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    UV-LED固化關鍵技術發展及未來趨勢分析
    時間: 2021-04-09 09:22 瀏覽次數:
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    UVLED固化指的是使用LED光來製造油墨,油漆,塗料,漿液和粘合劑之類的流體轉化為固體的方法不同於傳統的UV廣譜光固化技術。 水銀燈,即uv固化。 兩者的共同點是依靠光照射激發光引發劑,從而促進流體中所含的單體和預聚物通過聚合反應結合而形成硬化膜。
    UV-LED固化係統幾乎不產生熱量,適用於各種熱敏介質,例如塑料薄膜印刷基材。 與傳統的汞燈相比,UV-LED燈可節省2/3的能量。LED光源使用壽命是傳統UV光源的許多倍。UV-LED技術的另一個重要優點是UV-LED燈不需要預熱時間,可以根據需要隨時打開或關閉。 這些特征是綠色包裝和印刷新技術的典型代表之一。 本文總結了UV-LED固化技術的特點,並討論了其發展的關鍵技術問題和解決方案。
    UV-LED與傳統uv固化工藝的比較
    UV-LED固化工藝是從uv固化工藝發展而來的,與傳統的UV係統相比,UV-LED固化最多可減少70%的能耗 。 傳統的uv固化利用200?450nm的整個UV光譜,而UV-LED固化僅集中在很窄的UV光譜範圍內,通常為395?405nm。 盡管當前的某些UV-LED固化係統在365nm處固化,但大多數仍集中在395nm左右,這是UV-LED固化的常用波長。
    2008年,小森印刷公司在德國drupa展會啟動了H-UV係統。 它使用單一的uv燈頭和高感光度uv固化墨水來實現四色打印的即時固化。 海德堡發射了用於商業用途的drystar低能耗uv燈係統和軟包裝印刷,利用uv反射器來減少紫外燈熱量的輸出,UV燈中的特殊材料還消除了可產生臭氧的波長低於290nm的光。 高寶印刷公司還推出了drupa展會drupa展會上的varidryhruv係統,可以在80?200W / cm2之間靈活地調節能量輸出。
    表1是UV-led固化係統與傳統uv固化係統在技術特征方麵的比較。 從表1中可以看出,與傳統的uv固化係統相比,UV-led固化係統具有以下優點:
    (1)與uv固化相比,UV-LED僅需要其電耗的1/4,從而大大降低了能耗和二氧化碳排放量。(2)水銀燈的輻射水平很容易超過10W / cm2,用於表麵固化時容易產生熱量。 可以控製UV-LED的輻射能量,並且發熱量低。 適用於塑料薄膜和其他熱敏印刷材料的印刷熱。衝擊小,隻需要對印刷精度做些微調整即可。
    (3)UV-led光源組件的壽命約為uv光源元件壽命的12倍,大大減少了光源更換的頻率,並相應地減少了設備消耗。
    (4)可以立即打開或關閉UV-LED,而無需進行uv固化所需的預熱和冷卻時間,從而提高了工作效率。
    (5)UV-LED方法不產生臭氧,從而改善了工人的工作環境,消除了安裝捕獲和焚化設備消除臭氧危害的需要。
    (6)因為UV-LED光源設備和相關的支撐設備非常緊湊,所以安裝簡單,並且節省了空間。 從以上各種優點可以看出,UV-led固化係統不僅可以大大降低成本,而且可以減少環境汙染和能源消耗。
    UV-LED固化關鍵技術及其發展方向
    UV-LED固化技術起源於UV固化技術,主要涉及395nm固化光源和可在395nm光下固化的新材料係統。
    光固化設備方麵中,長波長(395nm)大功率輸出UV-led光源設備取得了很大的進步。2010年,Label Expo展出了10個UV-LED燈,一家英國公司推出了波長為395nm的LED係統,功率為12W / cm2,2013年Label Expo上展出了78個UV-LED器件,增加了8個。 次數。 此外,UV-LED的固化範圍也已從最初的單點固化擴展到今天的表麵固化,但是仍然沒有關於高效率,高功率,三維固化的報道。 目前,許多印刷設備已使用100%UV-LED固化技術。
