【技術(shù)專區(qū)】UV LED固化技術(shù)及樹脂介紹
摘要: 近年來UVLED固化技術(shù)受到了全世界的高度關(guān)注,在許多應(yīng)用領(lǐng)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(shù)。
近年來UVLED固化技術(shù)受到了全世界的高度關(guān)注,在許多應(yīng)用領(lǐng)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(shù)。
★UVLED特點(diǎn)
單波長(zhǎng),發(fā)光效率高,能耗低
UVLED能將電能直接轉(zhuǎn)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(chǎng)上有成熟應(yīng)用的是365nm、385nm、395nm、405nm這幾個(gè)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(shí)光電轉(zhuǎn)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(huì)產(chǎn)生紅外線,并發(fā)出大量熱量,易對(duì)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(duì)材料的適應(yīng)性更廣。同時(shí)用于紫外固化的UVLED通常是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紫外光,因此在固化過程中不會(huì)產(chǎn)生臭氧,能夠保持良好的工作環(huán)境,相對(duì)傳統(tǒng)汞燈更安全、更環(huán)保。
即點(diǎn)即亮,電子化控制
UVLED無需像汞燈那樣預(yù)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(guān))燈,輸出的能量也可以自由設(shè)定,并可隨機(jī)器速度而自動(dòng)調(diào)整,非常節(jié)能,控制簡(jiǎn)單方便。
使用壽命長(zhǎng),維護(hù)成本低
LEDUV燈的使用壽命可達(dá)1萬-5萬小時(shí)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(guān)次數(shù)影響。同時(shí)LED光源沒有汞,也沒有燈罩等附件,所以幾乎不需要維護(hù),降低了維護(hù)成本。
使用靈活性高,系統(tǒng)尺寸小
LED光源可分為點(diǎn)光源、線光源、面光源,可定制有效照射區(qū)域。光源設(shè)備尺寸小,照射裝置與相關(guān)配套裝置非常緊湊,無需以往那種較大的機(jī)械安裝空間以及管道施工。這樣的特點(diǎn)使其能夠適應(yīng)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(shè)備的銷售額對(duì)比
★UVLED市場(chǎng)及前景
據(jù)TechNavio調(diào)研,UVLED市場(chǎng)最近七八年來一直保持著非常高速的增長(zhǎng),從2008年的2,000萬美元增長(zhǎng)至2014年的9,000萬美元,復(fù)合年均增長(zhǎng)率高達(dá)28.5%。2016年由于紫外光LED產(chǎn)品積極導(dǎo)入光固化、殺菌與凈化市場(chǎng)等各項(xiàng)應(yīng)用,預(yù)估產(chǎn)值將至1.66億美元,其中LED應(yīng)用于光固化市場(chǎng)產(chǎn)值將達(dá)到8,100萬美元。而到2020年,全球UVLED技術(shù)市場(chǎng)的復(fù)合年均增長(zhǎng)率將達(dá)39%。
2015年,紫外光固化市場(chǎng)占UVLED技術(shù)市場(chǎng)的48.14%。印刷行業(yè)對(duì)UVLED固化設(shè)備的需求增加,用于UVLED芯片的通量密度大幅改進(jìn)使得紫外線固化占據(jù)了UVLED技術(shù)市場(chǎng)的很大一部分。同時(shí)印刷業(yè)已發(fā)展成為L(zhǎng)ED固化設(shè)備的一大用戶。UVLED技術(shù)在噴墨領(lǐng)域取得了巨大成功,推動(dòng)了UVLED技術(shù)在整個(gè)印刷行業(yè)中的應(yīng)用。
亞洲市場(chǎng)的UVLED技術(shù)
TechNavio預(yù)測(cè),未來亞太地區(qū)的UVLED技術(shù)市場(chǎng)增長(zhǎng)最快,UVLED技術(shù)在亞太地區(qū)的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)39.31%。主要因?yàn)樵摰貐^(qū)對(duì)UV固化設(shè)備和技術(shù)的大量需求。中國和印度是新興市場(chǎng),由于政府倡導(dǎo)節(jié)能光源并支持對(duì)工業(yè)、醫(yī)療和科學(xué)部門進(jìn)行管控,這些政策鼓勵(lì)UVLED制造商增加UVLED的生產(chǎn)。LED光固化應(yīng)用目前主要集中于木器、油墨和UV膠三大領(lǐng)域,在未來幾年中會(huì)有較大漲幅。
歐洲市場(chǎng)的UVLED技術(shù)
歐洲UVLED技術(shù)將從2015年的3,628萬美元增長(zhǎng)到2020年的1.902億美元。歐洲對(duì)有害物質(zhì)實(shí)行環(huán)境監(jiān)管和對(duì)汞燈的禁止使得歐洲市場(chǎng)成為全球UVLED市場(chǎng)收入的重要貢獻(xiàn)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(chǎng)有著大量應(yīng)用,這些應(yīng)用也成為歐洲市場(chǎng)增長(zhǎng)的一大重要因素。
北美市場(chǎng)的UVLED技術(shù)
UVLED技術(shù)占北美市場(chǎng)份額的26.8%。TechNavio預(yù)測(cè),北美UVLED技術(shù)市場(chǎng)將從2015年的3,433萬美元增長(zhǎng)到2020年的1.7906億美元。由于市場(chǎng)快速增長(zhǎng),北美洲的平面藝術(shù)行業(yè)正越來越多地使用紫外固化設(shè)備和技術(shù)。其他UVLED光固化應(yīng)用涉及醫(yī)療保健行業(yè)、通信設(shè)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(chǎng)上針對(duì)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(diǎn),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(qiáng)的吸收峰,因此引發(fā)效率不高。同時(shí)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(dǎo)致油墨固化不徹底
鑒于引發(fā)劑匹配度和設(shè)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(yīng)活性,才能避免固化不良等問題。目前市場(chǎng)可供選擇的UVLED固化樹脂很少,主要受制于反應(yīng)活性和穩(wěn)定性這兩大問題。
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