光固化胶粘剂在适当波长和强度的紫外线(UV)或可见光照射下硬化。与其他化学胶粘剂相比，光固化胶粘剂具有许多独特的加工优势。这些材料在几秒钟内完全固化，将工作过程最小化。他们的能力固化命令在室温使他们理想的粘结部分，必须在固化前对齐。光固化胶粘剂不含溶剂，使用寿命也没有限制。与传统的热固化炉相比，固化这些材料所需的设备需要的空间和能量要少得多。
要使粘合剂对紫外线或可见光起反应，配方中必须含有一种称为光引发剂的化学物质。从适当的光源发出的光使光引发剂碎裂成活性物质，引发快速固化过程。根据定义，紫外光是电磁波谱40到400纳米的区域，而可见光是400到大约800纳米的区域。
当为特定的应用选择最合适的固化设备时，制造商必须考虑光的辐照度和总光能。光辐照度测量的是在给定的曝光时刻能量传递到粘合剂的速率。对于光固化光谱的特定波长或区域，它通常以瓦特每平方厘米为单位进行报告。瓦特是焦耳每秒，或者能量随时间的变化。
总能量是随时间传递给粘合剂的总光能的量度。它是典型的报告焦耳每平方厘米为一个给定的波长或区域的光谱。将胶样长时间暴露在低辐照度下与将胶样短时间暴露在高辐照度下所提供的总能量相同。然而，在这两种情况下，胶粘剂的固化程度和性能特性可能会有很大的不同。
到达粘合剂的光的辐照度或强度越高，粘合剂固化的速度和深度就越快。相反，当光的辐照度降低时，治愈率减慢，最终治愈率下降。光辐照度在某些粘合剂(如光固化丙烯酸)获得无粘性表面方面也起着关键作用。这些材料有时会产生粘性表面，因为氧气会消耗光引发剂分解时形成的活性化学物质。在足够的光照下，产生足够多的活性化学物质使粘合剂变硬，即使有些化学物质已经被粘合剂表面的氧气消耗掉。
根据具体的配方和应用要求，可以用低，中和高辐照光源固化光固化粘合剂。通常，低辐照度产品在暴露于每平方厘米的25至30毫瓦的光辐照度下，而高强度辐照度粘合剂每平方厘米及以上需要80至100毫瓦的能量。申请的具体制造工艺，部分设计和最终使用性能要求确定组件是否最适合低辐照度粘合剂。此外，诸如传输支柱 - 零件，颜色，治疗深度，表面固化和速度要求的变量也会影响光固化操作的设计。
市场上有各种各样的光引发剂和光源。光源在其输出光谱方面变化 - 光谱的区域，其中它们具有最大的输出。光引发剂对光谱的不同区域的敏感性变化。为了最佳性能，应选择光源输出，并考虑到粘合剂的吸光度特性。随着光输出在较短波长下增加，例如在UV C区域，表面固化的速度将增加，而固化深度将减小。相反，随着光输出在较长波长的增加，朝向UV光谱的可见光端，在表面固化速度遭受时，固化深度将增加。
光固化设备
光固化设备可以通过两个特性来定义:光源本身和设备的部件处理能力。有些设备的部件在光源下是固定不动的。其他设备在固化过程中在光源下移动部件。根据应用要求，所有光源都可以安装在静态或移动设备中。有三种广泛的光源：现货固化系统，洪水系统和聚焦系统。
点固化系统对于将高能级光能聚焦到小区域是有用的。这些系统包括一盏被聚焦成光波导的灯。光波导是一个直径约0.5英寸、几英尺长的充液管，光能通过它到达部件。
洪水系统对照射大面积更有用，但它们产生较低的辐照度。它们由带有抛物型反射器的灯泡组成，该抛物面均匀地将光线分布在大型工作区域上，通常在8乘8英寸的范围内。
聚焦系统通过在灯泡下的光带中移动部件，通过移动部件照射高强度光的大区域。这些系统具有较高的输出灯泡，其在椭圆形反射器中保持，其传送聚焦在灯泡下方的非常高强度的光带。
虽然现货固化系统通常使用高压汞弧电灯泡和洪水固化系统通常使用金属卤化物灯泡，聚焦固化系统使用各种电灯泡。两种最流行的灯泡中的两个是中压汞弧灯和无电极灯。了解这两种类型的灯泡之间的差异对于选择正确的光源很重要。
配置类似，中压弧光灯、金属卤化物灯泡和高压汞弧灯泡由两端带有两个电极的石英管组成。在真空条件下，它们都含有少量汞。当灯点燃时，灯中的汞进入等离子体状态并发出紫外光。随着时间的推移，基于电极的灯泡的输出稳步下降，从而增加固化时间并降低固化深度。为了保持可接受的性能，必须定期更换这些灯泡，这增加了运行这些固化系统的成本。
无电极灯泡仅由一根石英管组成，石英管中充满了化学物质，这些化学物质通过磁控管的聚焦射频能量被激发到等离子体状态。由于没有可降解的电极，这些灯泡的输出随着时间的推移保持更一致，灯泡的寿命通常至少是含有灯泡的电极的两到三倍。因此，无电极固化系统更具成本效益。
