รายชื่อแอปพลิเคชัน UV LED ที่มีศักยภาพยังคงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เช่นเดียวกับจำนวนซัพพลายเออร์ระบบ ผู้คิดค้นสูตร และผู้ผลิตเครื่องจักรผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม (OEM) ที่สนับสนุนแอปพลิเคชันเหล่านี้ การเพิ่มขึ้นของกิจกรรมอย่างต่อเนื่องนี้เป็นลางดีสำหรับปัจจุบันและอนาคตของเทคโนโลยี UV LED ดังนั้น ผู้ที่ยังไม่ได้ตรวจสอบความเหมาะสมของเทคโนโลยีนี้สำหรับความต้องการการบ่มของตนเองอาจพบว่าถึงเวลาแล้วที่จะเริ่มต้น สำหรับผู้ที่เพิ่งเริ่มต้น ตลอดจนผู้ที่ติดตามหรือแม้แต่ใช้เทคโนโลยีนี้มาหลายปี บทความนี้มีจุดประสงค์เพื่อให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับตลาด UV LED ที่กำลังเติบโต และเพื่อให้คำแนะนำทั่วไปเกี่ยวกับวิธีการจับคู่ระบบการบ่มด้วย UV LED ให้ตรงกับความต้องการของแอปพลิเคชันที่กำหนด
ยูวีเอาท์พุต
หมึก สารเคลือบ กาว และการอัดขึ้นรูปได้รับการกำหนดสูตรให้ตอบสนองต่อเอาต์พุตของ UV LED ที่กำหนดภายใต้เงื่อนไขกระบวนการเฉพาะชุดหนึ่ง สำหรับการใช้งานและการกำหนดสูตรแต่ละครั้ง จะมีหน้าต่างกระบวนการ UV ที่สามารถบรรลุการบ่มที่ยอมรับได้ หน้าต่างนี้ไม่แคบ แต่มีชุดความยาวคลื่นที่เหมาะสม ตลอดจนความเข้มแสงขั้นต่ำและสูงสุด และการรวมกันของความหนาแน่นของพลังงานทั้งหมด ซึ่งส่งผลให้การบ่มเหมาะสม การทำงานอย่างสม่ำเสมอภายในหน้าต่างนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเร็วในการจัดการวัสดุสูงสุด พื้นผิวที่ไม่เหนียวเหนอะหนะ ความลึกของการบ่ม การเคลื่อนย้ายหลังการบ่มภายในขีดจำกัดที่กำหนด ผลผลิตการผลิตที่เหมาะสมที่สุด คุณภาพของผลิตภัณฑ์ตามระยะเวลา และอายุการใช้งานผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมที่สุดภายในการใช้งานตามจุดประสงค์ รวมถึงเกณฑ์ประสิทธิภาพที่ต้องการอื่นๆ
เทคโนโลยี UV LED ทำงานได้ดีเมื่อเอาต์พุต UV ตรงกับความต้องการของการใช้งานอย่างถูกต้อง และจับคู่กับหมึก สารเคลือบ กาว หรือการอัดขึ้นรูปที่กำหนดสูตรอย่างเหมาะสม น่าเสียดายที่ไม่มีระบบ UV LED สากลหรือหน้าต่างกระบวนการใดที่ทำงานได้ดีเท่ากันสำหรับการใช้งานทั้งหมดในทุกตลาดและเครื่องจักรทุกประเภท ต้องเลือกโซลูชัน UV LED และเอาต์พุตตามสูตร น้ำหนักเคลือบ สภาพแวดล้อมของโรงงานหรือร้านค้า และการกำหนดค่าและความเร็วของระบบการจัดการวัสดุ
