生活中的每一个行动都涉及一个权衡:以一个利益为代价获得另一个利益,以最好地满足当前情况的需要。当情况涉及到大量的粘接,密封或密封,制造商依赖于uv固化粘合剂,因为他们允许按需和快速固化(1到5秒后光暴露)。

然而,这些粘合剂(丙烯酸、硅酮和环氧)需要透明的基材才能正确粘合,它们的成本远远高于通过其他方法固化的粘合剂。然而,几十年来,许多行业的无数制造商都愉快地做出了这种取舍。在可预见的未来,将有更多的公司这样做。然而,不同的是,工程师可能会使用硅树脂或环氧树脂的紫外线固化粘合剂,而不是丙烯酸基的。

Novagard Solutions专业产品副总裁Doug McKinzie说:“虽然我们在过去十年左右的时间里生产了uv固化硅树脂,但在过去的三年中,我们不得不加大销售力度,以满足市场需求。”“我们的紫外线固化硅树脂销量在过去几年里增长了50%。这将有所减少,但我们仍预计未来几年将有良好的增长。”

UV-Cure硅氧烷的最大用户是汽车OEM,第1层和第2层供应商。一级2供应商使用Loctite Si 5031密封胶来自Henkel Corp.的储物终端,用于电子制动控制模块和轮胎压力传感器。该公司还使用Loctite Si 5039在每个模块的周边围绕每个模块的周边形成UV固化的硅胶垫圈。Henkel Applications Engineering Manager Mill Brown表示,两种产品含有荧光染料,以帮助验证在最终检查期间的粘合性存在。

然后,这个组件被送到一级供应商,插入额外的内部组件,并将PCB连接到终端。一个盖子放置在周边垫圈上,在最终组装上创建一个环境紧密密封。

紫外光固化环氧胶粘剂也经常用于汽车和消费电子应用。其中一个原因是,这些粘合剂,像硅树脂一样,是专门为匹配LED光源的波长(320到550纳米)而配制的,所以制造商得到了LED照明的所有好处,比如长寿命,有限的热量和灵活的配置。另一个原因是UV固化的资本成本较低,因此公司更容易升级到这种技术。

赢得两个配方

快速固化只是uv固化有机硅和环氧树脂提供的几个好处之一。制造商也喜欢产品是单组份的(通常),无溶剂(导致低VOC排放),光学清晰,允许在开启时间精确定位,可以手动或自动分配和固化,使用小占地面积的设备,很容易集成到装配线。

两种类型的粘合剂在20世纪70年代末到20世纪70年代初到20世纪80年代初 - 但具有不同的固化化学品。硅氧烷经历热自由基,而环氧树脂固化。

每种有机硅粘合剂配制用对UV光敏感的光引发剂。当暴露于正确波长和强度的光线时,光引发剂分解成自由基,引发单体链的形成。在许多传播步骤之后,链在几秒钟内聚合并完全固化。

环氧胶粘剂也具有光引发剂,但当暴露在正确的辐射波长下时,它会转化为强酸。这种酸使环氧树脂发生链转移聚合反应。

紫外线固化硅氧烷进出单一和双固化配方,可流动(最多5,000厘泊[CPS])或触变性(100,000至300,000cps)。产品类型包括粘合剂,保形涂层和固化和耐垫圈。

双固化产品最初使用紫外光进行固化,但需要二级机制才能完全固化。它们经常用于盆栽应用或部分阴影区域由于高组件在一边。环境湿热是最常见的次生机制。最终治愈需要长达72小时。

“因为硅树脂是弹性材料,所以它在零下60到200摄氏度的温度下仍然保持柔软和柔韧,”麦肯锡说。此外,它能很好地粘接各种基材,包括玻璃、金属和各种塑料。”

硅胶还提供高伸长率,低收缩,长久性,可作为非危害材料设置。此外,它还通过屏蔽湿度和环境压力来提供良好的热管理。材料的底片包括低拉伸强度(通常小于500psi)和夹持表面而不与它们进行化学相互作用。

Novagard公司的RTV 800-260是一种用于pcb的UV双固化硅胶保形涂层。它是万能的,足以用于盆栽汽车传感器和灯泡,并密封条形码扫描仪和相机光学。这种单组分材料具有足够的流动性(2,000至5,000 cps),可以与喷淋阀一起使用,它还包含紫外线示踪剂,以简化部件检查。水分是次要的固化机制。固化后的涂层具有100%的伸长率和100 psi的抗拉强度。

Loctite SI 5031是一种硅酮密封胶,可以很容易地流动到密封、灌封和封装应用的部件上。当暴露在紫外线或高功率可见光光源下时,单部分材料在20秒或更少的时间内治愈无粘。一旦固化,它是一种半透明(不黄变),中等强度和弹性橡胶密封胶,耐潮湿,腐蚀,和极端天气和温度。它经常用于罐连接器在汽车和电子应用。