对于大面积的养护，中压汞弧灯泡提供了长达72英寸的显著优势。由于无极灯泡的最大长度仅为10英寸，因此提供几个无极灯泡及其相关电源以照射大面积的成本可能会降低其更长寿命和更稳定输出所带来的经济效益。
在许多应用中，斑点固化或魔杖系统是优选的，因为它们在一个小面积中聚焦了非常高的光辐照度。这使得它们能够快速固化粘合剂而不使整个组件暴露于UV光。这种聚焦能力最大限度地减少了装配的热劣化的可能性，降低了空间要求，并减少了光源通风和屏蔽的需求。
随着传统的点固化系统的老化，需要越来越长的固化时间才能提供相同的总能量，从而降低生产率并增加生产成本。此外，峰值辐照度最终将下降到无法达到固化深度、表面固化和最低固化速度要求的程度。在这一点上，灯泡，通常占整个棒系统成本的5%到10%，将不得不更换。
从历史上看，具有较高光辐照度的魔杖系统具有比较低的动力装置更陡峭的劣化曲线。较高动力的魔杖系统放出大量的红外线（IR）能量，这可以降低光导，并导致其尖端的光辐照下降。过滤器通常放置在光源和光导之间，以最小化IR透射，但这些滤波器也可以随时间劣化，导致光输出下降。
由于点固化系统使用基于电极的灯，因此它们在历史上一直受到输出随时间减少的影响。为了解决这一问题，已经生产了功率较低的点状固化系统，随着时间的推移，该系统的性能降低。但是，它们不具有最大限度缩短粘合剂固化时间所需的高输出。已经使用了复杂的光固化系统，该系统随时间改变光位置以保持一致的输出，但这些设计增加了光固化装置的显著成本和复杂性，并且没有解决灯泡更换的成本问题。
光固化魔杖技术的最新发展已经提供了高功率的魔杖系统，具有显着改善的长期辐照度输出稠度。这些新系统改善了光固化处理的经济性，并简化了保持一致的光固化过程的任务。高能量魔杖系统提供了在制造环境中所需的高辐照度，但保持对鲁棒制造过程至关重要的一致光辐照度。
监测光照过程
通过定期监控和维护，轻型固化过程易于控制。监测光固化过程的关键是辐射计。该工具用于测量光源的辐照度，并且可提供各种配置，以满足不同的固化过程的需求。利用点固化系统，通常使用圆柱辐射计。点固化系统的尖端插入辐射计的末端以测量魔杖辐照度。辐射仪必须定期校准，通常每6个月按照制造商的说明定期校准。对于泛光或聚焦系统，可将圆盘形辐射计放置在输送机上，并在光源下通过。如果使用静态系统，辐射计可以放置在与零件相同的位置，以测量峰值辐照度和总能量。
为了维持光固化系统，通过精确测量和记录系统的辐照度和总能量，系统建立基线。在测量辐照时，应记录以下信息，以便将来可以成功重复测量：
- 所用辐射计的类型及其校正日期。为取得最一致的结果，未来所有读数均应使用同一辐射计，或至少使用同一型号的辐射计，因为不同型号的辐射计可能产生不同的结果。
- 正在拍摄测量的波长或紫外线区域。任何光源的输出曲线随波长而变化。
- 接触时间。为了实现相同的结果，如果正在使用输送机，将皮带速度和从光源的距离记录到皮带上。
- 使用的灯类型。不同的灯具具有不同的输出光谱。如果灯类型无意中改变，系统的固化特性可能会急剧地改变，即使某个波长的辐照读数不会改变。
- 辐射计相对于光源的位置。辐射计和光源之间的距离会显著影响辐照度。
- 辐射计相对于灯泡的位置，用于聚焦系统。直接在灯泡下的输出将远远大于距灯泡中心线几英寸的输出。如果可能，辐射计应放置在密切模仿光源下方的位置的位置。
故障诊断的过程
如果使用的灯是基于电极的，灯泡随时间的退化将是影响光固化性能的最重要因素。对于这些系统，确定将产生令人满意零件的最小辐照度。然后，一旦灯泡的输出降低到无法提供此水平的辐照度，请更换灯泡。在更改灯泡之前，检查系统的其他方面可能有助于减少输出。例如，在聚焦的系统上，来自工作环境的污染物可以积聚在反射器上，使得定期清洁重要。污染物的金属卤化物光源和固化区域之间的过滤玻璃也应该清除污染物。在斑点固化系统上，来自粘合剂的除气产品可能在圆锥尖端的薄层中积聚。定期清洁该尖端可以显着改善光输出。而且，光源光导和光源和光导之间的任何过滤器都可以降低。
如果光固化设备产生类似于工作基线的输出，但仍存在问题，必须考虑其他因素。检查粘合剂或涂层的保质期和储存条件，并从供应商中评估另一个批次，看看问题是否具体。还可以确定基板的UV光传输特性没有改变。例如，即使它们在外观上可能没有不同，不同级别的聚碳酸酯也可以急剧变化。
