越来越多的人选择紫外线(UV)固化技术来应对行业挑战，并通过降低初始成本和运营费用来提高盈利能力，同时提高产量和首次质量。原材料、UV设备和制造工艺的最新进展已导致工业188金宝搏bet官网涂层应用于三维(3D)零件，包括直接接触金属(DTM)应用。

由于全球竞争和不断上涨的能源成本，每个行业的每个公司都面临着挑战。工业涂料行业当然也不例外。188BET竞彩随着公司寻求提高效率和竞争力的方法，新的技术和流程正在被仔细审查，以确定它们在降低能源消耗的同时提高生产率的能力。

越来越多的人选择紫外线固化技术来应对这些挑战，并通过降低初始成本和运营费用来提高盈利能力，同时提高产量和首次质量。UV技术不仅提供了直接的节约，而且还允许开发和采用新技术和整理概念，例如蜂窝整理，这在更传统的整理技术中是不可经济可行的。

在经济上实现蜂窝整理概念一直很困难。在热力系统的情况下，众所周知，最佳的经济是通过大型精加工系统实现的。线密度-特别是在烤箱-是主要的驱动因素。最有效的烤箱安排是那些尽量减少表面积与体积比。热量损失通过烤箱开口、屋顶、墙壁和地板发生。通过增加体积，可以减少相对热损失。用UV固化技术，开口和外壳表面积没有影响。主要的挑战是在部件之间提供足够的空间，并以最大限度地暴露紫外线能量的方式排列/朝向部件，以使用最少数量的灯来固化涂层。

紫外线固化技术最早和最广泛的应用是在网络或平面应用中，因为涂层易于暴露在最小的紫外线能量下以实现固化。许多早期的应用限于透明涂层或薄颜料涂层，用于印刷等操作，其中性能要求最低，但需要较高的处理速度。在过去的几十年里，原材料、UV设备和制造工艺的进步导致了三维(3D)188金宝搏bet官网零件的工业涂层应用，包括直接接触金属(DTM)应用。

制定问题

传统热涂料和UV涂料之间的根本区别是固化条件和配方之间的强烈相互依赖性。紫外线发射源(灯)是配方的关键组成部分。关于涂层的光学特性，配方者必须考虑三个重要方面:1)使UV能量到达基材以实现完全涂层固化，2)最大限度地减少UV能量与配方中其他非固化组分的竞争或干扰，3)最大限度地提高光引发剂对UV能量的吸收。颜料和其他成分吸收了一些紫外线能量，使穿透固化成为一个挑战。

一些关键原材料的发展起到了重要作用，包括吸收较长紫外波长的光引发剂、超支化寡聚物和纳米材料。188金宝搏bet官网光引发剂吸收较长的波长，最大限度地减少了与涂料中色素的能量竞争。多年来，人们也已经知道，更长的紫外线波长能穿透更深的色素涂层。超支化低聚物和单体实现了高交联密度和最小的收缩率，最大限度地附着在基底上并增加耐腐蚀性。对产品文献和专利的回顾还表明，纳米颗粒的使用提高了涂层性能，对固化所使用的紫外线能量的干扰最小。

应用程序

UV技术在金属精加工中的应用范围广泛，从轴和气缸到复杂形状，如便携式丙烷气瓶、液压缸、电机组件、机油过滤器，以及阻尼滑轮等引擎盖下汽车部件。当然，并不是所有的应用都适合紫外光固化。问几个关键问题可以帮助确定进程是否适合UV:

• 零件表面是否容易被照亮?这里的关键元素是部分的阴影区域及其复杂性。有少量或小的附属物的部分是理想的。
• 需要修复的部位变化大吗?最具成本效益的解决方案是那些变化最小的解决方案。通常情况下，如果三个维度中有两个变化较小，那么成功的概率就很高。
• 颜色选择有限吗?如果使用了各种各样的颜色，那么提供最佳的UV光谱可能很困难。
• UV工艺如何与上游和下游工艺相适应?在UV固化前后匹配细胞的生产力是首要考虑的问题。如果涂层的整理/固化是您操作中的瓶颈，那么UV固化必须是关键技术候选人。

UV工艺注意事项

在设计UV固化工艺时，主要考虑的是灯的光学如何与部分的几何形状相关，以提供固化工艺窗口所需的UV能量。虽然这可能是一个复杂的问题，但使用了许多标准解决方案。它们可分为以下几类:

