塗佈應用的UV固化技術
塗佈塗層固化的方式
塗佈的應用從早期傳統膠帶、標籤、特殊貼合到特殊膠帶、光學膜、導電膜、PI軟板膜，面板…..等等，都需要後段的固化製程。固化的方式也從早期的烤箱、烘箱等熱固化，發展到現在有光固化及複合式固化的製程。
傳統的熱固化就是利用溫度提高將膠水內的溶劑或水快速蒸發出來。因此熱固化有電熱和氣體加熱兩大類，電熱則有紅外線、電熱管、或搭配風扇等，氣體加熱是以可燃氣體產生熱的方式，不管哪一種方式主要就是要將膠材內的溶劑或水和固成分膠材分離出來(如下圖所示)。熱固化過程所使用的熱能是高耗能外，在熱固化過程中所析出的添加物，如：揮發性有機化合物(VOCs)，對人體易造成危害，對環境也會造成汙染。
UV光固化是屬於化學反應，利用UV光線與膠材內的成分產生反應而固化。UV膠材內有光起始劑，膠材單體和自由基，在未固化前彼此互不連結、當照射UV光後光啟始劑刺激自由基活化、接著單體與單體間碰撞產生鏈子單向交連、單體鏈子轉變成橫向連接聚合物鏈子，快速完成全面固化作用(如下圖所示)。且大部分的UV膠都是百分之百的固形物，在固化過程幾乎沒有溶劑或水的析出，所以可以減少對環境的污染。
UV光的波長與特性
下圖是光譜圖，將光線的整個波長以圖表示，由左至右是短波到長波，分為gamma波、X光波、UV光波、可視光波、紅外線、微波、輻射。可視光左邊的一段區域我們稱為UV光，以波長來說是在200~450nm的範圍，可細分成UVV(400~450um)、UVA(315~400um)、UVB(280~315um)、UVC(200~280um)。以固化的效果來說，200-400nm是UV固化最適合使用的波長範圍。整個UVA/UVB/UVC等波長都分布在這個範圍。可視光的波段(400~760um)不適合當UV固化光，對UV膠的保存非常不利，所以通常UV膠都會以不見光的容器保存。在光譜上，越往右邊波長越長、熱能也越高。
以應用面上來看，短波(UVB & UVC)的穿透力較弱，利於塗層的表乾，多適用於透明的原料，應用在較薄塗層的應用，如特殊UV膠帶、UV硬化表面塗層。長波段的UV光(UVA & UVV)具有較強的穿透力，利於深層固化，也可用在有色配方的UV膠，適合用在LOCA或偏光膜、聚光膜等表面有特殊成型需求的光學膜類。
在談UV固化時，除了波長外，還有二個要談的要素：光強與能量。
光強：是指UV燈照射到塗層表面上所得到UV光的強度。光強的單位是以每平方公分多少瓦來表示，即w/cm2 or mw/cm2 一般來說，功率越大光強越高，就像燈泡的瓦特數一樣。光強的值不會隨著照射越久而變大。光強是瞬間的強度(亮度)，無累積效果。
能量：UV能量單位以每平方公分上的焦耳或毫焦值來表示，即 J/ cm2 or mJ/ cm2 。能量就像照射太陽光，照越久接收的紫外線越多一樣，即單位面積上經過一定時間的UV數值，能量是可以經由累積而變多的的；時間越長意味著能量越多，能量的累積取決於燈的功率及數量，與時間/速度呈線性的關係。
UV固化設備的類型和比較
了解UV光的特性後，接下來要介紹有哪些的設備可以產生所需要的UV光。以塗佈應用來說，常見的UV固化設備有三種： LED UV、電極式UV、微波無極式UV。
LED UV： LED UV是由多個LED燈珠構成的光源，以極近照射距離使用，適合用於平整表面的工件上使用。LED UV燈的優點是消耗的能源小，使用壽命長，可快速連續開關；LED燈珠小，在燈具模組設計上緊湊。LED UV最大的缺點是只能輸出單一波段，以長波段為主(365nm~470nm)，短波段目前因技術上的限制，只開發出小光強小能量的產品和應用(如殺菌)，所以面對UV膠材需要UV短波或多個波段固化時，有使用上的侷限。