ข้อดีของเทคโนโลยี UV LED คือลักษณะเฉพาะของ LED ทำให้สามารถออกแบบระบบการบ่มได้หลากหลายมากขึ้น ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของการใช้งานเฉพาะแต่ละประเภทได้ดีขึ้น ทำให้สามารถปรับรูปแบบหัวหลอดไฟและเอาต์พุต UV ให้เหมาะกับตลาดและการใช้งานที่เกี่ยวข้องได้ ส่งผลให้โซลูชันการบ่มด้วย UV LED มีประสิทธิภาพและประหยัดกว่ามากเมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการบ่มแบบเดิม นอกจากนี้ ยังหมายถึงประสิทธิภาพการบ่มที่แตกต่างกันอย่างมากระหว่างผลิตภัณฑ์ของผู้จำหน่ายที่วางจำหน่ายทั่วไป เนื่องจากการออกแบบโดยเนื้อแท้สามารถแตกต่างกันได้มาก และความแตกต่างเหล่านี้มักไม่ชัดเจนสำหรับ OEM และผู้ใช้ปลายทาง
วิวัฒนาการของแอปพลิเคชัน
การติดกาวอิงค์เจ็ทดิจิทัล UV และการบ่มเต็มระบบทั้งในเครื่องสแกนและเครื่องพิมพ์แบบผ่านครั้งเดียวที่แคบ การพิมพ์สกรีน และกาวติดแบบบ่มเฉพาะจุดที่ใช้ในการประกอบผลิตภัณฑ์ เป็นการใช้งานครั้งแรกที่นำการบ่มด้วย UV LED มาใช้ในช่วงกลางถึงปลายทศวรรษปี 2000 สิ่งที่เหมือนกันของการใช้งานในช่วงแรกคือความเร็วของสายการผลิตที่ช้าลงและเวลาในการประมวลผลชิ้นส่วนที่ยาวนานขึ้น แม้ว่าความเข้มของแสง (วัตต์/ซม.2) ที่ปล่อยออกมาจากระบบ UV LED เดียวในช่วงปีแรกๆ จะต่ำ แต่ก็สามารถให้ความเข้มแสงที่เพียงพอได้โดยการติดตั้งหัวหลอดไฟให้ห่างจากพื้นผิวบ่ม 10 ถึง 15 มม. (0.4 – 0.6 นิ้ว) สำหรับความหนาแน่นของพลังงาน วิธีแก้ปัญหาคือระยะเวลาการฉายแสงที่ยาวนานขึ้นในการติดตั้งแบบคงที่ และใช้การฉายแสงหลายครั้งในการติดตั้งแบบไดนามิก
การใช้งาน UV LED ในช่วงแรกๆ ต้องใช้หลอดไฟที่มีความยาวน้อยกว่า 450 มม. (17.7 นิ้ว) เมื่อรวมกับข้อเท็จจริงที่ว่าการใช้งานจำนวนมากต้องการเพียงหนึ่งหรือสองหลอดเพื่อให้เกิดการอบอย่างรวดเร็ว การลงทุนเชิงพาณิชย์ทั้งหมดจึงน้อยกว่าระบบที่จำเป็นสำหรับเครื่องพิมพ์เชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่และความเร็วสูงซึ่งต้องใช้หลอดไฟหลายหลอดและหลอดไฟที่กว้างขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ปัจจัยทั้งหมดนี้มีความสำคัญ เนื่องจากระบบ UV LED ในยุคแรกไม่ได้มีประสิทธิภาพมากนักและมักมีราคาแพงกว่าตัวเลือกทั่วไป
ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยี UV LED ได้รับการปรับปรุงอย่างมากในแง่ของประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ อายุการใช้งาน เอาต์พุต และความยาว โดยปัจจุบันหัวหลอดไฟช่วงเดียวมีให้เลือกใช้งานได้ในความยาวสูงสุดถึง 2 เมตร (78 นิ้ว) และอายุการใช้งานของหลอดไฟมักจะเกิน 40,000 ชั่วโมง นอกจากนี้ สูตรต่างๆ มากมายได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยเฉพาะสำหรับเอาต์พุต UV LED นอกจากนี้ ตลาดยังดีขึ้นในการจับคู่ระบบ UV LED ให้ตรงกับความต้องการของหน้าต่างกระบวนการ และราคาของอุปกรณ์และสูตรต่างๆ ได้รับการปรับปรุงเนื่องจากการประหยัดต่อขนาดและการแข่งขันที่มากขึ้นตลอดห่วงโซ่อุปทาน สิ่งนี้ทำให้เทคโนโลยีการอบ UV LED ก้าวข้ามขอบเขตของการพิมพ์อิงค์เจ็ท UV แบบดิจิทัล การอบเฉพาะจุด และการสกรีน ไปสู่ความต้องการที่สูงขึ้น ความเร็วที่สูงขึ้น และการใช้งานเชิงพาณิชย์ที่กว้างขึ้น ทั้งแบบอะนาล็อกและดิจิทัล ซึ่งรวมถึงการพิมพ์แบบป้อนแผ่นและแบบออฟเซ็ตแบบเว็บ (ภาพ 1) ออฟเซ็ตแบบแห้ง เฟล็กโซ การเคลือบและการตกแต่งไม้ และการเคลือบไฟเบอร์ออปติก
ตารางที่ 1 แสดงถึงพื้นที่ที่เทคโนโลยี UV LED ถูกนำมาใช้มากขึ้นในปัจจุบัน แม้ว่าจะมีระดับการเจาะตลาดที่แตกต่างกันและไม่จำเป็นสำหรับการใช้งานทั้งหมดในแต่ละกลุ่มตลาด แต่สิ่งนี้จะยังคงปรับปรุงต่อไปตามเวลา การออกแบบหลอด UV LED ที่แตกต่างกัน รวมถึงการกำหนดสูตรเฉพาะการใช้งาน จำเป็นเพื่อให้กระบวนการพิมพ์ การเคลือบ และการยึดติดที่หลากหลายและหลากหลายนั้นเป็นไปได้ ดังนั้น จึงมีความสำคัญที่สำหรับการใช้งานแต่ละครั้ง จะต้องมีความสัมพันธ์ในการทำงานที่แข็งแกร่งระหว่างทุกฝ่าย ไม่ว่าจะเป็นซัพพลายเออร์ระบบบ่ม UV LED ผู้ผลิตสูตร ผู้สร้างเครื่องจักร OEM ผู้บูรณาการ และผู้ใช้ปลายทาง ในทุกกรณี โซลูชัน UV LED ที่ใช้งานได้สามารถทำได้ด้วยการลองผิดลองถูกและการปรับกระบวนการให้เหมาะสมหากมีสูตรที่ใช้งานได้ ทั้งหมดขึ้นอยู่กับการระบุตัวแปรของกระบวนการและการจับคู่ระบบ UV LED กับการใช้งาน สูตร และอุปกรณ์การจัดการวัสดุ
การจับคู่ระบบ UV LED กับการใช้งาน สูตร และอุปกรณ์การจัดการวัสดุในการบ่ม UV LED
มีระบบการอบด้วย UV LED และผู้จัดจำหน่ายให้เลือกใช้เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ โดยทั้งหมดอ้างว่ามีคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์และประโยชน์ในการใช้งานที่คล้ายคลึงกันมาก โดยจุดที่แตกต่างที่ชัดเจนที่สุดคือ ความเข้มของแสงสูงสุด วิธีการทำความเย็น ปัจจัยของรูปแบบหลอดไฟ และการรวมระบบ น่าเสียดายที่ความรู้เกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะจับคู่ระบบการอบด้วย UV LED กับการใช้งานที่กำหนด แผ่นข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคมักไม่อธิบายว่าทำไมผลิตภัณฑ์จึงเหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานที่กำหนด และไม่ค่อยมีการอ้างอิงถึงกำลังไฟฟ้าเข้าและความหนาแน่นของพลังงานที่ความเร็วของเว็บ แผ่น หรือชิ้นส่วนที่กำหนด เมื่อจับคู่ระบบการอบด้วย UV LED ควรพิจารณาแนวทางทั่วไปต่อไปนี้
