近年來UVLED固化技術受到了全世界的高度關注,在許多應用領域中都逐漸采用UVLED光源取代傳統(tǒng)的汞燈光源。UVLED是一種電致發(fā)光二極管,相比于傳統(tǒng)的UV汞燈,更為環(huán)保、高效且能耗低,是真正面向可持續(xù)發(fā)展的綠色工業(yè)技術。
★UVLED特點
單波長,發(fā)光效率高,能耗低
UVLED能將電能直接轉換成UV光,且發(fā)出的是單波段紫外光,光線能量高度集中在特定紫外光波段,現(xiàn)在市場上有成熟應用的是365nm、385nm、395nm、405nm這幾個波段。而傳統(tǒng)UV汞燈的發(fā)射光譜很寬,真正起有效固化作用的紫外光譜段只占其中的一部分,同時光電轉換效率低,能源消耗大。
不產(chǎn)生紅外線及臭氧
傳統(tǒng)汞燈會產(chǎn)生紅外線,并發(fā)出大量熱量,易對熱敏感基材造成損傷。而UVLED為冷光源,能有效避免基材因過熱而產(chǎn)生收縮變形,對材料的適應性更廣。同時用于紫外固化的UVLED通常是波長較長的紫外光,因此在固化過程中不會產(chǎn)生臭氧,能夠保持良好的工作環(huán)境,相對傳統(tǒng)汞燈更安全、更環(huán)保。
即點即亮,電子化控制
UVLED無需像汞燈那樣預熱,也不需要為了維持燈管壽命和工作效率而將燈管一直常開。UVLED可瞬間開(關)燈,輸出的能量也可以自由設定,并可隨機器速度而自動調整,非常節(jié)能,控制簡單方便。
使用壽命長,維護成本低
LEDUV燈的使用壽命可達1萬-5萬小時以上,是傳統(tǒng)汞燈的10倍以上,且光衰減得很慢,使用壽命不受開關次數(shù)影響。同時LED光源沒有汞,也沒有燈罩等附件,所以幾乎不需要維護,降低了維護成本。
使用靈活性高,系統(tǒng)尺寸小
LED光源可分為點光源、線光源、面光源,可定制有效照射區(qū)域。光源設備尺寸小,照射裝置與相關配套裝置非常緊湊,無需以往那種較大的機械安裝空間以及管道施工。這樣的特點使其能夠適應各類生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)流程也更高效。
2011-2016年UVLED與傳統(tǒng)UV汞燈設備的銷售額對比
★UVLED市場及前景
據(jù)TechNavio調研,UVLED市場最近七八年來一直保持著非常高速的增長,從2008年的2,000萬美元增長至2014年的9,000萬美元,復合年均增長率高達28.5%。2016年由于紫外光LED產(chǎn)品積極導入光固化、殺菌與凈化市場等各項應用,預估產(chǎn)值將至1.66億美元,其中LED應用于光固化市場產(chǎn)值將達到8,100萬美元。而到2020年,全球UVLED技術市場的復合年均增長率將達39%。
2015年,紫外光固化市場占UVLED技術市場的48.14%。印刷行業(yè)對UVLED固化設備的需求增加,用于UVLED芯片的通量密度大幅改進使得紫外線固化占據(jù)了UVLED技術市場的很大一部分。同時印刷業(yè)已發(fā)展成為LED固化設備的一大用戶。UVLED技術在噴墨領域取得了巨大成功,推動了UVLED技術在整個印刷行業(yè)中的應用。
亞洲市場的UVLED技術
TechNavio預測,未來亞太地區(qū)的UVLED技術市場增長最快,UVLED技術在亞太地區(qū)的復合年增長率將達39.31%。主要因為該地區(qū)對UV固化設備和技術的大量需求。中國和印度是新興市場,由于政府倡導節(jié)能光源并支持對工業(yè)、醫(yī)療和科學部門進行管控,這些政策鼓勵UVLED制造商增加UVLED的生產(chǎn)。LED光固化應用目前主要集中于木器、油墨和UV膠三大領域,在未來幾年中會有較大漲幅。
歐洲市場的UVLED技術
歐洲UVLED技術將從2015年的3,628萬美元增長到2020年的1.902億美元。歐洲對有害物質實行環(huán)境監(jiān)管和對汞燈的禁止使得歐洲市場成為全球UVLED市場收入的重要貢獻者。由于UVLED為環(huán)保型且耗電量少,在歐洲的醫(yī)療、粘合劑、印刷固化市場有著大量應用,這些應用也成為歐洲市場增長的一大重要因素。
北美市場的UVLED技術
UVLED技術占北美市場份額的26.8%。TechNavio預測,北美UVLED技術市場將從2015年的3,433萬美元增長到2020年的1.7906億美元。由于市場快速增長,北美洲的平面藝術行業(yè)正越來越多地使用紫外固化設備和技術。其他UVLED光固化應用涉及醫(yī)療保健行業(yè)、通信設備行業(yè)、汽車行業(yè)、建材行業(yè)等。
