UV固化設(shè)備既高效又穩(wěn)定的方法
UV固化設(shè)備是否沒有按照其應(yīng)有的性能和狀態(tài)在工作?你是否在不斷更換過熱的燈管?保持在健康狀態(tài)運(yùn)作的紫外固化系統(tǒng)，對通過減少因紫外光設(shè)備維護(hù)不善而導(dǎo)致的意外停機(jī)，來獲得成功的固化效果和節(jié)省金錢花費(fèi)至關(guān)重要。要構(gòu)建一個(gè)高效穩(wěn)定的紫外固化系統(tǒng)，有五大要素：
密切關(guān)注上面每一個(gè)因素，可以解決你紫外固化過程中可能已經(jīng)持續(xù)存在的問題，或可以避免你設(shè)備的固化效果問題。這里所討論的五個(gè)要素，既適用于電弧紫外系統(tǒng)，也適用于微波(無極)紫外燈系統(tǒng)。
冷卻和氣流
保持適當(dāng)?shù)目諝饫鋮s對于幾乎所有紫外固化燈系統(tǒng)能夠健康工作都至關(guān)重要。紫外燈在非常高的溫度下工作(燈泡表面溫度為大約 800攝氏度/1,500華氏度)，以保持紫外燈內(nèi)部一致而完全的汞等離子狀態(tài)。
更先進(jìn)的紫外燈系統(tǒng)需要一個(gè)不僅能保持燈在該范圍內(nèi)的穩(wěn)定性，還能保護(hù)燈在運(yùn)行狀態(tài)下的金屬結(jié)構(gòu)件完整性的冷卻系統(tǒng)。冷卻紫外燈的最常見方法是將空氣流經(jīng)其外罩，紫外燈和反射罩。但是，為了確保紫外輸出的一致性及紫外燈的長使用壽命，在設(shè)計(jì)紫外燈空氣冷卻系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下面幾件事。
紫外燈要達(dá)到恰當(dāng)?shù)目諝饫鋮s效果，確實(shí)有一個(gè)"冷卻窗口"。冷卻過程有可能冷卻過度或冷卻不足。更復(fù)雜一點(diǎn)講，送往通過紫外燈所需冷卻空氣的量，將取決于紫外燈的操作功率水平。
大多數(shù)當(dāng)前的紫外燈系統(tǒng)由可變功率鎮(zhèn)流器供電，其功率范圍從20%到100%不等。如此寬的功率調(diào)整范圍將允許燈在130瓦/英寸到650瓦/英寸之間改變。對于某些紫外系統(tǒng)，電源設(shè)定由前部控制面板進(jìn)行調(diào)整，但對于更復(fù)雜的紫外系統(tǒng)，燈功率通過客戶提供的0到10VDC或4到20毫安的信號，來根據(jù)線速度自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。
當(dāng)燈的功率上升時(shí)，它需要更多冷卻空氣通過紫外燈，來防止過熱。反之，當(dāng)燈功率降低時(shí)，冷卻空氣必須減少，以確保燈不會(huì)過冷。因此，為了避免燈的冷卻問題，冷卻系統(tǒng)必須可以自動(dòng)調(diào)整，以配合燈的功率和熱負(fù)荷，從而保持燈的穩(wěn)定性，并確保其在其適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)運(yùn)行。
燈在過熱條件下操作會(huì)導(dǎo)致其壽命縮短，并可能導(dǎo)致燈具的膨脹或扭曲，從而對紫外輸出產(chǎn)生不利影響。
燈在過冷條件下運(yùn)行，也會(huì)使燈壽命縮短以及紫外輸出過低。當(dāng)燈過冷時(shí)，它不能產(chǎn)生正確的電壓，會(huì)維持很高的電流(安培)，長期處于這種狀況下，電極會(huì)產(chǎn)生不良損耗。在多數(shù)情況下，當(dāng)燈過冷時(shí)，汞等離子體將開始變得不穩(wěn)定，燈也有可能突然熄滅。
只有當(dāng)燈在正確的冷卻參數(shù)范圍內(nèi)持續(xù)工作時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)紫外燈的最大壽命，并實(shí)現(xiàn)紫外燈一致的輸出。
