자동차 및 운송 애플리케이션을 위한 UV LED의 성장하는 활용성

파장, 영어

초록

이 백서에서는 다음과 같은 기본 사항을 설명합니다. 자외선(UV) 경화피크 조도(와트/cm²), 에너지 밀도(줄/cm²)를 포함합니다, 스펙트럼 파장 (나노미터) 및 총 출력(와트)과 전극, 마이크로웨이브 및 UV LED 경화 시스템 간의 근본적인 차이점에 대해 설명합니다. 또한 UV LED 기술 사용의 이점, 점점 더 다양한 생산 기술에 채택되는 추세, 그리고 무엇보다도 자동차 및 운송 애플리케이션에서 점점 더 커지고 있는 가능성을 강조할 것입니다.

소개

자동차 및 운송 업계는 향후 몇 년 동안 설계, 엔지니어링 및 제조와 관련된 여러 가지 과제에 직면해 있습니다. 이 중 상당수는 2025년까지 제조업체가 생산 중량 기준 갤런당 54.5마일을 달성해야 하는 기업 평균 연비(CAFE) 표준에 대비해야 하는 것과 관련이 있습니다. 다른 것들은 더 나은 글로벌 스튜어드십과 관련이 있으며, 조립 및 공급업체 공장에서 폐기물 및 에너지 소비를 더욱 줄이도록 유도합니다. 마지막으로, 끊임없이 변화하는 근로자 인구 통계와 하이테크 기술 부족으로 인해 글로벌 생산 시설 전반에서 자동화 및 공정 제어가 더욱 강화될 것입니다. 이러한 각 과제에 대응하기 위해 새로운 제조 프로세스를 개발해야 할 가능성이 높습니다.

"이 백서는 자동차 및 운송 산업에 UV LED 경화의 장점을 소개하기 위해 장비 관점에서 경화의 기본 사항을 설명하는 것으로 시작하겠습니다."

제니퍼 히스코트, 지역 영업 관리자, 포손 테크놀로지

마이크로파 및 아크 램프를 사용하는 기존의 UV 경화는 수십 년 동안 자동차 및 운송 생산 공정에서 사용되어 왔지만, UV LED 경화는 비교적 새롭고 큰 주목을 받지 못했습니다. 그러나 다른 시장에서는 장비와 배합이 크게 발전하면서 이 기술이 점점 더 다양한 애플리케이션에 빠르게 침투할 수 있게 되면서 UV LED 기술이 훨씬 더 주류가 되었습니다. 이는 UV LED 기술이 다양한 성능, 운영 및 환경적 이점을 제공하고 전반적인 공정 및 품질 관리를 제공하면서 더 넓은 범위의 열에 민감한 재료에 잉크, 접착제 및 코팅을 경화하는 데 사용할 수 있는 기술이라는 사실에 주로 기인합니다. 따라서 자동차 및 운송 회사가 향후 10년 동안 다양한 제조 과제를 해결하기 위해 노력함에 따라 UV LED 경화의 혁신적 특성은 생산 사용 가능성을 탐색하고 평가해야 할 사항입니다.

이 백서에서는 자동차 및 운송 산업에 UV LED 경화의 장점을 소개하기 위해 장비 관점에서 경화의 기본 사항을 설명하는 것으로 시작하겠습니다.

UV 경화의 산업 소스

산업용 UV 에너지 공급원에는 오랫동안 중압 수은 아크와 마이크로파 구동 램프가 사용되어 왔으며 최근에는 발광 다이오드(LED)가 사용되고 있습니다. 세 가지 기술 모두 다양한 제조 공정에서 잉크, 코팅 및 접착제를 가교하는 데 사용됩니다. 아크 및 마이크로파 경화 기술은 모두 불활성 가스 혼합물이 들어 있는 밀봉된 석영 튜브 내에서 수은을 기화시키는 방식입니다.

수은은 기화할 때 자외선을 방출하는 물리학적인 성질을 가지고 있습니다. 무전극 램프는 마이크로파를 사용하여 수은을 기화시키는 반면, 전극 램프는 두 전극 사이에 고전압 아크를 발생시켜 동일한 결과를 얻습니다. 수은이 초고온 플라즈마 가스로 기화되면 램프 내부에 금속 첨가제를 도입하여 미세하게 조작할 수 있는 UVA, UVB, UVC 및 UVV 대역에 걸쳐 스펙트럼 출력을 방출합니다.

금속이 첨가된 램프는 일반적으로 도핑, 첨가제 또는 메탈할라이드라고 합니다. 지난 수십 년 동안 대부분의 잉크, 접착제 및 코팅 제형은 표준 수은 램프와 철 및 갈륨 도핑 램프의 출력과 일치하도록 만들어졌습니다. 이러한 배합은 자외선에 노출되면 가교 결합되어 포토폴리머로 변합니다.

반면 UV LED는 고체 반도체입니다. 움직이는 부품이나 수은 플라즈마 가스가 없으며 기존 램프의 작동 온도보다 1/10 이하인 온도에서 작동합니다. DC 전원에 연결하면 전류가 반도체에 흐르면서 전자가 각 개별 LED의 음극에서 양극으로 이동할 때 전자를 낮은 에너지 상태로 떨어뜨립니다. 에너지 차이는 상대적으로 단색 스펙트럼 분포의 형태로 장치에서 방출됩니다.

상업적으로 UV LED 기술은 더 긴 UVA 파장(365, 385, 395, 405nm)으로 시장에서 크게 채택되고 있으며, 더 짧은 UVB 및 UVC 대역에 대한 개발 작업도 계속되고 있습니다. 기존 램프를 직접 모방한 UV LED 광원은 없지만, LED에서 방출되는 파장이 길어지면 스펙트럼 분포가 기본 수은 램프보다 철 또는 갈륨 램프와 더 유사해집니다. 그 결과 UV LED 파장이 화학 물질에 더 깊숙이 침투하여 특히 불투명하고 색소가 함유된 제형에서 더 나은 경화를 생성할 수 있습니다.

투명 코팅의 경우, 황변 없이 단단하고 긁힘에 강한 표면 경화를 달성하는 것이 UV LED의 주요 과제였습니다. 이는 많은 코팅 배합이 표면에서 충분한 가교를 위해 광대역 램프에서 방출되는 더 짧은 파장에 의존하고 있으며, 현재의 UVB 및 UVC LED는 아직 이러한 더 짧은 파장의 경화 요건을 충족하지 못하기 때문입니다. 그럼에도 불구하고 이러한 문제를 해결하기 위해 조도를 높이고 배합을 조정하는 경우가 종종 발견되었습니다. 그 외의 경우, 그 격차를 줄이기 위해 지속적인 개발 작업이 이루어지고 있습니다.

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