คุณสมบัติการรักษาขั้นสุดท้าย
ควรระบุคุณสมบัติทางกล เคมี ฟังก์ชัน และความสวยงามที่ต้องการของการบ่มขั้นสุดท้าย ตลอดจนการใช้งานผลิตภัณฑ์ตามจุดประสงค์ และควรกำหนดว่าคุณสมบัติเหล่านี้จะมีผลต่อการกำหนดสูตรทางเคมี และในท้ายที่สุด จะกำหนดว่าสารละลายบ่มด้วยแสงยูวี LED จะเป็นไปได้หรือไม่ในปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น หมึก วานิช และกาวไซรัปฟรีเรดิคัลโดยทั่วไปจะบ่มได้ดีด้วยแสงยูวีและตรงตามข้อกำหนดการพิมพ์กราฟิกส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม สารปลดปล่อยซิลิโคน กาวร้อน UV และสารเคลือบแข็งสำหรับอุตสาหกรรมยังคงอยู่ในระหว่างการพัฒนา และยังต้องใช้เวลาอีกหลายปีกว่าที่จะวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์อย่างกว้างขวาง
ความยาวคลื่น
ปัจจุบันความยาวคลื่นในการบ่มเชิงพาณิชย์ได้แก่ 365, 385, 395 และ 405 นาโนเมตร สำหรับการใช้งานหมึกส่วนใหญ่ ความยาวคลื่นที่ต้องการคือ 395 นาโนเมตร โดยความยาวคลื่น 365 และ 385 นาโนเมตรจะใช้น้อยกว่า กาวยึดติดโครงสร้างโดยทั่วไปจะทำงานได้ดีที่สุดที่ 365 หรือ 405 นาโนเมตร ขึ้นอยู่กับสูตร แต่สามารถบ่มได้ในระดับเดียวกันที่ 385 หรือ 395 นาโนเมตร วานิชสำหรับพิมพ์ทับมักจะมีความยาวคลื่นเท่ากับหมึก 395 นาโนเมตร และเมื่อเป็นเรื่องของการเคลือบอุตสาหกรรม ทั้งแบบใช้งานจริงและแบบแข็ง ก็ไม่มีฉันทามติ เนื่องจากการพัฒนายังคงดำเนินต่อไป
หน้าต่างการแผ่รังสี
เคมีของสูตรจะต้องได้รับการบ่มภายในค่าการแผ่รังสีต่ำสุดและสูงสุด (วัตต์/ซม.2) การทำงานภายใต้ค่าการแผ่รังสีต่ำสุดจะส่งผลให้การบ่มไม่เพียงพอ การเพิ่มค่าการแผ่รังสีเกินค่าสูงสุดไม่ได้ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าการบ่มภายในช่วงการแผ่รังสีที่กำหนดไว้ โดยต้องให้หลอดไฟปล่อยความหนาแน่นของพลังงานเพียงพอ น่าเสียดายที่ไม่มีค่าการแผ่รังสีสากลที่ตอบสนองความต้องการของสูตรทั้งหมด การใช้งานในแต่ละตลาดนั้นแตกต่างกัน โดยค่าการแผ่รังสีที่เหมาะสมที่สุดที่ช่วงการแผ่รังสีจะอยู่ระหว่างไม่กี่ร้อยมิลลิวัตต์/ซม.2 ไปจนถึงหรือสูงกว่า 30 วัตต์/ซม.2 อย่างไรก็ตาม สิ่งที่สำคัญกว่าค่าการแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาคือค่าการแผ่รังสีจริงที่ส่งไปยังพื้นผิวการบ่มของสารตั้งต้น