另一個(gè)關(guān)鍵部分是反射罩的狀況和性能，這在任何紫外系統(tǒng)中都需要良好維護(hù)，以確保固化系統(tǒng)的健康運(yùn)作。反射罩通常呈半橢圓形或拋物線形，包圍在燈泡的上半部，并覆蓋工作紫外燈的整個(gè)長度。
圖1顯示了過熱的反射罩。燈反射罩是紫外燈系統(tǒng)的重要組成部分，因?yàn)樗鼈兺ǔＸ?fù)責(zé)將燈泡發(fā)出的約65%紫外光能量反射到客戶的產(chǎn)品上，如圖2所示。如果反射罩沒有被正確冷卻，可能因熱膨脹而扭曲和起皺。反射罩失去彎曲的形狀，會(huì)使反射到客戶產(chǎn)品上的光線漫射或發(fā)散，這將對其固化能力產(chǎn)生負(fù)面影響。
圖2說明了在大多數(shù)UV固化系統(tǒng)中使用的兩種常規(guī)光線聚集模式。反射罩的彎曲形狀在燈工作期間不得發(fā)生變化是至關(guān)重要的，這才能保持這些UV光線的聚集模式。反射罩的彎曲形狀通常設(shè)計(jì)為將光線集中(或聚焦)到很小的區(qū)域，從而在客戶的產(chǎn)品上產(chǎn)生極高的UV峰值輻照度，這是UV固化的關(guān)鍵點(diǎn)之一。
除了維持所需的反射罩曲面外，對反射罩的日常維護(hù)也非常重要。在使用過程中，當(dāng)反射罩變臟，污染或黯淡時(shí)，光反射率會(huì)大大降低，進(jìn)而降低傳遞給產(chǎn)品的UV能量和強(qiáng)度。
不良的反射罩狀態(tài)將導(dǎo)致產(chǎn)品不能完全固化。反射罩被認(rèn)為是所有紫外系統(tǒng)的消耗件，并且需要對它保持關(guān)注和維護(hù)(或定期清潔)，以幫助確保燈系統(tǒng)紫外光輸出的一致性。
某些紫外系統(tǒng)使用可更換的反射罩襯里，該襯里通常由具有保護(hù)涂層的薄的拋光鋁材料制成(看起來很像傳統(tǒng)的鏡面漆)，并且通常預(yù)先彎曲并切割成適合于安裝在燈罩內(nèi)的反射罩支架中。
有的紫外燈使用“冷鏡面”反射罩。它們也是薄的，預(yù)先彎曲并切割好的鋁或玻璃反射罩，固定在特定類型燈座的內(nèi)部支架中。冷鏡反射罩在反射面上涂有特殊涂層。該涂層旨在有效反射紫外光，但會(huì)吸收紫外燈發(fā)出的紅外能量(熱量)。冷鏡反射罩將減少客戶產(chǎn)品在紫外燈下通過時(shí)所承受的熱量。
較不復(fù)雜的UV系統(tǒng)使用拋光的鋁擠壓件作為反射罩，該反射罩在紫外燈周圍彎曲并充當(dāng)反射罩和光開關(guān)燈罩。
不管反射罩類型如何，保持反射罩清潔、光亮的外觀狀態(tài)都是很重要的。如果反光鏡開始看起來黯淡或臟污，則需要進(jìn)行清潔或更換反光鏡。
可以使用不起毛的布和異丙醇來清潔反射罩，或者使用不會(huì)留下一層膜的表面清潔劑進(jìn)行清潔。不建議使用含氨的清潔劑。
如果在清潔后反射罩仍然顯得暗淡或臟污，則應(yīng)將其更換。在幾乎所有情況下，反射罩臟污或黯淡對紫外輸出減少產(chǎn)生的影響，比舊的或性能較差的紫外燈還要嚴(yán)重。
測量紫外輸出也將有助于判斷反射罩性能是否不佳。用于測量紫外輸出的最佳設(shè)備是“圓盤”式輻射計(jì)，它可以測量所有四個(gè)紫外波長范圍內(nèi)的紫外光能量：UVA，UVB，UVC和UVV。圓盤式輻射計(jì)放置在傳送帶上，并以預(yù)設(shè)的恒定速度在紫外燈下運(yùn)行。它將測量燈發(fā)出的總紫外光能量。當(dāng)紫外光能量降低到可能無法適當(dāng)固化的程度時(shí)，則很可能需要清潔和/或更換燈罩反射罩。
對燈進(jìn)行例行維護(hù)也是維持健康紫外固化系統(tǒng)的關(guān)鍵。大多數(shù)紫外燈都通常在低于理想條件的工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行。盡可能保持燈的清潔是十分重要的，這可以幫助確保紫外輸出的一致性，并延長其使用壽命。疏于維護(hù)的燈，將會(huì)遭受紫外輸出能量低，老化快，且過早失效的困擾。