    UV-LED釋放的能量可能已經等於或什至高於傳統uv固化燈泡釋放的能量。16W / cm2led固化係統已正式進入批量生產兩年,基本上滿足了最快固化速度的要求,而led光源的壽命超過20,000小時。 複旦大學的張山端團隊已開發出10kW大功率UVled固化係統,相關技術正在產業化。 大連海事大學的趙歡等人開發了一種陣列型UV-led光源,它可以靈活地調節照射表麵上的光功率密度分布,從而有可能有效地固化三維物體,並且需要一定量 時間進入實際應用。
    UV-LED點光源和麵光源設備已投入實際使用。 近年來,led光源在波長控製,光提取效率和大功率led光源散熱技術方麵一直在不斷提高。 因此,隨著led技術的發展和半導體技術的發展,高功率,三維可控的光強度,發射波長和光引發劑吸收波長的匹配,更簡單的結構成為其發展方向。在UV-LED光固化新材料方麵,2006年隻有少量油墨和UV-led技術兼容。Flint Group(屬於UltrakingXCURA品牌)選擇光引發劑來吸收較高波長的部分,並推出用於單張紙印刷和輪轉膠印的新型低能耗,UV-LED固化的高反應性油墨和塗料。 可以將這種油墨印刷在特定的無孔塗層或無塗層基材上。 油墨具有很高的反應性,不需要多個固化光源。
    到2013年,包括Sun Chemical,Agfa,Ruco,Marabu和其他公司在內的20多家油墨和材料供應商將支持和配置UV-LED油墨。 大量的材料供應商將他們的材料與UV-LED兼容視為賣點。 新的樹脂,單體預聚物光引發劑的出現使UV-led技術越來越廣泛地被使用。
    實際應用結果表明,UV-led固化係統可以增加顏料含量以獲得更鮮豔的色彩。 這對於擴大UV-LED固化技術的應用領域非常重要。 傳統的uv固化係統中固體粒子的容量相對較小,而UV-led固化係統具有較高的固體粒子容量,這表明可以向係統中添加更多的納米粒子,具有光,聲和電磁功能的納米粒子已大大擴展 他們的應用領域。
    目前,不僅墨水被廣泛用於UV-led技術,塗料和膠粘劑也被專門配置為UV-LED固化產品,印刷電路板(PCB),電子元件包裝也被UV-LED相應固化傳統uv固化。 以印刷電路板(PCB)曝光為例,采用掃描曝光法可以有效減小UV-led光源的尺寸和麵積,從而解決uvled的散熱問題。 此外,它還具有許多優點,例如光強分布均勻且穩定,設備成本低,並且所有性能均高於傳統的曝光工藝,完全可以滿足pcb曝光工藝的要求。
    在光固化新材料中,開發新的引發劑,單體預聚物固化體係,然後增加光固化反應活性。 采用UV-led固化係統添加光,聲,電和磁性功能納米材料,形成一種新型漿料,其中新的無機功能粉末分散在有機載體中。 將其與3D打印製造相結合將帶來更多的技術創新和更大的市場。
    UVLED市場的未來
    隨著UV-LED係統開發技術的成熟,UV-led固化係統變得越來越小,甚至變得便攜。UV-led光源設備和液體光固化係統(如油墨,油漆,塗料,漿糊等)創新的直接結果是降低了總體成本,並擴大了應用範圍。法國裏昂YoleDeveloppement公司在對UV-LED領域的研究中預測,由於擁有成本低,設備緊湊,環境友好的優勢,UV-LED芯片和封裝市場將大幅增長,達到2.7億個 到2021年美元。 近年來,UV-LED預計將占據全球uv設備,輔助設備和消耗品市場份額的1/3以上。
    UV-LED固化技術具有效率高,無VOC,無臭氧和汞排放,工藝溫度低和固體顆粒容量高的特點。 它將成為油墨,油漆,塗料,功能性漿料,電子元件包裝粘合劑,3d打印製造領域技術創新和市場的熱點。
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