LED-Härtungslösungen werden in der Beschichtungen Industrie, weil sie als Festkörpergerät eine sehr zuverlässige UV-Härtung bieten. Sie bieten eine tiefe Durchhärtung und ermöglichen niedrige Oberflächentemperaturen, die weniger teure Rohmaterialien ermöglichen.
UV-Härtungstechnologie mit lichtemittierenden Dioden (LEDs) ist im Vergleich zu den herkömmlichen Technologien wesentlich umweltfreundlicher und ressourcenschonender. Die Entsorgung von Schwermetall-Lampen aus Gallium und Quecksilber ist nicht mehr erforderlich. Die Arbeitsbedingungen für die Anlagenbediener werden verbessert, da es zu keiner Ozonbildung kommt und somit eine Absauganlage nicht notwendig ist, die zu einem höheren Lärmpegel führen könnte. Der geringere Energieverbrauch der LED-Lichtquellen trägt zur Schonung der Ressourcen bei.
Traditionelle UV-Lampen erzeugen UV-Energie, indem sie einen elektrischen Lichtbogen in einer Kammer mit ionisiertem Gas (typischerweise Quecksilber) erzeugen, um Atome anzuregen, die dann zerfallen und dabei Photonen emittieren. Die emittierten Photonen decken einen breiten Bereich des elektromagnetischen Spektrums ab, darunter auch etwas Infrarotlicht und sogar sichtbares Licht. Nur etwa 20% ist typischerweise für die UV-Härtung geeignet.
"Es ist jetzt möglich, LED-Lampen in jedem Schritt des Aushärtungsprozesses zu verwenden, so dass herkömmliche UV-Lampen komplett überflüssig werden."
Lars Sandqvist, Sr. Technischer Anwendungsmanager, Sherwin-Williams
Eine UV-LED erzeugt UV-Energie auf eine ganz andere Weise. Wenn sich ein elektrischer Strom (Elektronen) durch ein Halbleiterbauelement, eine sogenannte Diode, bewegt, gibt sie Energie in Form von Photonen ab. Die spezifischen Materialien in der Diode bestimmen die Wellenlängen der Photonen und im Fall von UV-LEDs liegt die Leistung typischerweise in einem sehr schmalen Band von +/-10 nm. Abbildung 2 vergleicht die Leistung einer LED-Lichtquelle mit 395 nm mit der einer typischen herkömmlichen UV-Lampe. Es ist wichtig, den Unterschied in der Intensität und der Wellenlänge des Ausgangs zu beachten; beide sind der Schlüssel zum Verständnis eines UV-Härtungsprozesses.
Für eine effiziente und effektive UV-Härtung einer Beschichtung strebt der Formulierer eine Überlappung der UV-Lichtquellenleistung mit der spektralen Absorption des Photoinitiators (PI) an. Die Menge des PI in einer typischen UV-Formulierung ist in der Regel sehr gering, weniger als 5%. PIs absorbieren typischerweise über einen Bereich von Wellenlängen, nicht in einem schmalen Band. Viele bestehende UV-Formulierungen, die für die Aushärtung mit einer typischen UV-Lampe entwickelt wurden, verwenden ein PI mit breitem Spektrum. Während es oft eine gewisse Absorption innerhalb des LED-Ausgangsbereichs gibt, ist es klar, dass ein Großteil des PI-Absorptionsbereichs verschwendet wird. Eine effizientere Aushärtung ist mit einer speziell für die LED-Härtung entwickelten Formulierung möglich, die einen PI mit konzentrierterer Absorption im UV-A-Bereich verwendet.
Letztes Jahr kündigte Sherwin-Williams eine neue LED-Innovation an, die sich an Hersteller in der Holzveredelungsindustrie richtet - Full Curing LED. Diese bahnbrechende Technologie macht es möglich, LED in der gesamten Aushärtungslinie einzusetzen, wodurch noch mehr Energieeinsparungen und Qualitätsverbesserungen als bisher möglich sind.
"Wir haben auf eine solche Lösung hingearbeitet, seit wir 2012 erstmals die LED-Härtung eingeführt haben. Allerdings gab es immer ein Problem mit unerwünschten Vergilbungseffekten aufgrund von Schwierigkeiten mit dem Decklack. Eine Zeit lang schien eine Kombination aus LED- und UV-Lampen der einzige Weg zu sein, aber wir haben weitergemacht und die F&E-Abteilung hat schließlich die richtige Formel gefunden, damit es funktioniert. Es ist nun möglich, Folgendes zu verwenden LED-Lampen in jedem Schritt des Aushärtungsprozesses, wodurch herkömmliche UV-Lampen gänzlich überflüssig werden. Dies ermöglicht eine wesentlich effektivere Produktion", sagt Lars Sandqvist, Sr. Technical Application Manager bei Sherwin-Williams.
Tags: UV-LED-Härtung für Beschichtungsanwendungen | Magazin Coatings World | Sherwin-WilliamsKategorien: Beschichtungen | Tinte
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