1.“UV+LED”简述
UV-LED光固化是指用LED光源发出的光使油墨、油漆、涂料、浆料、胶粘剂等液体转变为固体。LED光源利用光电转化原理,芯片中的电子和正电荷在移动过程中碰撞结合转化成光能。
UV:UV涂料、油墨、胶黏剂等辐射固化材料;
LED:紫外LED光源;
UV+LED:用紫外LED光源实现UV材料的固化。
现在固化应用中使用的UV LED光源的波长在405,395,385,和365,320nm,前面三个波长的强度差别不大,而365nm比前三者有效功率要低35-40%左右,目前市场应用中主要以405,395,385nm为主。
2.UV LED光源特点和固化中的问题
对于LED光固化特点:光源是产生光的装置,特点是低能耗、超长寿命、冷光源、瞬间发光、维护成本低、使用寿命不受开闭次数影响,能量高、光输出稳定、可定制照射区域。
UV+LED的核心是由涂料配方、光源配方结合涂装工艺形成的整体解决方案。
UV LED固化技术的不足:
一是,UV LED为单一波段的UV光源,针对LED光源开发的可量产引发剂较少,可使用的光引发剂有TPO、TPO-L、 XBPO 、ITX、DETX等。而这些光引发剂在365nm、385nm、395nm、405nm的波段并没有非常强的吸收峰,因此引发效率不高。除TPO外,其他可用的LED光引发剂黄变明显。
二是,其功率较低,辐照能量不高,易导致涂料固化不彻底。由于引发剂匹配度和设备功率这两方面的问题,固化速度、抗表面氧阻聚和储存稳定性,是其中很重要的三个方面,单独实现相对容易,三者兼顾难度较大。
三是,UV LED光固化存在表面氧阻聚问题,UV LED光源发射波长与现有光引发剂吸收波长匹配性较低,导致光引发效率较低,光解产生活性自由基速率不高,容易受到氧分子结合而阻聚。表面氧阻聚是当前UV LED光固化应用过程主要制约障碍之一。
表面固化的解决方法:
1.快速增加体系的粘度;
2.增加引发剂的使用量;
3.增加体系交联的官能度;
4.增加固化时的光强;
5.使用自由基扑捉剂;
6.使用非自由基聚合体系;
3.UV LED光源与传统汞灯的对比
UV LED光源和传统汞灯性能对比如下:表1
UV LED技术特点概括为以下五个特点:
1.高效性:快速固化,快速加工;
2.适应性广:高附着、耐磨,软硬皆可;
3.经济:与溶剂型涂料固含成本相当;
4.节能:能耗不足溶剂型烤漆的10%;
5.环境友好:不含溶剂。
此外,成本是一个非常重要的问题,UV LED的缺点是早期一次性投资较大。但是以三年期为界限,UV LED相对于传统汞灯还是具有相当高的成本优势。如表2
UV LED无处不在,发展中要扬长避短:除了汞灯替代外、还要基于LED的特性开发底漆固化、光学膜固化、电子胶固化、热敏基材固化、精准固化、光聚合等新应用领域进行拓展。
UV+LED是个系统工程,除了拓展各自的能力边界以外,更加需要跨学科的研发对接,结合应用领域的不同需求,综合考虑固化效果、运行成本、供应链保障、上下游产业链协同发展等等因素,寻找最理想的平衡点。