U vapore di mercuriu, u diodu emettitore di luce (LED) è l'eccimeru sò tecnulugie distinte di lampade per a polimerizazione UV. Mentre chì tutte e trè sò aduprate in diversi prucessi di fotopolimerizazione per reticulà inchiostri, rivestimenti, adesivi è estrusioni, i meccanismi chì generanu l'energia UV irradiata, è ancu e caratteristiche di l'output spettrale currispundente, sò cumpletamente sfarenti. A capiscitura di queste differenze hè strumentale in u sviluppu di l'applicazione è di a formulazione, a selezzione di a fonte di polimerizazione UV è l'integrazione.
Lampade à vapori di mercuriu
Sia e lampade à arcu à elettrodi sia e lampade à microonde senza elettrodi rientranu in a categuria di vapore di mercuriu. E lampade à vapore di mercuriu sò un tipu di lampade à scarica di gas à media pressione in quale una piccula quantità di mercuriu elementale è di gas inerte sò vaporizate in un plasma in un tubu di quarzu sigillatu. U plasma hè un gas ionizatu à temperatura incredibilmente alta capace di cunduce l'elettricità. Hè pruduttu applicendu una tensione elettrica trà dui elettrodi in una lampada à arcu o scaldendu à microonde una lampada senza elettrodi in un involucru o cavità simile in cuncettu à un fornu à microonde domesticu. Una volta vaporizatu, u plasma di mercuriu emette luce à largu spettru attraversu lunghezze d'onda ultraviolette, visibili è infrarosse.
In u casu di una lampada à arcu elettricu, una tensione applicata energizza u tubu di quarzu sigillatu. Questa energia vaporizza u mercuriu in un plasma è libera elettroni da l'atomi vaporizzati. Una parte di l'elettroni (-) scorre versu l'elettrodu di tungstenu pusitivu o anodu (+) di a lampada è in u circuitu elettricu di u sistema UV. L'atomi cù l'elettroni mancanti di recente diventanu cationi energizati pusitivamente (+) chì scorrenu versu l'elettrodu di tungstenu caricatu negativamente o catodu (-) di a lampada. Mentre si movenu, i cationi colpiscenu l'atomi neutri in a mistura di gas. L'impattu trasferisce l'elettroni da l'atomi neutri à i cationi. Mentre i cationi guadagnanu elettroni, cascanu in un statu di energia più bassa. A differenza di energia hè scaricata cum'è fotoni chì irradianu versu l'esternu da u tubu di quarzu. À cundizione chì a lampada sia alimentata currettamente, raffreddata currettamente è operata in a so vita utile, una pruvista custante di cationi appena creati (+) gravita versu l'elettrodu negativu o catodu (-), colpendu più atomi è producendu emissione cuntinua di luce UV. E lampade à microonde funzionanu in modu simile, eccettu chì e microonde, cunnisciute ancu cum'è radiofrequenza (RF), rimpiazzanu u circuitu elettricu. Siccomu e lampade à microonde ùn anu micca elettrodi di tungstenu è sò simpliciamente un tubu di quarzu sigillatu chì cuntene mercuriu è gasu inerte, sò cumunemente chjamate senza elettrodi.
L'emissione UV di e lampade à vapori di mercuriu à banda larga o à spettru largu si estende nantu à e lunghezze d'onda ultraviolette, visibili è infrarosse, in proporzioni approssimativamente uguali. A parte ultravioletta include una mistura di lunghezze d'onda UVC (da 200 à 280 nm), UVB (da 280 à 315 nm), UVA (da 315 à 400 nm) è UVV (da 400 à 450 nm). E lampade chì emettenu UVC in lunghezze d'onda inferiori à 240 nm generanu ozonu è richiedenu scaricu o filtrazione.
L'output spettrale per una lampada à vapori di mercuriu pò esse mudificatu aghjunghjendu piccule quantità di dopanti, cum'è: ferru (Fe), galliu (Ga), piombu (Pb), stagnu (Sn), bismutu (Bi) o indiu (In). I metalli aghjunti cambianu a cumpusizione di u plasma è, dunque, l'energia liberata quandu i cationi acquistanu elettroni. E lampade cù metalli aghjunti sò chjamate drogate, additive è alogenuri metallichi. A maiò parte di l'inchiostri, rivestimenti, adesivi è estrusioni formulati cù UV sò cuncipiti per currisponde à l'output di e lampade drogate standard cù mercuriu (Hg) o ferru (Fe). E lampade drogate cù ferru spostanu una parte di l'output UV versu lunghezze d'onda più lunghe, quasi visibili, ciò chì si traduce in una migliore penetrazione attraversu formulazioni più spesse è fortemente pigmentate. E formulazioni UV chì cuntenenu diossidu di titaniu tendenu à polimerizà megliu cù e lampade drogate cù galliu (GA). Questu hè perchè e lampade à galliu spostanu una parte significativa di l'output UV versu lunghezze d'onda più lunghe di 380 nm. Siccomu l'additivi di diossidu di titaniu generalmente ùn assorbenu micca a luce sopra i 380 nm, l'usu di lampade à galliu cù formulazioni bianche permette à più energia UV di esse assorbita da i fotoiniziatori in uppusizione à l'additivi.
