2025 UV 경화 원리
안녕하세요, 여러분! 저는 스타 직원입니다. 크로메클레어의 브랜드 헤마 프리 젤 광택제 브랜드오늘은 자외선 경화에 대한 몇 가지 정보를 정리해 보겠습니다. 도움이 되길 바랍니다.
UV 접착제 경화는 UV 경화 가능 재료 내의 광개시제(또는 감광제)가 자외선을 흡수하여 활성 자유 라디칼 또는 양이온을 생성할 때 발생합니다. 이는 단량체 또는 올리고머의 중합, 가교, 접목과 같은 화학 반응을 촉발하여 액체를 몇 초 내에 고체로 변화시킵니다.
각 자외선 유형에는 고유한 파장 범위가 있으며, 이에 따라 기판에 대한 침투 깊이가 결정됩니다. 사용되는 인쇄물 소재와 원하는 경화 효과에 따라 적절한 자외선을 선택할 수 있습니다:
- UVC는 단파장 자외선(200nm~280nm)으로 250~260nm 범위에서 강력한 출력을 제공하지만 공기를 통한 전파력은 약합니다. 산소가 UVC를 차단할 수 있기 때문에 많은 애플리케이션에서 질소가 제거된 환경을 사용합니다. 주로 표면 경화에 사용되며 표면 경도와 내마모성을 생성합니다(UVC는 코팅에 스크래치 저항성을 부여합니다). 일반적인 용도로는 종이 및 플라스틱 표면의 투명 코팅, 광학 및 자동차 렌즈의 하드 코팅, 소독 및 멸균, DNA 가교, 표면 수정 등이 있습니다.
- UVB는 깊은 침투 경화가 가능한 중파장 자외선(280nm~320nm)으로 코팅 및 접착 인성을 생성합니다. 일반적으로 페인트, 접착제, 잉크 경화, 살균 및 소독에 사용됩니다.
- UVA는 가장 깊은 층을 경화시키고 접착력을 제공하는 데 사용되는 장파 자외선(320nm~395nm)입니다. 일반적으로 잉크, 코팅 및 접착제 경화, UV 검사, UV 형광에 사용됩니다.
- UVV는 가시광선 자외선(395nm-455nm)으로, 가장 깊은 부위를 경화시키는 데 사용되며 이러한 제형의 접착 특성을 담당합니다. UVV는 흰색 및 은색 전도성 안료와 잘 어울립니다. 일반적으로 은 전도성 잉크, 이산화티타늄 안료 코팅, 접착제 및 깊이 침투하는 포팅 화합물 등에 사용됩니다.
UV 경화 대 열 건조
UV 경화 대 열 건조산업 공정에서 널리 사용되는 두 가지 건조/경화 방법은 열 건조와 UV 경화입니다. 두 방법 모두 가열 또는 자외선을 통해 액체 또는 반액체 물질을 고체 형태로 변환합니다. 두 방법 모두 물질을 경화시키는 것을 목표로 하지만, 두 방법 간에는 상당한 차이가 있습니다.
열 건조는 인쇄물의 잉크나 코팅에 열을 가하여 경화 시간을 단축하는 공정입니다. 일반적으로 에폭시 수지, 파우더 코팅 및 특정 유형의 접착제와 같은 물질에 사용됩니다. 또한 에폭시, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리우레탄 등 다양한 코팅에 적용할 수 있으며 금속, 플라스틱, 복합재 등의 기질에 적용할 수 있습니다.
열은 일반적으로 대형 가스 연소 오븐, 강제 공기 건조기 또는 적외선 램프를 통해 공급됩니다. 경화 온도와 시간은 경화되는 특정 재료에 따라 다릅니다. 건조 라인은 잉크 또는 코팅의 목표 생산 속도와 건조 시간 요구 사항에 따라 광범위하게 조정할 수 있습니다.
또한 특정 코팅은 열 경화 중 적절한 건조를 보장하기 위해 특별한 배합이 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 코팅은 건조 효율을 높이거나 건조 시간을 줄이기 위해 건조제나 촉진제를 추가해야 할 수 있습니다.
에너지 소비량과 생산 효율성 측면에서 UV 경화 기술은 열 건조 기술보다 훨씬 적은 에너지를 소비합니다. UV 경화의 에너지 소비량은 열 경화 공정에 필요한 에너지 소비량의 10%-20%에 불과합니다. 이러한 상당한 에너지 격차는 주로 UV 경화의 높은 에너지 변환 효율에서 비롯됩니다: UV 광원은 대부분의 입력 에너지를 사용 가능한 자외선으로 변환하는 반면, 열 건조는 열 전달 과정에서 필연적으로 상당한 열 에너지가 손실됩니다.
