УФ-отверждение ( ультрафиолетовое отверждение ) - это процесс, при котором ультрафиолетовое излучение используется для инициирования фотохимической реакции, которая генерирует сшитую сеть полимеров . [1] УФ-отверждение подходит для печати , нанесения покрытий , декорирования, стереолитографии , а также для сборки различных продуктов и материалов. По сравнению с другими технологиями, отверждение УФ-энергией можно рассматривать как низкотемпературный, высокоскоростной процесс, не содержащий растворителей, поскольку отверждение происходит посредством прямой полимеризации, а не испарения . [2]Эта технология, впервые представленная в 1960-х годах, упростила и повысила уровень автоматизации во многих отраслях обрабатывающей промышленности. [3]
Приложения [ править ]
УФ-отверждение используется в тех случаях, когда требуется преобразование или сушка красок , клеев и покрытий . [4] Клей, отверждаемый УФ-излучением , стал быстродействующей заменой двухкомпонентных клеев, устраняя необходимость удаления растворителя, смешивания пропорций и потенциального срока службы. [5] Он используется в процессе трафаретной печати , где системы УФ-отверждения используются для полимеризации изображений на продуктах трафаретной печати, начиная от футболок и заканчивая трехмерными и цилиндрическими деталями. Он используется в отделке тонких инструментов (гитары, скрипки, гавайские гитары и т. Д.), В производстве бильярдных киев и в других отраслях деревообрабатывающей промышленности. [6]Печать УФ-отверждаемыми чернилами дает возможность печатать на самых разнообразных подложках, таких как пластик, [6] бумага, холст, стекло, металл, [7] пенопласт, плитка, пленки и многие другие материалы. [8]
Другие отрасли, которые используют УФ-отверждение, включают медицину, автомобили, косметику (например, искусственные ногти и гель-лак ), пищевая промышленность, наука, образование и искусство. [9] УФ-отверждаемые чернила соответствуют требованиям издательского сектора к разнообразной бумаге и картону. [10]
Преимущества УФ-отверждения [ править ]
Основное преимущество отверждения ультрафиолетом - это скорость, с которой материал может быть обработан. Ускорение стадии отверждения или сушки в процессе может уменьшить количество дефектов и ошибок за счет сокращения времени, в течение которого краска или покрытие остаются влажными. Это может повысить качество готового изделия и потенциально обеспечить большую согласованность. Еще одно преимущество сокращения времени производства состоит в том, что для хранения предметов, которые нельзя использовать до завершения этапа сушки, требуется меньше места.
Поскольку УФ-энергия уникальным образом взаимодействует со многими различными материалами, УФ-отверждение позволяет создавать продукты с характеристиками, недостижимыми другими способами. Это привело к тому, что УФ-отверждение стало фундаментальным во многих областях производства и технологий, где требуются изменения прочности, твердости, долговечности, химической стойкости и многих других свойств.
Типы УФ-отверждающих ламп [ править ]
Лампы среднего давления [ править ]
Ртутные лампы среднего давления исторически были отраслевым стандартом для отверждения продуктов ультрафиолетовым светом. Лампы работают, посылая электрический разряд, чтобы возбудить смесь ртути и благородных газов , образуя плазму. Когда ртуть достигает состояния плазмы, она излучает высокий спектральный выход в УФ-области электромагнитного спектра . Основные пики интенсивности света возникают в областях 240–270 нм и 350–380 нм. Эти интенсивные пики в сочетании с профилем поглощения фотоинициатора являются причиной быстрого отверждения материалов. Изменяя смесь в баллоне различными газами и галогенидами металлов., можно изменить распределение пиков по длине волны и изменить взаимодействие материалов.
Лампы среднего давления могут быть либо стандартными газоразрядными лампами, либо безэлектродными лампами , и обычно используют удлиненную колбу для излучения энергии. За счет использования оптических конструкций, таких как эллиптический или даже акустический отражатель , свет можно фокусировать или проецировать на большое расстояние. Эти лампы часто могут работать при температуре выше 900 градусов Цельсия и производить УФ-энергию более 10 Вт / см 2 .
Лампы низкого давления [ править ]
Ртутные лампы низкого давления генерируют в основном энергию УФС с длиной волны 254 нм и чаще всего используются для дезинфекции . Работая при более низких температурах и с меньшим напряжением, чем лампы среднего давления, они, как и все источники ультрафиолетового излучения , требуют экранирования при работе для предотвращения чрезмерного воздействия на кожу и глаза.
УФ-светодиоды [ править ]
С момента разработки светодиодов из нитрида алюминия-галлия в начале 2000-х годов, технология УФ-светодиодов демонстрирует устойчивый рост на рынке УФ-отверждения. Наиболее эффективно генерируя энергию в диапазоне длин волн 365-405 нм 'UVA', постоянные технологические достижения позволили повысить электрический КПД УФ-светодиодов, а также значительно увеличить выходную мощность. Благодаря преимуществам работы при более низких температурах и отсутствию опасной ртути [11] УФ-светодиоды заменили лампы среднего давления во многих областях применения. Основные ограничения включают трудности в разработке оптики для отверждения сложных трехмерных объектов и низкую эффективность генерации энергии с более низкой длиной волны, хотя разработки продолжаются.
См. Также [ править ]
- УФ-стабилизаторы в пластмассах
- Погодные испытания полимеров
- Бактерицидная лампа
Ссылки [ править ]
- ^ Кэрролл, Грегори Т .; Триплтт, Л. Девон; Москателли, Альберто; Коберштейн, Джеффри Т .; Турро, Николас Дж. (2011-04-20). «Фотогенерация желатиновых сетей из уже существующих полимеров» (PDF) . Журнал прикладной науки о полимерах . 122 : 168–174. DOI : 10.1002 / app.34133 . Проверено 20 января 2018 года .
- ^ Стоу, Ричард В. (1996-11-08). «Мощные УФ-лампы для промышленного УФ-отверждения». Труды ШПИ . 2831 : 208–219. DOI : 10.1117 / 12.257198 .
- ^ Папас, Питер С., изд. (1978). УФ-отверждение: наука и техника . 2 . ISBN корпорации Technology Marketing Corp. 0936840080.
- ^ «Преимущества УФ-красок и отверждение» . paperandprint.com . Публикации Whitmar . Проверено 20 января 2018 года .
- ^ Салерни Маротта, Кристина. «Достижения в технологии клея светового отверждения» (PDF) . Хенкель . Проверено 20 января 2018 года .
- ^ a b Сомия, Шигеюки, изд. (2003). Справочник по современной керамике: материалы, применение, обработка и свойства (2-е изд.). Академическая пресса. ISBN 978-0-12-385469-8. Проверено 21 января 2018 г. - через Google Книги.
- ^ "Белые алюминиевые металлические отпечатки HD" . canvasndecor.ca . Проверено 21 января 2018 .
- ^ "Что такое УФ-отверждение?" . Чернила для стрелок . Проверено 27 октября, 2016 .
- ^ Ходж, Стейси (8 апреля 2016). «Светодиодная технология отверждения покрытий» . Покрытие мира . Проверено 20 января 2018 года .
- ^ Вэй Дэн; Ци Луо (2012). Передовые технологии для производственных систем и промышленности . Trans Tech Publications Ltd. стр. 771–. ISBN 978-3-03813-912-6.
- ^ «Основы - Сообщество по лечению УФ-светодиодами» . Проверено 8 марта 2019 .