I profili spettrali furniscenu à i formulatori è à l'utilizatori finali una rapprisentazione visuale di cume a pruduzzione irradiata per un disignu specificu di lampada hè distribuita in tuttu u spettru elettromagneticu. Mentre u mercuriu vaporizatu è i metalli additivi anu caratteristiche di radiazione definite, a mistura precisa di elementi è gas inerti in u tubu di quarzu, inseme cù a custruzzione di a lampada è u disignu di u sistema di polimerizazione, influenzanu tutti a pruduzzione UV. A pruduzzione spettrale di una lampada micca integrata alimentata è misurata da un fornitore di lampade à l'aria aperta avarà una pruduzzione spettrale diversa da una lampada muntata in una testa di lampada cù un riflettore è un raffreddamentu currettamente cuncepiti. I profili spettrali sò facilmente dispunibili da i fornitori di sistemi UV, è sò utili in u sviluppu di formulazioni è a selezzione di lampade.
Un prufilu spettrale cumunu traccia l'irradianza spettrale nantu à l'asse y è a lunghezza d'onda nantu à l'asse x. L'irradianza spettrale pò esse visualizata in parechji modi, cumpresi u valore assolutu (per esempiu W/cm2/nm) o misure arbitrarie, relative o nurmalizate (senza unità). I prufili mostranu cumunemente l'infurmazioni cum'è un graficu à linee o cum'è un graficu à barre chì raggruppa l'output in bande di 10 nm. U seguente graficu di output spettrale di a lampada à arcu di mercuriu mostra l'irradianza relativa rispettu à a lunghezza d'onda per i sistemi GEW (Figura 1).
FIGURA 1 »Grafici di output spettrale per mercuriu è ferru.
Lampada hè u termine adupratu per riferisce à u tubu di quarzu chì emette raggi UV in Europa è Asia, mentre chì l'Americani di u Nordu è di u Sud tendenu à aduprà una mistura intercambiabile di lampadina è lampada. Lampada è testa di lampada si riferiscenu tramindui à l'assemblea cumpleta chì cuntene u tubu di quarzu è tutti l'altri cumpunenti meccanichi è elettrici.
Lampade à arcu elettrodicu
I sistemi di lampade à arcu elettrodi sò custituiti da una testa di lampada, un ventilatore di raffreddamentu o un refrigeratore, un alimentatore è una interfaccia uomo-macchina (HMI). A testa di a lampada include una lampada (lampadina), un riflettore, un involucro o alloggiamento metallicu, un assemblaggio di otturatore è qualchì volta una finestra di quarzu o una protezione in filu. GEW monta i so tubi di quarzu, riflettori è meccanismi di otturatore in assemblaggi di cassette chì ponu esse facilmente rimossi da l'involucro o l'alloggiamento esterno di a testa di a lampada. A rimozione di una cassetta GEW si effettua tipicamente in pochi secondi aduprendu una sola chiave Allen. Siccome l'output UV, a dimensione è a forma generale di a testa di a lampada, e caratteristiche di u sistema è i bisogni di l'attrezzature ausiliarie varianu secondu l'applicazione è u mercatu, i sistemi di lampade à arcu elettrodi sò generalmente cuncepiti per una data categuria di applicazioni o tipi di macchine simili.
E lampade à vapori di mercuriu emettenu 360° di luce da u tubu di quarzu. I sistemi di lampade à arcu utilizanu riflettori situati nantu à i lati è u spinu di a lampada per catturà è fucalizà più luce à una distanza specificata davanti à a testa di a lampada. Sta distanza hè cunnisciuta cum'è u focu è hè induve l'irradiazione hè più grande. E lampade à arcu emettenu tipicamente in a gamma da 5 à 12 W/cm2 à u focu. Siccomu circa u 70% di a pruduzzione UV da a testa di a lampada vene da u riflettore, hè impurtante mantene i riflettori puliti è rimpiazzalli periodicamente. A mancanza di pulizia o di rimpiazzamentu di i riflettori hè un cuntributore cumunu à una polimerizazione insufficiente.
