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激光加热固化替代紫外光固化的比较性分析

发布日期:2017-10-11

激光加热固化替代紫外光固化的比较性分析

     激光固化采取的加热固化原理,紫外灯采取的是光固化原理,于是二者的比较主要从工作效率、固化质量、工艺成本方面进行比较,但终究都可以归结到科技含量、制造成本方面的比较。
1、工艺所需胶水成本不一样。激光固化的胶水一般为普通的加热固化胶水,大多以环氧树脂胶水居多,价格较低;而uv胶水是专门添加了紫外线感光因子物质的特殊胶水,成本较高,市场价格一般为环氧胶水的10倍左右,价格相差巨大;这样采用加热固化的环氧树脂胶水的生产成本优势相当明显。
2、固化时间相差无几,都为快速固化。传统的加热固化类胶水的加热固化工艺一般采用红外线烤箱烘干,这一般需要一个小时以上的烘干时间,而采用激光点光源固化后,一般只需一分钟,这样就大大缩短加工时间,提高了生产效率;而工业生产中采用紫外胶水的一个主要原因就是因为紫外胶水能够实现快速固化,固化时间一般在20秒左右,也有超过一分钟的,这个要视具体胶水而定。从固化时间上比较,应该说紫外固化有优势,但是两者的差距已经不大,激光固化同样也属于快速固化的范畴。
3、激光固化设备一台可以多通道同时工作,适应于流水线批量生产。紫外线灯由于本身的技术特点限制,目前市场上一台设备能做到的光纤通道数为1-4个。而激光的技术特点,在实践应用中一台设备的光纤通道数我公司已经做到了25通道同时工作(理论上根据客户实际需求每台设备光纤通道数还可以做到更多),且生产过程中激光设备的每个光纤通道工作功率和性能表现得相当稳定。这样在生产流水线上,同样的机器大小,激光设备可以同时对25个甚至更多的胶点进行同时一次性完全固化;而紫外线灯一次性最多只能固化4个胶点。哪种技术设备的生产效率更高,更适应流水线生产是一目了然。
4、激光光束穿透胶水能力更强,更适合厚层胶水固化,固化质量更好。由于激光光束的穿透能力强,激光光束能量易吸收且集中。也就是说激光照射是胶水立体的全方位的吸收激光能量,被照射胶水能够快速的实现从内到外的均匀加热,均匀固化。而紫外线光的光束穿透能力明显弱于激光,光束属于冷光源,能量携带小,能量吸收能力也弱于激光。因此在对厚层的胶水进行固化时,深层的胶水感光效果会差,发生感光化学反应所需的少量必要能量不够充足,致使最终感光化学反应后的固化不彻底,出现表面粘干和内层胶水不固化的结果。而要对胶水实现从里到外的完全固化,则需要照射更长时间和更大功率,从而不能实现快速固化。
5、激光固化对于隐蔽胶水能够一次性完全固化,无须额外烤箱烘干工艺。由于激光加热固化是由于胶水吸收激光波长后而吸收其携带的能量后升温加热胶水,且激光光束穿透能力强,能量集中易吸收,因此对于物体隐蔽的胶水,可以通过胶水自身的热传导和激光强力的光束穿透物体能力对隐蔽胶水进行全方位的均匀加热后一次性快速完全固化。而紫外激光在这方面就存在很明显的技术缺陷,由于紫外灯照射是光固化原理,则物体隐蔽的胶水由于不能被照射到,因此就不能完成光固化,如要完全固化,需单独取件后大批量集中用红外线烤箱烘干,烤箱烘干时间一般在1小时以上,这实际上就是分为一个紫外灯预固化后再用烤箱烘干的热固化的两个固化工艺。这样的胶水既要含有固化光引发因子,又要含有热固化引发因子,会增加胶水的制造成本。这个过程还需要打断正常的生产流水流程,单独作业,既不符合现代生产流水线的工艺要求,也耗费大量时间,生产效率低下。
6、激光固化设备成本优势明显。紫外灯1-4通道的一台国产设备市场平均价格在2-3万元左右,进口设备在4-6万元左右;武汉凌云光电科技有限公司生产的25通道的激光加热固化设备按每台市场价格18万元左右,15通道按10万元左右;按通道数换算对比,紫外灯单个通道的平均成本在一万元以上,而激光的单个通道的市场价格在1万元以下,而且单台设备的通道数越多,价格成本优势越明显。直观比较,激光设备每个通道的平均成本比较优势还是相当明显的,这样就会达到少花钱多办事,办好事的效果。
7、半导体激光使用寿命更长,光束质量更稳定。半导体激光器的使用寿命至少在1-2万小时之间,而紫外灯的灯使用寿命一般在2500小时左右,这样工作时间长了,紫外灯的光束质量和功率会不稳定,要到期替换,但是紫外线灯成本很高,一般每只在3500元人民币左右,满负荷运作一年下来,紫外灯至少更换三次以上,而半导体激光一般在2年的期限内保证稳定工作,也就是说紫外线灯养护成本很高。
8、生产制造成本比较优势明显。以上我们讨论了激光相对于紫外线在胶水加热固化领域的几个比较优势,但最终都可以归结到制造成本的比较优势上来:胶水价格低可以节约原材料成本;能耗低可以节约能源成本;使用寿命长可以节约养护成本;一次性短时间完全固化可以提高生产效率;一台设备多通道工作可以节约固定资产成本,节约占地空间;生产流水线工作可以提高生产效率和质量;穿透力强,热敏效应小可以提高成品率;成品率提高可以节约原材料、人力成本和提高生产效率。等等这些最终会表现在激光技术应用的经济优势上来。