• 多组UV灯。这是最常见和最灵活的解决方案。灯阵通常被设计为向指定的部分窗口提供紫外线能量。
• 单个灯或多个灯的一个阵列。这种解决方案用于简单的形状或一个或二维基材。
• 灯的自动化。这可以简单到一盏灯或一组灯在轴上旋转或在一个平面上移动，也可以复杂到安装在机器人上的UV灯。
• 零件的运动。灯通常是固定的。
• 混合动力系统。混合系统使用固定灯和可移动灯的组合。

色素系统的固化通常可以归结为两种不同的策略:使用单个灯泡或使用双光谱固化，依次暴露在两种不同的灯泡类型中。

彩色系统的单灯泡最常用的是D灯泡。这种类型的固化是相对常见的深色或黑色涂料，如图1所示。

通常使用DTM涂料，使用单一灯泡将无法满足性能要求，需要双光谱固化。在某些情况下，通常是使用大量二氧化钛的白色或粉彩，最好的固化条件是使用长波长灯泡(最常见的是V灯泡)。在几乎所有情况下，V型或d型灯泡固化之后是h型灯泡固化。长波更容易穿透涂层，用于实现“穿透固化”，而h灯泡曝光增强表面固化。图2说明了各种灯泡类型之间的差异。同样，主要因素是颜色和薄膜厚度。

UV工艺的一个关键方面是洁净度。UV系统是一个光学系统，必须尽量减少对灯系统的污染，以保持峰值输出和一致的UV输出。在金属加工润滑剂和一般车间灰尘颗粒普遍存在的环境中，确保清洁是一个挑战。考虑空气处理需求，如过滤、气源(室外优先)和冷却排风在工艺设计中至关重要。强烈建议将冷却空气与车间环境隔离。

细胞完成

制造业务越来越多地采用细胞制造技术，通过连接人工和机器操作来最大限度地提高生产率和减少浪费。流程平衡是一个关键的考虑因素。在精加工的情况下，这个想法是有较小的精加工线在相同规模的其他制造操作，如成型。UV技术允许使用更小的整理系统。

图3和图4显示了一个带有内部转盘的四壁整理单元的示例，该转盘从一个工位索引到另一个工位。该装置具有独立的喷雾应用，空气处理，液体处理和紫外线固化。尺寸取决于零件信封;在这种情况下，单元约为8 x 8 x 8英尺。在一个工位中，部件装载和卸载。第二站是涂层应用的地方，然后部分索引到紫外光固化站。

零件完成100%固体涂层，实现>90%的转移效率。枪跟踪部分是部分旋转在转盘上。该部分呈现给如图4所示的UV固化灯。在这种情况下，灯具能够在部件旋转时上下扫描，以适应不同高度的部件。

UV固化在蜂窝制造中的另一个关键优势是，产品可以用已经在零件上的密封件、垫片和塑料组件等温度敏感组件完成。在大多数情况下，整理步骤可以成为包装前组装产品的最后一步。

性能规格

最近的主要成就之一是配方剂成功地满足了各种基材的腐蚀和外观要求，如未经处理和磷酸盐处理的钢、镀锌钢和铝。所有这些应用都必须满足美学要求，但主要的性能要求是耐腐蚀性。耐腐蚀的典型要求是耐盐雾250至1000小时(ASTM MB117)。DTM UV涂料可满足这些要求。

紫外线固化涂料的另一个优点是固化后100%的性能。UV涂料在固化后通常更硬，更冷，使部分准备好包装和运输明显更快。

典型的薄膜厚度范围从0.5到2.0密耳。薄膜厚度控制是UV涂料的一个关键工艺参数，因此迫切需要实现应用过程的自动化。对于UV涂料，涂层越厚，通常需要更多的紫外线能量来维持生产力。

成熟的技术

20多年前，UV涂料开始被金属管和管道行业所采用。在同一时间段内，3D塑料零件上的UV固化涂料已经变得普遍，这表明已经开发出成熟的UV工艺解决方案。UV技术在这些市场领域的成功，加上最近原材料的进步，正在加速DTM涂料的发展，以满足几年前被认为过于困难的市场和客户的性能要求。188金宝搏bet官网随着利益相关者之间的不断发展和合作，DTM应用程序的增长是非常有希望的。


有关紫外线固化的更多信息，请访问www.fusionuv.com．

作者的确认

作者要感谢以下公司为本文提供的信息、照片或图形:

• 联合光化学公司
• 整理技术解决方案有限责任公司
• Lesco - AUV的一个部门
• 中美洲防护涂料
• Rexcel涂料公司
• 斯特拉斯莫尔产品公司