Lo stato della polimerizzazione UV-LED

Lunghezza d'onda, inglese

Un'indagine sulla chimica e sulle applicazioni.

Diodi emettitori di luce per applicazioni di polimerizzazione ultravioletta (LED UV) sono disponibili in commercio da quasi 10 anni. Tuttavia, le loro caratteristiche di uscita uniche richiedono una chimica UV di nuova formulazione per sfruttare i numerosi vantaggi dei LED UV. Questo documento discute le caratteristiche delle lampade UV-LED; l'importanza di formulare adeguatamente le sostanze chimiche; i vantaggi per gli utenti finali; commerciale applicazioni di LED UV; e futuri sviluppi attesi.

Le tradizionali lampade ad arco UV producono energia UV generando un arco elettrico all'interno di una camera di gas ionizzato (tipicamente mercurio) per eccitare gli atomi, che poi decadono ed emettono fotoni. I fotoni emessi coprono un'ampia gamma dello spettro elettromagnetico, inclusi alcuni raggi infrarossi e persino la luce visibile. Solo circa 25% si trova nella gamma UV-A più sicura.

"I vantaggi dei LED UV rispetto alle tradizionali lampade UV ad arco di mercurio sono numerosi e significativi."

Ed Kiyoi, ingegnere marketing tecnico, PHOSEON

Un LED UV genera energia UV in un modo completamente diverso. Quando una corrente elettrica (o elettroni) si muove attraverso un dispositivo a semiconduttore chiamato diodo, emette energia sotto forma di fotoni. I materiali specifici nel diodo determinano il lunghezze d'onda di questi fotoni e, nel caso dei LED UV, l'uscita è tipicamente in una banda molto stretta +/- 20 nm. La lunghezza d'onda dipende dal gap di banda tra lo stato eccitato e lo stato fondamentale del materiale semiconduttore.

La polimerizzazione UV è un processo di fotopolimerizzazione che utilizza l'energia UV per trasformare un liquido in un solido. Dopo l'assorbimento dell'energia UV, il fotoiniziatore (PI) produce radicali liberi che iniziano la reticolazione con leganti (monomeri e oligomeri) in una reazione di polimerizzazione per polimerizzare o solidificare l'inchiostro, il rivestimento o l'adesivo. Le formulazioni UV incorporano anche vari additivi come stabilizzanti, agenti bagnanti, promotori di adesione, antischiuma e pigmenti per fornire caratteristiche o colore desiderabili del materiale indurito.

I vantaggi dei LED UV rispetto alle tradizionali lampade UV ad arco di mercurio sono numerosi e significativi. I LED UV sono più ecologici perché non generano ozono e non contengono mercurio come fanno le lampade ad arco. Sono una fonte interessante rispetto alle lampade ad arco, in gran parte a causa dell'assenza di uscita nella gamma degli infrarossi. Questo calore ridotto elimina i complicati meccanismi di raffreddamento come i rulli di raffreddamento e le persiane esterne e consente applicazioni su substrati sensibili al calore. L'efficienza di conversione da elettrico a ottico dei LED UV è molto migliore e la capacità di spegnere e accendere istantaneamente l'unità consente di risparmiare circa 50-75% sull'elettricità.

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