Dapoi più di 30 anni, GEW hà migliuratu l'efficienza di i so sistemi di polimerizazione, persunalizendu e funzioni è a pruduzzione per risponde à i bisogni di applicazioni è mercati specifichi, è sviluppendu un vastu portafogliu d'accessori d'integrazione. Di cunsiguenza, l'offerte cummerciali d'oghje di GEW includenu disinni di alloggiamenti compatti, riflettori ottimizzati per una maggiore riflettanza UV è infrarossi ridotti, meccanismi di otturatore integrali silenziosi, gonne è fessure per tela, alimentazione di tela a conchiglia, inerzione cù azotu, teste pressurizzate pusitivamente, interfaccia operatore touch-screen, alimentatori à statu solidu, maggiore efficienza operativa, monitoraghju di a pruduzzione UV è monitoraghju di u sistema à distanza.
Quandu e lampade à elettrodu di media pressione sò in funzione, a temperatura di a superficia di quarzu hè trà 600 °C è 800 °C, è a temperatura interna di u plasma hè di parechji millaie di gradi centigradi. L'aria furzata hè u mezzu principale per mantene a temperatura curretta di funziunamentu di a lampada è rimuovere una parte di l'energia infrarossa irradiata. GEW furnisce quest'aria negativamente; questu significa chì l'aria hè tirata attraversu l'involucru, longu u riflettore è a lampada, è scaricata fora di l'assemblea è luntanu da a macchina o da a superficia di polimerizazione. Certi sistemi GEW cum'è l'E4C utilizanu u raffreddamentu à liquidu, chì permette una pruduzzione UV ligeramente più grande è riduce a dimensione generale di a testa di a lampada.
E lampade à arcu à elettrodi anu cicli di riscaldamentu è di raffreddamentu. E lampade sò accese cù un raffreddamentu minimu. Questu permette à u plasma di mercuriu di ghjunghje à a temperatura di funziunamentu desiderata, pruduce elettroni è cationi liberi, è permette u flussu di corrente. Quandu a testa di a lampada hè spenta, u raffreddamentu cuntinueghja à funziunà per uni pochi di minuti per raffreddà uniformemente u tubu di quarzu. Una lampada chì hè troppu calda ùn si riaccenderà micca è deve cuntinuà à raffreddà si. A durata di u ciclu di avviamentu è di raffreddamentu, è ancu a degradazione di l'elettrodi durante ogni attaccu di tensione hè a ragione per a quale i meccanismi di otturatore pneumaticu sò sempre integrati in i gruppi di lampade à arcu à elettrodi GEW. A Figura 2 mostra e lampade à arcu à elettrodi raffreddate à aria (E2C) è raffreddate à liquidu (E4C).
FIGURA 2 »Lampade à arcu à elettrodi raffreddate à liquidu (E4C) è raffreddate à aria (E2C).
Lampade UV LED
I semiconduttori sò materiali solidi è cristallini chì sò in qualchì modu conduttivi. L'elettricità scorre à traversu un semiconduttore megliu cà un isolante, ma micca cusì bè cum'è un conduttore metallicu. I semiconduttori naturali, ma piuttostu inefficienti, includenu l'elementi siliciu, germaniu è seleniu. I semiconduttori fabbricati sinteticamente cuncepiti per a pruduzzione è l'efficienza sò materiali cumposti cù impurità impregnate precisamente in a struttura cristallina. In u casu di i LED UV, u nitruru di galliu è aluminiu (AlGaN) hè un materiale cumunemente adupratu.
I semiconduttori sò fundamentali per l'elettronica muderna è sò cuncepiti per furmà transistor, diodi, diodi emettitori di luce è microprocessori. I dispositivi semiconduttori sò integrati in circuiti elettrichi è muntati in prudutti cum'è telefoni cellulari, laptop, tablette, elettrodomestici, aerei, vitture, telecomandi è ancu ghjoculi per i zitelli. Quessi cumpunenti minusculi ma putenti rendenu i prudutti di ogni ghjornu funzionali mentre permettenu ancu à l'articuli d'esse cumpatti, più fini, leggeri è più accessibili.
In u casu particulare di i LED, i materiali semiconduttori cuncipiti è fabbricati precisamente emettenu bande di lunghezza d'onda di luce relativamente strette quandu sò cunnessi à una fonte di alimentazione CC. A luce hè generata solu quandu a corrente scorre da l'anodu pusitivu (+) à u catodu negativu (-) di ogni LED. Siccomu l'uscita di u LED hè cuntrullata rapidamente è facilmente è quasi monocromatica, i LED sò ideali per l'usu cum'è: luci indicatrici; signali di cumunicazione infrarossi; retroilluminazione per TV, laptop, tablet è smartphone; insegne elettroniche, cartelloni pubblicitari è jumbotron; è polimerizazione UV.
