UV-Härtung ist der Prozess, bei dem UV-Licht eine photochemische Reaktion einer UV-härtbaren Lösung (z. B. Tinten, Beschichtungen oder Klebstoffe) auslöst, die zur Polymerisation der Lösung führt. UV-Härtung (oder Photopolymerisation) ist ein Prozess, der im Allgemeinen sehr schnell und in einigen Anwendungen praktisch augenblicklich abläuft, wodurch diese Technologie ideal für Hochgeschwindigkeitsproduktionsprozesse geeignet und effizient ist. Die Hauptbestandteile einer UV-härtbaren Lösung sind Oligomere, Monomere, Additive wie Farbpigmente und Photoinitiatoren. Die Oligomere sorgen typischerweise für die physikalischen Eigenschaften des UV-gehärteten Polymers, wie z. B. Härte vs. Flexibilität oder Kratz- und Abriebfestigkeit. Das Monomer wird im Allgemeinen als Vernetzungsmittel zugesetzt, um die für das Auftragsverfahren geeignete Viskosität der UV-härtbaren Lösung einzustellen. Der Photoinitiator ist ein wichtiger Bestandteil und macht typischerweise nur wenige Prozent der Lösung aus. Die Komponente absorbiert das UV-Licht und erzeugt freie Radikale, die es den Monomeren und Oligomeren ermöglichen, miteinander zu vernetzen und in ihren gehärteten, polymerisierten Zustand überzugehen.
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 zwei Peaks, gemessen in Nanometern.
- Frequenz = Anzahl der Wellen im Zeitverlauf, gemessen pro Sekunde oder Hz.
- Kurze Wellenlänge = hochfrequente Wellenlängen passieren in kürzerer Zeit
- Lange Wellenlänge = Wellenlängen mit niedrigerer Frequenz benötigen länger zur Fertigstellung
Das EM-Spektrum besteht aus sieben Bereichen, basierend auf Wellenlänge und Frequenz/Energie.
Um mehr zu erfahren UV-Licht.
UV-Härtung Systeme und Techniken
Das Komplettes UV-System Dazu gehören eine UV-Lampengehäusebaugruppe, ein Netzteil (oder ein Vorschaltgerät im Fall einer Bogenlampe), Kühlgebläse und ein Kabelsatz zum Anschluss des Netzteils an die Lampe. Die Lampengehäusebaugruppe umfasst die UV-Lampe mit einem gebogenen Reflektor, der die UV-Lampe normalerweise zu 50–70 % umgibt und so gebogen ist, dass er das UV-Licht entweder reflektiert und in Richtung des Substrats bündelt, um eine Belichtung mit geringer Strahlungsintensität zu ermöglichen, oder um es zu reflektieren und fokussieren Sie das UV-Licht für eine hohe Spitzenbestrahlungsstärke.
Eine fokussierte UV-Lichtquelle, die eine hohe Spitzenbestrahlungsstärke erzeugt, führt zu einer schnelleren Aushärtung und einer größeren Aushärtungstiefe der UV-Tinte, -Beschichtung oder -Klebeschicht. Eine höhere Spitzenbestrahlungsstärke ermöglicht eine höhere Rate an UV-Lichtphotonen und damit insgesamt mehr UV-Lichtphotonen, die die obere Oberfläche der UV-härtbaren Lösung bombardieren, was dazu führt, dass eine größere Anzahl von Photonen in die Tiefe der Beschichtung eindringt, um eine zu gewährleisten Höherer Grad der „Durchhärtung“, der für eine gute Haftung der UV-gehärteten Tinte, Schicht oder des Klebstoffs auf dem Substrat entscheidend ist. Während sowohl Bogenlampen als auch mikrowellenbetriebene elektrodenlose UV-Lampen fokussierte (oder elliptisch geformte) Reflektorgeometrien verwenden, besteht einer der Hauptvorteile der mikrowellenbetriebenen elektrodenlosen UV-Lampe darin, dass sie von Natur aus eine höhere Spitzenbestrahlungsstärke als eine Bogenlampe erzeugt Der Durchmesser einer elektrodenlosen Glühbirne beträgt etwa die Hälfte des Durchmessers einer UV-Bogenlampe. Eine UV-Lampe mit kleinerem Durchmesser schränkt das Quecksilberplasma innerhalb der UV-Lampe auf einen kleineren Durchmesser ein, wodurch der elliptische Reflektor die Lichtphotonen schärfer und präziser auf die zweite Brennebene des Reflektors fokussieren und konzentrieren kann.
Typen von UV-Härtungssystemen
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
An Bogenlampe besteht aus einer Elektrode an jedem Ende einer röhrenförmigen Quarzlampe, die typischerweise eine Mischung aus Quecksilber und Edelgas enthält. Wenn eine elektrische Entladung von den Elektroden im Inneren der Röhrenlampe direkt auf das Quecksilber ausgeübt wird, regt diese das Quecksilber in einen Plasmazustand an, der Licht im gesamten UV-Spektralbereich abstrahlt.
Mikrowellengeschirr UV-System
Das Mikrowellenbetriebene elektrodenlose UV-Lampe besteht ebenfalls aus einem Quarzrohr, das Quecksilber und ein Edelgas enthält. Der Betrieb erfolgt durch die Einwirkung von Mikrowellenenergie auf die UV-Lampe, die das Quecksilber zu einem Plasma anregt, um UV-Licht zu erzeugen.
Vorteile Bogenlampe UV-Härtung
•Kundenspezifische Lampenlängen
• Weniger Verschleißteile
Vorteile Mikrowellenbetrieben UV-Härtung
• 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
•Deutlich schnellere Aushärtungsgeschwindigkeiten im Vergleich zu anderen vergleichbaren Technologien, wie z. B. thermischen Trocknungsverfahren.
• UV verbraucht viel weniger Energie als thermische Trocknungsmethoden und ist daher effizienter.
•Normalerweise bestehen UV-härtbare Lösungen zu 100 % aus Feststoffen, was diese Technologie zu einer umweltfreundlichen Technologie macht und den Bedarf an teuren Lösungsmittelrückgewinnungssystemen überflüssig macht.
•UV-Lampen benötigen viel weniger Stellfläche als herkömmliche Trocknungsmethoden. Ein typisches UV-System benötigt möglicherweise 5 bis 10 Fuß in Produktflussrichtung, während ein Thermoofen 100 bis 200 Fuß beanspruchen kann.
•UV-gehärtete Produkte können zu einer höheren Qualität führen, z. B. 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