UV 경화 기술은 생산 효율성도 뛰어납니다. 경화 속도가 매우 빨라 일반적으로 0.1~10초 만에 공정을 완료합니다. 이에 비해 열 건조 기술은 동일한 경화 효과를 얻기 위해 몇 분 이상 걸리는 경우가 많습니다. 이러한 상당한 시간 차이는 생산 효율에 직접적인 영향을 미치기 때문에 UV 경화 기술은 고속 생산 라인과 배치 제조에 특히 적합합니다.
UV 경화 코팅은 일반적으로 가교 밀도가 높아 우수한 기계적 특성과 내화학성을 직접적으로 나타냅니다. 예를 들어, UV 경화 코팅은 경도가 높고 내충격성이 향상되며 내화학성이 뛰어난 경우가 많습니다. 이러한 특성으로 인해 UV 경화는 건축 외장 코팅이나 자동차 부품 보호 코팅과 같이 장기간 실외 노출이 필요한 분야에 특히 적합합니다.
그러나 UV 경화 기술은 특정 용도에 따라 한계가 있을 수 있습니다. 예를 들어, 두꺼운 코팅을 처리할 때 UV 경화는 자외선의 제한된 투과 능력으로 인해 고르지 않은 경화 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 경우 열 건조 기술이 더 두꺼운 코팅을 더 잘 수용하므로 더 적합할 수 있습니다.
동시에 열 건조 기술은 새로운 분야로 확장되고 있습니다. 예를 들어, 새로운 에너지 소재 제조에서는 배터리 전극 소재를 건조하는 데 열건조를 사용하여 소재의 균일성과 전도성을 보장할 수 있습니다.
전반적으로 열 건조와 UV 경화 중 선택은 궁극적으로 특정 용도에 따라 달라지며 속도, 내구성, 환경 영향과 같은 요소를 고려해야 합니다.
UV LED 및 기존 수은 램프 경화
UV LED와 기존 수은 램프 경화 모두 광개시제를 여기시켜 유체 내에 포함된 단량체와 예비 중합체의 중합 반응을 촉진하기 위해 빛을 조사하는 방식에 의존합니다. 이 과정을 통해 경화된 필름 층이 형성됩니다.
UV-LED 기술은 UV 경화에 비해 전기 에너지 소비량이 4분의 1에 불과해 에너지 소비와 CO2 배출량을 크게 줄여줍니다.
기존의 수은 램프는 10W/cm²의 방사 수준을 쉽게 초과하여 표면 경화 중에 과도한 열을 유발합니다. 반면 UV-LED는 방사 에너지를 제어할 수 있고 열을 최소화합니다. 따라서 플라스틱 필름과 같이 열에 민감한 인쇄물에 대한 열 영향이 줄어들어 인쇄 정밀도를 약간만 조정하면 됩니다.
UV-LED 광원 구성 요소는 기존 UV 구성 요소보다 수명이 약 12배 길어 교체 빈도와 관련 재료 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
UV-LED는 즉각적인 온/오프 작동이 가능하여 UV 경화에 필요한 예열 및 냉각 시간이 필요하지 않으므로 운영 효율성이 향상됩니다.
UV-LED 시스템은 오존을 발생시키지 않아 직원들의 작업 환경을 개선하고 오존 위험을 완화하기 위한 포집 및 소각 장비가 필요하지 않습니다.
UV-LED 광원 및 관련 장비는 매우 컴팩트하여 설치가 간편하고 공간을 절약할 수 있습니다. 이러한 장점에서 알 수 있듯이 UV-LED 경화 시스템은 비용을 크게 절감할 뿐만 아니라 환경 오염과 에너지 소비도 최소화합니다.
그러나 200-450nm 자외선 스펙트럼 전체를 활용하는 기존 UV 경화와 달리 UV-LED 램프는 이 스펙트럼 내의 좁은 범위(일반적으로 395-405nm)에 초점을 맞춥니다. 현재 일부 UV-LED 경화 시스템은 365nm에서 작동하지만, 대부분은 여전히 UV-LED 경화의 표준 파장으로 남아 있는 395nm를 중심으로 작동합니다.
이 글이 UV 경화를 더 쉽게 이해하는 데 도움이 되었기를 바랍니다!
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