所述紫外灯的两端。

4.根据权利要求1所述的一种红外紫外联合固化机，其特征在于，所述紫外灯和所述红外灯相互平行且交错间隔设置于所述基板。

5.根据权利要求1所述的一种红外紫外联合固化机，其特征在于，所述紫外灯与所述红外灯均为LED芯片，所述紫外灯与所述红外灯在横方向和纵方向均相互间隔交错设置； 或者所述紫外灯排成纵列，所述红外灯排成纵列，紫外灯纵列与红外灯纵列交错间隔设置于所述基板。

6.根据权利要求1所述的一种红外紫外联合固化机，其特征在于，还包括变速风机和散热器，所述散热器与所述基板相接触，所述变速风机安装于所述散热器。

7.一种红外紫外联合固化方法，其特征在于，应用根据权利要求1至6任意一项所述红外紫外联合固化机的红外紫外联合固化方法，步骤包括： 连通电路，开启红外线LEDUV联合固化机使所述红外LEDUV光源发出所述被固化对象固化所需波长的光线，所述光线均匀辐射被固化对象； 被固化对象与光源相对移动。

8.根据权利要求7所述的一种红外紫外联合固化方法，其特征在于，所述红外LEDUV光源提供波长为365-410nm范围内的紫外线光和/或700-14000nm范围内的红外线光；或对于吸收特定波长紫外线光的被固化对象，关闭所述红外线灯，只使用LEDUV灯提供相应的波长紫外线光。

9.根据权利要求7所述的一种红外紫外联合固化方法，其特征在于，通过调节红外线灯的功率控制产品表面温度在65℃以内；和/或通过所述散热系统降低产品表面温度。

10.根据权利要求9所述的一种红外紫外联合固化方法，其特征在于，通过使用可控硅调节红外线灯的电压来调节红外线灯的功率。

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