1.“UV+LED”簡述
UV-LED光固化是指用LED光源發出的光使油墨、油漆、涂料、漿料、膠粘劑等液體轉變為固體。LED光源利用光電轉化原理,芯片中的電子和正電荷在移動過程中碰撞結合轉化成光能。
UV:UV涂料、油墨、膠黏劑等輻射固化材料;
LED:紫外LED光源;
UV+LED:用紫外LED光源實現UV材料的固化。
現在固化應用中使用的UV LED光源的波長在405,395,385,和365,320nm,前面三個波長的強度差別不大,而365nm比前三者有效功率要低35-40%左右,目前市場應用中主要以405,395,385nm為主。
2.UV LED光源特點和固化中的問題
對于LED光固化特點:光源是產生光的裝置,特點是低能耗、超長壽命、冷光源、瞬間發光、維護成本低、使用壽命不受開閉次數影響,能量高、光輸出穩定、可定制照射區域。
UV+LED的核心是由涂料配方、光源配方結合涂裝工藝形成的整體解決方案。
UV LED固化技術的不足:
一是,UV LED為單一波段的UV光源,針對LED光源開發的可量產引發劑較少,可使用的光引發劑有TPO、TPO-L、 XBPO 、ITX、DETX等。而這些光引發劑在365nm、385nm、395nm、405nm的波段并沒有非常強的吸收峰,因此引發效率不高。除TPO外,其他可用的LED光引發劑黃變明顯。
二是,其功率較低,輻照能量不高,易導致涂料固化不徹底。由于引發劑匹配度和設備功率這兩方面的問題,固化速度、抗表面氧阻聚和儲存穩定性,是其中很重要的三個方面,單獨實現相對容易,三者兼顧難度較大。
三是,UV LED光固化存在表面氧阻聚問題,UV LED光源發射波長與現有光引發劑吸收波長匹配性較低,導致光引發效率較低,光解產生活性自由基速率不高,容易受到氧分子結合而阻聚。表面氧阻聚是當前UV LED光固化應用過程主要制約障礙之一。
表面固化的解決方法:
1.快速增加體系的粘度;
2.增加引發劑的使用量;
3.增加體系交聯的官能度;
4.增加固化時的光強;
5.使用自由基撲捉劑;
6.使用非自由基聚合體系;
3.UV LED光源與傳統汞燈的對比
UV LED光源和傳統汞燈性能對比如下:表1


UV LED技術特點概括為以下五個特點:
1.高效性:快速固化,快速加工;
2.適應性廣:高附著、耐磨,軟硬皆可;
3.經濟:與溶劑型涂料固含成本相當;
4.節能:能耗不足溶劑型烤漆的10%;
5.環境友好:不含溶劑。
此外,成本是一個非常重要的問題,UV LED的缺點是早期一次性投資較大。但是以三年期為界限,UV LED相對于傳統汞燈還是具有相當高的成本優勢。如表2


UV LED無處不在,發展中要揚長避短:除了汞燈替代外、還要基于LED的特性開發底漆固化、光學膜固化、電子膠固化、熱敏基材固化、精準固化、光聚合等新應用領域進行拓展。
UV+LED是個系統工程,除了拓展各自的能力邊界以外,更加需要跨學科的研發對接,結合應用領域的不同需求,綜合考慮固化效果、運行成本、供應鏈保障、上下游產業鏈協同發展等等因素,尋找最理想的平衡點。