保持紫外燈清潔的最簡單方法，是用指定的紫外玻璃燈泡清潔劑和無絨布清潔它們。紫外燈清潔的頻率根據(jù)它們的工作環(huán)境不同而變化。
長時(shí)間運(yùn)行條件下的臟污及受污染的紫外燈更容易發(fā)生過熱，然后膨脹或翹曲(圖3)。如果紫外燈發(fā)生膨脹或翹曲，將會(huì)對燈的UV峰值輻照度，以及系統(tǒng)的固化性能產(chǎn)生負(fù)面影響。一旦紫外燈出現(xiàn)腫脹或變形后，就應(yīng)將其更換。
如果使用空氣過濾器來保持燈的冷卻空氣的清潔(這是微波紫外燈系統(tǒng)的常見做法)，那么需要定期更換這些過濾器，以確保輸送到外殼中及經(jīng)過紫外燈(和反射罩)的冷卻空氣是干凈的。維護(hù)空氣過濾器的清潔，還有助于確保輸送到燈的空氣量保持在要求范圍內(nèi)。如果紫外燈系統(tǒng)的空氣過濾器臟了，就會(huì)發(fā)生堵塞，這幾乎總會(huì)導(dǎo)致紫外燈過熱，并大大縮短紫外燈的壽命。
讓我們繼續(xù)講述維持健康的紫外固化系統(tǒng)很重要的另一個(gè)因素：電源維護(hù)。
任何紫外固化系統(tǒng)的核心，都是驅(qū)動(dòng)紫外燈的昂貴的電源部分。無論使用傳統(tǒng)的鐵芯鎮(zhèn)流器還是固態(tài)功率單元，輸送到鎮(zhèn)流器的過濾冷卻空氣的適當(dāng)量，對于鎮(zhèn)流器組件外殼內(nèi)的任何鎮(zhèn)流器和其他電氣組件的健康以及預(yù)期壽命都是至關(guān)重要的。
在骯臟或過熱環(huán)境中工作的電源將過早老化或甚至失效，從而導(dǎo)致紫外輸出能量變低或產(chǎn)能的損失。維持空氣過濾器的清潔，以及適量的空氣流到鎮(zhèn)流器，才能確保鎮(zhèn)流器得到適當(dāng)冷卻，并保持清潔。取決于實(shí)際的使用環(huán)境狀況，應(yīng)根據(jù)需要經(jīng)常更換空氣過濾器。如果鎮(zhèn)流器和其他內(nèi)部電源組件(例如電容器)被灰塵或塵土覆蓋(如圖4所示)，則強(qiáng)烈建議你執(zhí)行以下兩項(xiàng)操作：
檢查空氣過濾器，并在需要時(shí)進(jìn)行更換。
用干凈且干燥的壓縮空氣吹掃鎮(zhèn)流器和所有其他內(nèi)部組件，然后用真空吸塵器清除沉淀下的灰塵。
光屏蔽
維持健康紫外固化系統(tǒng)的最后一個(gè)因素涉及光屏蔽。光屏蔽的主要目的是保護(hù)人員免受任何的紫外光直接照射(圖5)。
紫外燈殼內(nèi)部和周圍的良好屏蔽將保護(hù)燈模塊組件及安裝此組件的生產(chǎn)機(jī)器。正確設(shè)計(jì)的遮光罩，將有效防止紫外燈附近的任何機(jī)器硬件達(dá)到不安全的溫度，或因直接暴露于紫外光而加快老化。
遮光罩的次要功能是對紫外燈罩進(jìn)行有效支撐，從而可以有效的固化產(chǎn)品。如果從機(jī)器上卸下了遮光罩進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，則必須將其重新安裝在相同的位置和方位，以確保紫外燈放置在了正確的位置和方向上。
遮光罩的第三個(gè)功能是有助于良好的空氣冷卻。一些遮光罩可能具有進(jìn)氣孔或百葉窗，以允許空氣進(jìn)入遮光罩內(nèi)部，來進(jìn)行燈具冷卻、基材冷卻和/或遮光罩冷卻。如果進(jìn)氣口被灰塵或污垢堵塞，則可能導(dǎo)致紫外燈、遮光罩和基材的溫度升高。結(jié)果可能是導(dǎo)致紫外燈表現(xiàn)不佳，燈具壽命變短或客戶基材過熱。定期采用刷子和真空來對遮光罩上的進(jìn)氣孔(或百葉窗)進(jìn)行清潔，或用干燥壓縮空氣吹干凈這些孔，應(yīng)該是例行預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃的一部分。
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