Bei der UV-Härtung wird eine photochemische Reaktion einer UV-härtbaren Lösung (wie Tinten, Beschichtungen oder Klebstoffe) durch UV-Licht ausgelöst, die zur Polymerisation der Lösung führt. Die UV-Härtung (oder Photopolymerisation) ist ein Prozess, der in der Regel sehr schnell und in manchen Anwendungen praktisch augenblicklich abläuft. Daher ist diese Technologie ideal geeignet und effizient für Hochgeschwindigkeitsproduktionsprozesse.
Was ist eine UV-härtbare Beschichtung?
Die Hauptbestandteile einer UV-härtbaren Lösung sind Oligomere, Monomere, Additive wie Farbpigmente und Photoinitiatoren. Die Oligomere sorgen normalerweise für die physikalischen Eigenschaften des UV-gehärteten Polymers, wie Härte und Flexibilität oder Kratz- und Abriebfestigkeit. Das Monomer wird im Allgemeinen als Vernetzungsmittel zugegeben, um die für die Anwendung geeignete Viskosität der UV-härtbaren Lösung einzustellen. Der Photoinitiator ist ein wichtiger Bestandteil, der normalerweise nur wenige Prozent der Lösung ausmacht. Die Komponente absorbiert das UV-Licht und erzeugt freie Radikale, die eine Vernetzung der Monomere und Oligomere ermöglichen, um sie in ihren gehärteten polymerisierten Zustand zu überführen.
Was ist UV-Licht?
Ultraviolettes Licht (UV) ist eine Art Strahlungsenergie, die im elektromagnetischen (EM) Spektrum zwischen sichtbarem Licht und Röntgenstrahlen auftritt. Es hat eine kürzere Wellenlänge als sichtbares Licht, aber eine höhere Energie (oder Frequenz).
- Wellenlänge = Abstand zwischen 2 Spitzen, gemessen in Nanometern.
- Frequenz = Anzahl der Wellen im Zeitverlauf, gemessen pro Sekunde oder Hz.
- Kurze Wellenlänge = hochfrequente Wellenlängen vergehen in kürzerer Zeit
- Lange Wellenlänge = Wellenlängen mit niedrigerer Frequenz benötigen länger
Das EM-Spektrum besteht aus sieben Bereichen, basierend auf Wellenlänge und Frequenz/Energie.
Erfahren Sie mehr über UV-Licht
UV-Härtung Systeme und Techniken
Das komplette UV-Härtungssystem umfasst ein UV-Lampengehäuse, ein Netzteil (bzw. ein Vorschaltgerät bei Bogenlampen), Kühlgebläse und einen Kabelsatz zum Anschluss des Netzteils an die Lampe. Das Lampengehäuse enthält die UV-Lampe mit einem gekrümmten Reflektor, der die Lampe typischerweise zu 50–70 % umschließt. Seine Krümmung dient dazu, das UV-Licht entweder für eine geringe Bestrahlungsstärke auf das Substrat zu bündeln und zu reflektieren oder für eine hohe Spitzenbestrahlungsstärke zu fokussieren und zu reflektieren.
- Hohe Spitzenbestrahlungsstärke: Führt zu einer schnelleren Aushärtung und einer größeren Aushärtungstiefe der UV-Tinte, Beschichtung oder Klebstoffschicht. Eine höhere Spitzenbestrahlungsstärke bedeutet, dass mehr UV-Lichtphotonen die Oberfläche bombardieren, was eine bessere Haftung und Durchhärtungstiefe gewährleistet.
Zu den Arten von UV-Systemen
Mitteldruck-Quecksilberdampflampen erzeugen UV-Licht für industrielle UV-Härtungsprozesse im Produktionsmaßstab. Historisch gesehen sind der Industriestandard für Mitteldruck-Quecksilberdampf-UV-Lampen, die heute verwendet werden, Bogenlampen und mikrowellenbetriebene elektrodenlose UV-Lampen. Die Wahl zwischen diesen beiden Systemen hängt weitgehend von den Endanforderungen ab. Miltec ist das einzige Unternehmen, das Lichtbogen- und Mikrowellen-UV-Systeme anbietet. Unsere Experten können Ihnen dabei helfen, die beste Lösung für Ihre Anwendung zu finden.
Arc UV-System
Eine Bogenlampe besteht aus einer röhrenförmigen Quarzglasröhre mit je einer Elektrode an jedem Ende, die typischerweise ein Gemisch aus Quecksilber und Edelgas enthält. Wird eine elektrische Entladung von den Elektroden im Inneren der Röhre direkt an das Quecksilber angelegt, wird dieses in einen Plasmazustand versetzt, der Licht im gesamten UV-Spektralbereich abstrahlt.
Mikrowellengeschirr UV-System
Die mikrowellenbetriebene, elektrodenlose UV-Lampe besteht ebenfalls aus einem Quarzrohr, das Quecksilber und ein Edelgas enthält. Sie wird durch Zufuhr von Mikrowellenenergie betrieben, wodurch das Quecksilber zu einem Plasma angeregt wird, das UV-Licht erzeugt.
Vorteile der Arc LamP
•Kundenspezifische Lampenlängen
• Weniger Verschleißteile
Vorteile der Mikrowellenbetrieben
• Längere Lebensdauer der Glühbirne
• Keine Rollläden erforderlich
Geschichte des Aushärtens
Vor der UV-Härtungstechnologie wurden zum Trocknen von Farben, Beschichtungen und Klebstoffen üblicherweise große Thermoöfen oder Heißlufttrockner verwendet. Die thermische Trocknung stellt Produktionsanlagen und die Umwelt vor Herausforderungen. Bei der thermischen Trocknung werden in der Regel VOCs und HAPS in die Atmosphäre abgegeben, was bei Menschen, die diesen Schadstoffen ausgesetzt sind, zu gesundheitlichen Problemen führen kann. Darüber hinaus beansprucht die thermische Trocknung normalerweise viel Platz in einer Produktionsfabrik, was für den Anwender mit Kosten verbunden ist. Große Thermoöfen sind zudem kostspielig im Betrieb und in der Wartung.
Vorteile der Aushärtung mit UV-Licht
- Schnellere Aushärtungsgeschwindigkeiten: Im Vergleich zu thermischen Trocknungsverfahren.
- Energy Efficient: Verbraucht weniger Energie als thermisches Trocknen.
- Umweltfreundlich: UV-härtbare Lösungen bestehen typischerweise zu 100 % aus Feststoffen, wodurch die Notwendigkeit von Lösungsmittelrückgewinnungssystemen entfällt.
- Platzsparend: UV-Lampen benötigen weniger Stellfläche als Thermoöfen.
- Höherwertige Produkte: Führt zu klareren Druckmaterialien.
Branchen
Die UV-Härtung kann in nahezu jeder Anwendung eingesetzt werden, bei der eine Beschichtung oder Tinte auf ein Produkt aufgetragen wird, um die physikalischen Eigenschaften des Produkts zu verbessern oder das Produkt zu dekorieren und seine Ästhetik zu verbessern. Es kann für Produkte in flacher Blattform oder in 3D-Formen verwendet werden. Einige typische UV-Anwendungen sind wie folgt:
Flaschen- und Becherdruck
Kunststoffe