★UVLED樹脂
由于UVLED為單一波段的UV光源,引發(fā)劑吸收光譜需要與LED發(fā)射光譜匹配,目前市場上針對LED光源開發(fā)的引發(fā)劑不多,可量產(chǎn)化的就更匱乏了。因此引發(fā)劑的匹配問題一直是LED光固化的難點,目前可使用的光引發(fā)劑有TPO、TPO-L、ITX、DETX、BAPO等。而這些引發(fā)劑在365nm、385nm、395nm、405nm的波段并沒有非常強的吸收峰,因此引發(fā)效率不高。同時與傳統(tǒng)汞燈相比,其功率較低,輻照能量不高,尤其是油墨類有色體系,若印刷速度過快,易導致油墨固化不徹底
鑒于引發(fā)劑匹配度和設備功率這兩方面的問題,用于LED固化的光固化樹脂就必須有非常高的反應活性,才能避免固化不良等問題。目前市場可供選擇的UVLED固化樹脂很少,主要受制于反應活性和穩(wěn)定性這兩大問題。
固化速度、抗表面氧阻聚和儲存穩(wěn)定性的平衡
固化速度、抗表面氧阻聚和儲存穩(wěn)定性,是UV光固化技術中很重要的三個方面,單獨實現(xiàn)相對容易,但如果三者都要兼顧難度就很大。潤奧化工的科研人員通過大量的實驗工作,采用創(chuàng)新的方法對樹脂結構進行了改變,并采用輔助手段,特別開發(fā)了三款不同應用體系的UVLED固化樹脂,完美地達到了固化速度、抗表面氧阻聚和儲存穩(wěn)定性三者的平衡,從而很好地解決了實際應用問題。
木器及塑膠涂料方向
FSP8370是四官能特種改性聚酯丙烯酸酯,專門開發(fā)應用于LED木器及塑膠涂料。該樹脂低能量固化速度極快,轉化率高,硬度高,有著出色的耐磨性和耐水煮性。實驗時,采用光強只有200mw/cm2的395nm點光源照射10秒即可表干。FSP8370不僅有著突出的反應活性,其儲存穩(wěn)定性也十分優(yōu)異。在有引發(fā)劑的配方中,放入60℃烘箱2周,黏度基本無變化,熱穩(wěn)定性優(yōu)異。
UV膠方向
FSP8376是兩官能特種改性聚氨酯丙烯酸酯,專門開發(fā)應用于UVLED膠黏劑體系。該樹脂固化速度快,低收縮,有著優(yōu)異的內聚力和耐水性,對塑膠基材的粘接強度高,其伸長率為130%,有著出色的回彈性。
油墨方向
FSP8374是兩官能特種改性聚酯丙烯酸酯,專門開發(fā)應用于UVLED油墨體系。該樹脂固化速度快,柔韌性佳,有著優(yōu)異的顏料潤濕性,柔韌性佳,對塑料、金屬、玻璃都有較好的附著力,適合多種承印基材。良好的印刷適性也使其適用于膠印及絲印工藝。
★UVLED在光固化中的應用
UV噴墨
目前,市場對UVLED固化技術的關注度很高,其中噴墨領域的創(chuàng)新最多,而UVLED固化的優(yōu)勢恰好能滿足這一領域的需求。
UVLED噴墨優(yōu)勢:節(jié)能、高效、分辨率高、適應多種基材。應用領域:工業(yè)或裝潢印刷、大幅面噴墨印刷、標簽及包裝印刷。
UV膠印
LEDUV膠印與普通的UV印刷相比,在整個印刷生產(chǎn)過程中,更節(jié)能環(huán)保,壽命長,可以減少高達70~80%的能源消耗,且對承印材料有著出眾的適應性。
PCB行業(yè)
元件(電容,電感,各種插件,螺絲,芯片等)固定。
防潮灌封和核心電路、芯片保護,抗氧化涂層保護。
電路板保型(角)涂層。
地線,飛線,線圈固定。
波峰焊通孔掩膜。
木器行業(yè)
和傳統(tǒng)的涂裝方法相比,UVLED不會對基材含水率產(chǎn)生影響,而且從封閉底、底漆、修色、面漆全面實現(xiàn)UVLED快速固化的施工工藝,省去了傳統(tǒng)木器底、面漆漫長的干燥固化時間和低固含多道噴涂施工的繁雜工序,能夠實現(xiàn)全線機械化、流水線式作業(yè),對于工廠產(chǎn)能的提高有著極大的促進作用。
UV膠黏劑
使用UVLED固化膠水有很多優(yōu)勢,比如低放熱,更低的能量需求,節(jié)省固化時間和位置,提升生產(chǎn)率,更容易自動化。因此被廣泛用于微電子行業(yè)及醫(yī)療器械領域中,起到粘接、固定、保護等作用。
UV甲油膠
采用低功率的LED燈固化,使用過程放熱低,UV甲油膠固化效果佳,可以保持長時間亮麗如新。
UV涂料
LED優(yōu)勢:冷光源、污染少、固化快、耗能低、成膜性能優(yōu)越。
應用領域:手機、汽車涂料、光學透鏡、塑料涂層、光纖涂層。
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