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光固化技术“中国方案”胜出,油墨、涂料、油漆等都有此需求

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光固化技术“中国方案”胜出,油墨、涂料、油漆等都有此需求

发布日期:2017-09-21 作者: 点击:

        几家国际光纤巨头企业在小规模使用该系统后,近三年共新增产值18.4亿元,新增利润达3亿元。

        光固化,一个陌生的名词。简单来说,就是在工业生产中通过光照,加速将涂层由液态转化为固态的过程,这在光纤产业中尤为重要。不久前,上海专家全新研发的紫外光LED“中国方案”,在与国外产品PK中,以优良性能胜出。据悉,这一创新突破不仅将使光纤行业制造实现飞跃发展,也有望推动其他产业变革。在即将召开的第18届中国国际工业博览会高校展区中,它将一展真容。

以1/5能耗实现2倍辐射照度

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        一秒30米,一分钟1800米,这是一般光纤制造过程中,原料石英棒高温熔化后快速拉丝的速度,此后涂覆的一层涂料,急需通过紫外光照来快速固化,形成保护性质的涂层,从液态变成固态,生动地说,就是“晒干”。在这一速度要求下,光的亮度,以及设备使用持久性,成为全球相关领域学者攻关的目标。过去,微波中压汞灯是常用于光纤拉丝塔的固化装置。

        然而这一传统光源存在诸多弊端,不仅耗能很高,其发生微波的磁控管在工作时会散发大量的热。同时,其所能达到的辐射效率也很低。根据光谱测试,中压汞灯发出的光线中对固化有用的紫外光仅有10%左右,可见光20%,发热量达到70%。显然,微波中压汞灯的固化效率难以满足光纤行业日益增长的生产需求,也与时下倡导经济环保的理念相悖。

        针对传统工艺中的各类问题,复旦大学电光源研究所副所长、信息科学与工程学院教授张善端及其团队,采用紫外LED光源,研发出更为高效的紫外光固化系统,以1/5能耗实现2倍辐射照度、1.6倍的拉丝速度。除了降低能耗的特点外,传统设备只有6000小时的寿命,而这套系统则将使用寿命延长到了3万小时。经过一年多持续运行,几乎没有光衰,光电参数依然保持出厂状态。此外,根据光谱显示,紫外LED在针对光纤涂料固化的365至385纳米波段上,能量非常集中,相比于中压汞灯对固化更为有利。

        二赴工博会,稳固全球第一地位

        解放日报·上观新闻记者获悉,原来张教授的这一成果雏形,在3年前的工博会上早早亮过相。当时的紫外LED光源能实现每平方厘米200瓦的功率密度,已经达到了全球领先水准。然而那只是一次初步尝试,经过几年来的持续探索,他们不断将LED技术推向新的高峰。今年工博会,这套针对光纤拉丝塔的紫外LED光固化系统,已将最高封装功率密度提升至每平方厘米700瓦,稳固了全球第一的技术地位。对此,张善端挺骄傲的,他说:“我们掌握了光纤拉丝塔核心技术之一的光纤固化炉技术,这是中国的解决方案。”

        光纤拉丝塔用高效紫外LED光固化系统。

        据了解,小小一个光固化系统,凝聚6项专利创新,封装功率密度的提升仅是其中之一。原来,行业常见的紫外LED芯片最高只能经受每平方毫米1安培的电流密度,而由上海专家特别设计定制的LED芯片,则能将这个承受上限提高到每平方毫米4.5安培。通常情况下,电流不断提高时,发出的热量占比更高,导致辐射效率下降的同时还会使得器件快速老化。而团队创新的封装方法能够有效散热,将光源的芯片控制在合理的温度范围内,改善辐射效率,保持安全高效的工作状态,进一步提高了功率密度。

        从光纤生产,到千家万户

        当前测算表明,在这项技术的助力下,保持同等的系统输入功率,光纤拉丝塔的拉丝速度能够增加近67%,达到每分钟3000米的惊人速度。如今,只需两个拉丝塔就可以获得原本3个拉丝塔的产量。

数据显示,几家国际光纤巨头企业在小规模使用该系统后,近三年共新增产值18.4亿元,新增利润达3亿元,并且节电402万千瓦时,节电效益折算443万元,还减排二氧化碳0.4万吨。在业界看来,这套光纤拉丝塔用紫外LED光固化系统对于光纤行业的生产制造是一项重大突破,将有力推动光固化设备的革新。

        虽然“光固化”对大部分人而言有些陌生,但每个人的日常生活都与油墨、涂料、油漆等息息相关,都存在光固化需求。在张善端看来,紫外LED光固化系统在光纤行业的应用只是它形成的第一次行业突破,凭借其高质高效、节能环保、安全长久的优势,这套技术以后将无所不在。“我们喜欢难题,难题意味着有门槛,不可能被快速复制。现在要做到推出一代、研发一代、预研一代,不断为光固化行业提供新的技术和装备。”张善端这样描述研发理念。

       济南现代装饰油墨有限公司成立于1997年,是一家专业研发、生产各种液体油墨的科技企业。工厂占地面积22000m2,一期建筑面积4000m2,其中实验室200m2;现有主要生产设备砂磨机20台,年生产油墨2000吨左右。公司董事长是国内知名的油墨专家,是国内装饰纸油墨的开拓者。公司借鉴英国和澳大利亚的现代油墨工艺技术,结合国内印刷市场需求,选择高档原材料生产不同类型的凹版、柔性版以及丝网版油墨,重点生产不同类型的水性装饰纸油墨,用于高档家具的装饰板材、木地板及塑料薄膜等,家具、汽车内饰吸塑包覆塑料薄膜等。

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