环氧树脂具有高强度、低收缩率、低毒性和优异的耐油、流体和化学品性能。一些产品设计在固化过程中抑制氧气,使表面无粘性或粘性。缺点是,它们更硬,更脆,不能像硅树脂那样粘合。此外,它们在150摄氏度以上的温度下开始降解。

一份和两份环氧粘合剂可用于粘度高达50,000 cps的组装应用。部分粘合剂通过阳离子聚合在几秒钟内固化。但是,两部分配方在最初的紫外线照射下变成凝胶状,在室温下通过阴影固化完成聚合。后一个过程可以持续好几天,因为生成的酸在溶液中有很长的活动寿命。

DELO工业胶粘剂有限责任公司总裁Torsten Uske说:“创建定制的uv固化环氧树脂对我们来说是非常常见的。”该公司也生产标准的uv固化环氧树脂。“客户复杂的设计要求不断推动我们为粘合剂添加更多的功能。”

一些一级汽车制造商使用delo - katibond 45952环氧粘合剂将装饰元素连接到仪表盘上,将镜子连接到用于平视透明显示器的塑料框架上,将PBT塑料外壳连接到用于挡风玻璃湿度计的pcb上。乳白色的荧光,双固化触变胶粘剂使用专利的预活化过程来粘合不透明的组件。被粘接的表面必须干燥,没有灰尘、油脂、油和其他污染物。

单组分UV固化60-7170环氧树脂来自环氧树脂等,被设计用于粘合剂,涂层或封装。清澈的水,防潮和耐化学,产品将固化在厚度达0.75英寸。另一个独特而重要的特性是该产品能够治愈阴影区域。一旦暴露在紫外线下,它会在没有光线的情况下继续固化。

环氧树脂等公司的技术销售总监Al DeSisto说,环氧树脂能很好地与金属、塑料、纸张和陶瓷结合。它也可以热固化作为二次固化操作。环氧树脂不受氧的影响,固化后表面坚硬、光滑、有光泽。UV Cure 60-7155是60-7170的较低粘度(1,000 cps)版本。

做出明智的选择

“当我们来我们来购买紫外线胶粘剂时,我们向最终用户提出很多问题,因为每个应用都是独一无二的,”Desisto解释道。“对于初学者,我们需要知道将使用环氧材料的位置,每个周期将使用多少,以及如何应用。”

这是重要的,因为紫外线固化环氧树脂和硅氧烷不便宜。例如,在大批量运行中使用这些材料在大型PCB上可能不经济。

“在推荐紫外线治疗时,需要迅速解决价格问题
产品,“McKinzie说。“典型的紫外线固化有机硅粘合剂的价格为标准硅氧烷的五倍,两倍的标准环氧粘合剂的两倍多。这就是为什么紫外线固化产品几乎总是占据数百万份的少量。“

DeSisto说,他的客户包括少量和大量使用uv固化材料的用户,这些材料可以人工应用于产品,也可以通过全自动设备应用于产品。然而,无论产量如何,他总是与最终用户讨论固化材料将受到的应力类型,包括剪切、拉伸、解理和剥离。

最佳部分键合需要一个衬底是透明的,因此UV光完全覆盖了接头界面。这就是为什么这些粘合剂与具有透明塑料或玻璃特征的部件广泛使用。

麦金齐说:“制造商应该诚实地告知他们的uv固化知识水平,以及如果应用程序涉及任何阴影。”“假设一家公司决定使用直固化保形涂层进行电子灌封应用。如果有阴影,涂层可能会在没有固化的情况下渗入某些组件。真正需要的是一种双重固化涂层。”

基质和环境条件也很重要,Brown说。如果在应用过程中基材表面有任何可能的污染,以及基材类型、最终组件的温度范围和固化后的所有环境条件,工程师需要告诉他们的供应商。

“制造商在寻找最佳紫外线解决方案之前确定所有应用要求,”Uske总结了。“技术和处理因素,如固化速度,材料对基板相互作用,材料应力和老化要求,以及仔细考虑分配方法。”

在等式中添加设备

紫外光固化胶粘剂需要特殊的设备来进行适当的固化,但在标准的时间-压力和正向位移系统下工作良好,只要所有浸湿部分(塑料或金属)与胶粘剂兼容,并且所有塑料组件阻挡紫外光。

诺信EFD地区销售经理汤姆•穆奇诺(Tom Muccino)表示:“喷射阀越来越多地被用于紫外光固化材料。”“它们在不接触基片的情况下,以每秒1000到1500个点的速度分布。”

几年前,诺信公司推出了PICO Pµlse阀,它能够重复分配小到0.5纳升的微粒,连续高达1000赫兹。非接触式阀门的模块化设计使其能够将低粘度或高粘度流体喷射到任何表面,包括不均匀和难以到达的基片。可互换的部件增加了阀门的通用性。穆奇诺说,这种阀门的用户包括机械制造商、医疗设备制造商和消费电子产品制造商。