เนื่องจากค่าการแผ่รังสีจะลดลงตามระยะทางที่เคลื่อนที่เป็นกำลังสอง เนื่องจากวัตต์คือจูลต่อวินาที ความเข้มของแสงจึงเขียนใหม่เป็นจูลต่อวินาทีต่อตารางเซนติเมตร และเป็นอัตราการแผ่พลังงานอัลตราไวโอเลตจากหัวหลอด UV LED สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าเมื่อความเข้มของแสงอิ่มตัวจนเคมีไม่สามารถดูดซับความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลตได้แล้ว ความเข้มของแสงที่เกินมาจะแปลงเป็นพลังงานความร้อนที่พื้นผิวบ่ม
หน้าต่างความหนาแน่นของพลังงาน
การกำหนดสูตรและความเร็วของสายการผลิตจะกำหนดความหนาแน่นของพลังงาน (จูล/ซม.2) ที่จำเป็นในการทำปฏิกิริยาเคมีให้สมบูรณ์ ความหนาแน่นของพลังงานที่มากขึ้นส่งผลให้การบ่มโดยรวมดีขึ้น ช่วยให้ความเร็วสายการผลิตเร็วขึ้น และบางครั้งทำให้การแผ่รังสีสูงสุดต่ำลง ระบบ UV LED ทั้งหมดที่ปล่อยรังสีสูงสุดเท่ากันไม่ได้ให้ความหนาแน่นของพลังงานเท่ากัน ความหนาแน่นของพลังงานสามารถเพิ่มได้โดยใช้หลอดไฟซึ่งออกแบบมาให้ปล่อยความหนาแน่นของพลังงานที่มากขึ้น การใช้หลอดไฟหลายหลอดร่วมกัน ทำให้ความเร็วสายการผลิตช้าลงหรือเพิ่มเวลาการเปิดรับแสง คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความหนาแน่นของพลังงานและผลกระทบต่อการบ่มด้วยแสง UV ได้ที่หน้าวิทยาศาสตร์การบ่มด้วยแสง UV ของเรา
ระยะการทำงาน
นี่คือค่าชดเชยระหว่างหน้าต่างปล่อยแสง UV LED กับพื้นผิวบ่ม ซึ่งจะต้องระบุไว้สำหรับการใช้งานและการตั้งค่าเครื่องจักร เนื่องจากความเข้มของแสงจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่ออยู่ห่างไกล หากต้องการให้ทำงานในระยะที่ไกลขึ้น ให้พิจารณาใช้หลอดไฟที่มีกำลังแรงขึ้น (ไม่ว่าจะเป็นความเข้มของแสงที่มากขึ้น ความหนาแน่นของพลังงานที่มากขึ้น หรือทั้งสองอย่าง) หรือโซลูชัน LED ที่รวมออปติกหรือรีเฟลกเตอร์เพื่อบรรจุหรือรวมความยาวคลื่น UV ไว้ด้วยกันในระยะทางที่กำหนด
กลไกการระบายความร้อน
สภาพแวดล้อมของโรงงาน ความชอบของ OEM หรือผู้ใช้ปลายทาง และการออกแบบระบบ UV LED กำหนดว่ากลไกการระบายความร้อนจะเป็นแบบลมอัดหรือแบบน้ำหมุนเวียน ผลิตภัณฑ์ UV LED ไม่ได้มีจำหน่ายในรูปแบบระบายความร้อนด้วยอากาศทั้งหมด และระบบที่มีกำลังสูงกว่ามักจะระบายความร้อนด้วยน้ำ การระบายความร้อนด้วยอากาศอาจเป็นแบบบวกซึ่งอากาศจะถูกดันเข้าไปในหัวโคมไฟและระบายออกไปยังสภาพแวดล้อมของเครื่องพิมพ์ หรือแบบลบซึ่งอากาศจะถูกดึงผ่านหัวโคมไฟจากสภาพแวดล้อมของเครื่องพิมพ์และระบายออก เนื่องจากระบบ UV LED ไม่ปล่อยโอโซน จึงไม่จำเป็นต้องระบายอากาศเย็นออกนอกโรงงาน