電極式UV： 電極式燈泡的UV燈，類似燈泡一樣內部兩端有耐高溫的發光鎢絲，管內填充水銀等金屬以及惰性氣體，以高壓電激發點燈，讓其發出之光產生需要波長的UV光。電極式UV燈產生UV光的同時也會產生IR熱能，須配合水冷或氣冷的冷卻設備。電極式UV可產生多波段UV光，在機構設計及控制上簡單，但燈管壽命短(約1,000~1,200小時)，啟動時需有幾分鐘待機時間，不適合頻繁的開關機；另外電極式UV設備產生的能量中，大多為紅外線(約43%)，紫外線能量占比較低(約18.5%)，而紅外線會產生大量熱能，即使使用冷卻設備，對於膠材及塗佈的基材也是一項考驗。
微波無極UV： 微波式UV式利用磁控管觸發UV燈管，以微波的方式，可立即開機啟動；相較電極式UV的燈管設計，微波UV燈管少了兩端的電極線路，燈管更換時更為簡單方便。微波UV的優點是可產生多波段且高UV能量的光，產生的IR熱能也較電極是UV低。無極UV燈管壽命長(約6,000~8,000小時)；啟動後可立即使用，不須待機時間。對於高產速、低保養維護成本、生產穩定的生產要求，微波無極UV是最佳的選擇。
微波無極式UV燈在塗佈應用的優勢
功率強度高：最高可達600w/inch2 (240w/cm2)。功率強度高就可提高生產速度，增加產能。
模組化設計：每組燈10英吋長，多種光譜的燈管可任意選擇使用，產線可靈活規劃，擴充變換容易，在寬幅薄膜上的塗佈上可用併排方式達到製程要求。產線設計可依製程需求設計採取「上照」、「下照」或「側照」，如果是不規則外觀的工件，利用特殊安裝角度和反射片折射達到360度的UV照射效果。
燈管壽命長：壽命長意味著可減少更換保養的時間，減少停機就能增加產能。Nordson保證H燈使用8,000小時。
點燈速度快：微波UV燈開啟即可生產，產線停止時可完全關閉UV燈，不會因再次啟動而等待，影響產能；且反覆開關對燈管壽命無影響。
與產線連線自動調整輸出功率：能量輸出與產線速度連結，依產線速度調整輸出功率，達到最佳固化效果，防止過熱或能量過多或不足產生的問題，確保產品品質的穩定度。
Nordson微波無極UV設備的特點：
模組化的設計及擴充的靈活性 Nordson微波無極式UV燈頭固定250mm寬，搭配固定規格的主機電源控制器，可依製程需求橫向併排或縱向擴充。 微波UV燈根據不同應用的波長需求，選擇適合的燈管；常見的有水銀(汞)、鐵、鎵、銦等種類。使用者可以在同一套系統中更換不同形式的燈管，以因應不同產品的需求。
特殊反射片達到高UV能量低熱能 一般常見的是金屬的反射片，可一定程度的將UV光反射到需要的平面角度上，但過濾IR的效果普遍不佳，部分廠牌的反射片使用特殊專利的鍍膜石英玻璃，除了增加反射效果外，更讓我們不想要的IR紅外線光可以穿透到風扇散熱層，達到比一般金屬反射片更低溫的效果。Nordson專利特殊設計的玻璃反光片，為雙面塗層的硼矽酸鹽玻璃，比金屬電鍍的設計可提升20-25%的冷卻效果。在UV波段上，可達95%的反射率，UV能量可反射利用在產品固化上；在長波段紅外線上(580nm)，只有10%反射率，可將大多數IR熱能排除，達到冷卻的效果。在反射片上的設計，一般金屬反射片的焦距都是設計單一的功能；Nordson 在反射片上有「2.1”聚焦型」、「3.1”聚焦型」及「直射型」三種，可依製程對照射區域、光強、溫度等需求選擇最適合的反射片。
全不鏽鋼UV燈箱設計 Nordson微波UV是模組化設計，採全不鏽鋼設計，可避免氧化物及氣化粉塵的產生，避免對固化模的汙染；微波UV燈可達到100等級潔淨室(無塵室)的要求，UV燈更加持久耐用。
總結
選擇適合的UV固化設備，須根據膠材塗佈的厚度、需要的波長範圍、能量的大小、生產線速度的要求、來決定UV固化設備類型、UV燈的功率、數量、反光片的設計，也要考慮到供應商的能力與信譽，才能提升產品品質、增加生產效率。