自動車および輸送用途向けのUVLEDの成長する実行可能性

波長、英語

概要

このペーパーでは、の基本について説明します。 紫外線(UV)硬化、ピーク放射照度(ワット/cm²)、エネルギー密度(ジュール/cm²)を含む、 スペクトル波長 (nm)と総電力(ワット)、および電極、マイクロ波、UVLED硬化システムの基本的な違い。さらに、UV LEDテクノロジーを使用する利点、ますます多くの生産テクノロジーへの採用を推進するトレンド、さらに重要なことに、自動車および輸送アプリケーションでの実行可能性の高まりを強調します。

前書き

自動車および運輸業界は、今後数年間でいくつかの設計、エンジニアリング、製造の課題に直面しています。これらの多くは、製造業者が2025年までに1ガロンあたり54.5マイルの生産加重を達成することを要求する企業平均燃費(CAFE)基準の準備を伴います。その他は、より良いグローバルスチュワードシップに関係し、組み立て時の廃棄物とエネルギー消費のさらなる削減を推進します。サプライヤープラント。最後に、絶えず変化する労働者の人口統計とハイテクスキルの不足は、グローバルな生産施設全体でさらに自動化とプロセス制御を意味する可能性があります。これらの課題のそれぞれについて、多くの新しい製造プロセスを開発する必要があるでしょう。

「自動車および運輸業界にUVLED硬化のメリットを紹介するために、このペーパーでは、装置の観点から硬化の基本を説明することから始めます。」

JENNIFER HEATHCOTE、地域営業マネージャー、PHOSEON TECHNOLOGY

マイクロ波およびアークランプを使用した従来のUV硬化は、自動車および輸送の製造プロセスで数十年にわたって使用されてきましたが、UV LED硬化は比較的新しく、あまり注目されていません。ただし、他の市場では、UV LEDテクノロジーがはるかに主流になっています。これは、機器と配合の大幅な進歩により、テクノロジーが拡大するアプリケーションに迅速に浸透できるようになるためです。これは主に、UV LEDテクノロジーが多くのパフォーマンス、操作、および環境上の利点を提供し、プロセス全体を提供しながら、より広範囲の感熱材料のインク、接着剤、コーティングの硬化に使用できるようにするテクノロジーと見なされているという事実によって推進されています。品質管理。その結果、UV LED硬化の変革的性質は、自動車および輸送会社が今後10年間にさまざまな製造上の課題に対応しようと努めているため、その生産用途の実行可能性について調査および評価する必要があります。

自動車および運輸業界にUVLED硬化のメリットを紹介するために、このペーパーでは、装置の観点から硬化の基本を説明することから始めます。

UV硬化の産業ソース

工業用のUVエネルギー源には、長い間、中圧水銀アークとマイクロ波駆動ランプ、そして最近では発光ダイオード(LED)が含まれていました。 3つのテクノロジーはすべて、幅広い製造プロセスでインク、コーティング、接着剤を架橋するために使用されます。アーク硬化技術とマイクロ波硬化技術はどちらも、不活性ガス混合物を含む密閉石英管内での水銀の気化に依存しています。

水銀の物理学は、気化すると紫外線を放出するようなものです。無電極ランプはマイクロ波を使用して水銀を蒸発させますが、電極ランプは2つの電極間に発生する高電圧アークを利用して同じ結果を達成します。水銀が気化して非常に高温のプラズマガスになると、UVA、UVB、UVC、UVVの各バンドにスペクトル出力が放出され、ランプの内部に金属添加剤を導入することでわずかに操作できます。

金属が添加されたランプは、通常、ドープ、添加剤、またはメタルハライドと呼ばれます。過去数十年にわたるほとんどのインク、接着剤、コーティングの配合は、標準的な水銀ランプ、鉄、ガリウムをドープしたランプの出力に一致するように配合されています。配合物が紫外線エネルギーにさらされると、それらは架橋されてフォトポリマーになります。

一方、UVLEDはソリッドステート半導体です。それらは可動部品や水銀プラズマガスを含まず、従来のランプの動作温度の1/10未満であることが多い温度で動作します。 DC電源に接続すると、電流が半導体を流れ、電子が各ディスクリートLEDのマイナス側からプラス側に移動するときに電子を低エネルギーの状態に落とします。エネルギー差は、比較的単色のスペクトル分布の形でデバイスから放出されます。

商業的には、UV LEDテクノロジーは、より長いUVA波長(365、385、395、および405 nm)で市場で大きく採用されており、より短いUVBおよびUVC帯域での開発作業が続けられています。従来のランプを直接模倣するUVLED光源はありませんが、LEDによって放出される波長が長いほど、スペクトル分布は基本的な水銀ランプよりも鉄またはガリウムランプに似ています。その結果、UV LEDの波長は化学物質に深く浸透し、特に不透明で着色された配合で、より優れたスルーキュアを生成できます。

クリアコーティングの場合、黄変することなく硬くて傷のつきにくい表面硬化を実現することが、UVLEDの主な課題でした。これは、多くのコーティング配合物が、表面での十分な架橋のためにブロードバンドランプによって放出されるより短い波長に依存しており、現在のUVBおよびUVCLEDはこれらのより短い波長での硬化要件をまだ満たしていないためです。それにもかかわらず、より高い放射照度と配合への調整がこれらの問題を解決することがしばしば見出されています。その他については、ギャップを埋めるために継続的な開発作業が行われています。

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