พื้นที่ติดตั้ง
ตำแหน่งการติดตั้งและการติดตั้งเครื่องจักรจะกำหนดพื้นที่ที่อนุญาตให้ติดตั้งหัว UV LED โดยทั่วไประบบระบายความร้อนด้วยน้ำจะมีขนาดกะทัดรัดกว่าระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ ซึ่งต้องมีระยะห่างขั้นต่ำรอบ ๆ ช่องรับและช่องระบายอากาศเพื่อให้เกิดการหมุนเวียนและการกระจายความร้อนที่เหมาะสม
เลนส์และการป้องกัน
ความใกล้ชิดและทิศทางของหลอดไฟกับพื้นผิวที่ไม่ต้องการจะส่งผลต่อการใช้เลนส์และการป้องกัน ควรใช้ความระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่ารังสี UV ถูกบล็อกจากหัวพิมพ์อิงค์เจ็ทดิจิทัล ถาดหมึกและเคลือบ และวัสดุที่ไวต่อความร้อนบนเครื่อง นอกจากนี้ ควรปิดกั้นแสงทั้งหมดไม่ให้มองเห็นได้ตรงกับผู้ปฏิบัติงาน
รายละเอียดชิ้นส่วนที่รุนแรง
การใช้งานในอุตสาหกรรมที่มีพื้นผิวชิ้นส่วนที่มีลักษณะแตกต่างกันอย่างมาก พื้นผิวสำหรับบ่ม หรือสายการผลิตที่ต้องใช้หลอดไฟ LED ในระยะห่างที่มากขึ้น (หลายนิ้วขึ้นไป) และความจำเป็นในการใช้สารเคลือบผิวด้านบน UV LED ที่แข็งเป็นพิเศษ ทนต่อรอยขีดข่วน และทนต่อสารเคมี ยังคงเป็นความท้าทายเล็กน้อย และควรพิจารณาพัฒนาในอนาคตอันใกล้นี้
ในช่วงหลังนี้ แรงกดดันจากหน่วยงานกำกับดูแลในการหาทางเลือกอื่นแทนหลอดไฟไอปรอท ความคิดริเริ่มด้านความยั่งยืน และวิกฤตพลังงานโลกกำลังผลักดันให้มีการนำระบบบ่มด้วย UV LED มาใช้มากขึ้น และเป็นหัวหอกด้านนวัตกรรมในสูตรเคมี ในขณะที่การพัฒนายังคงดำเนินต่อไป เทคโนโลยีการบ่มด้วย UV LED กำลังกลายเป็นแหล่ง UV ที่ต้องการในแอปพลิเคชันที่เพิ่มมากขึ้น แม้ว่าจะไม่สามารถใช้ระบบเดียวกันได้ในทุกแอปพลิเคชันและเครื่องจักรประเภทต่างๆ แต่ก็มีชุดโซลูชัน UV LED ที่ตอบสนองความต้องการของแอปพลิเคชันต่างๆ มากมาย แม้ว่า OEM อาจเลือกใช้เครื่องบ่มด้วย LED ที่ติดตั้งไว้แล้วในเครื่องจักรใหม่และเครื่องจักรดัดแปลง แต่ขอแนะนำให้ผู้ใช้ยืนยันผ่านการทดสอบหรืออ้างอิงการติดตั้งก่อนหน้านี้ว่าระบบที่ถูกต้องตรงกับความต้องการเฉพาะของกระบวนการ ปฏิบัติตามแนวทางในบทความนี้และทำงานอย่างใกล้ชิดกับซัพพลายเออร์ระบบบ่มด้วย UV LED ผู้ผลิตสูตร ผู้ผลิตเครื่องจักร OEM ผู้บูรณาการ และผู้ใช้ปลายทางเพื่อให้แน่ใจว่าการบ่มด้วย UV LED โดยรวมจะประสบความสำเร็จมากขึ้น
หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ UV LED ของ GEW โปรดไปที่หน้าระบบ UV LED ของเรา