Un LED hè una giunzione pusitiva-negativa (giunzione pn). Questu significa chì una parte di u LED hà una carica pusitiva è hè chjamata anodu (+), è l'altra parte hà una carica negativa è hè chjamata catodu (-). Mentre chì i dui lati sò relativamente conduttivi, u cunfine di giunzione induve i dui lati si scontranu, cunnisciutu cum'è zona di svuotamentu, ùn hè micca conduttivu. Quandu u terminale pusitivu (+) di una fonte di alimentazione à corrente continua (DC) hè cunnessu à l'anodu (+) di u LED, è u terminale negativu (-) di a fonte hè cunnessu à u catodu (-), l'elettroni caricati negativamente in u catodu è e vacanze elettroniche caricate pusitivamente in l'anodu sò respinti da a fonte di alimentazione è spinti versu a zona di svuotamentu. Questu hè una polarizazione diretta, è hà l'effettu di superà u cunfine non conduttivu. U risultatu hè chì l'elettroni liberi in a regione di tipu n si incrocianu è riempienu e vacanze in a regione di tipu p. Mentre l'elettroni scorrenu attraversu u cunfine, passanu à un statu di energia più bassa. A rispettiva calata di energia hè liberata da u semiconduttore cum'è fotoni di luce.
I materiali è i dopanti chì formanu a struttura cristallina di i LED determinanu a pruduzzione spettrale. Oghje, e fonti di polimerizazione LED dispunibili cummercialmente anu pruduzzioni ultraviolette centrate à 365, 385, 395 è 405 nm, una tolleranza tipica di ±5 nm è una distribuzione spettrale gaussiana. Più grande hè l'irradianza spettrale di piccu (W/cm2/nm), più altu hè u piccu di a curva a campana. Mentre u sviluppu di l'UVC hè in corsu trà 275 è 285 nm, a pruduzzione, a durata, l'affidabilità è u costu ùn sò ancu cummercialmente fattibili per i sistemi è l'applicazioni di polimerizazione.
Siccomu a pruduzzione UV-LED hè attualmente limitata à lunghezze d'onda UVA più lunghe, un sistema di polimerizazione UV-LED ùn emette micca a pruduzzione spettrale à banda larga caratteristica di e lampade à vapori di mercuriu à media pressione. Questu significa chì i sistemi di polimerizazione UV-LED ùn emettenu micca UVC, UVB, a maiò parte di a luce visibile è lunghezze d'onda infrarosse chì generanu calore. Mentre questu permette di utilizà i sistemi di polimerizazione UV-LED in applicazioni più sensibili à u calore, l'inchiostri, i rivestimenti è l'adesivi esistenti formulati per e lampade à mercuriu à media pressione devenu esse riformulati per i sistemi di polimerizazione UV-LED. Fortunatamente, i fornitori di chimica stanu cuncependu sempre di più offerte cum'è doppia polimerizazione. Questu significa chì una formulazione à doppia polimerizazione destinata à polimerizà cù una lampada UV-LED polimerizerà ancu cù una lampada à vapori di mercuriu (Figura 3).
FIGURA 3 »Carta di output spettrale per LED.
I sistemi di polimerizazione UV-LED di GEW emettenu finu à 30 W/cm2 à a finestra di emissione. À u cuntrariu di e lampade à arcu d'elettrodu, i sistemi di polimerizazione UV-LED ùn incorporanu micca riflettori chì dirigenu i raggi di luce versu un focus cuncintratu. Di cunsiguenza, l'irradiazione di piccu UV-LED si verifica vicinu à a finestra di emissione. I raggi UV-LED emessi divergenu l'uni da l'altri mentre a distanza trà a testa di a lampada è a superficia di polimerizazione aumenta. Questu riduce a cuncentrazione di luce è a magnitudine di l'irradiazione chì ghjunghje à a superficia di polimerizazione. Mentre l'irradiazione di piccu hè impurtante per a reticolazione, un'irradiazione sempre più alta ùn hè micca sempre vantaghjosa è pò ancu inibisce una maggiore densità di reticolazione. A lunghezza d'onda (nm), l'irradiazione (W/cm2) è a densità di energia (J/cm2) ghjocanu tutti roli critichi in a polimerizazione, è u so impattu cullettivu nantu à a polimerizazione deve esse capitu currettamente durante a selezzione di a fonte UV-LED.
I LED sò fonti lambertiane. In altre parolle, ogni LED UV emette una pruduzzione uniforme in avanti in un emisferu cumpletu di 360° x 180°. Numerosi LED UV, ognunu di l'ordine di un millimetru quadratu, sò disposti in una sola fila, una matrice di righe è colonne, o qualchì altra cunfigurazione. Questi sottoassemblaggi, cunnisciuti cum'è moduli o array, sò ingegnerizzati cù una spaziatura trà i LED chì assicura a miscelazione trà i spazii è facilita u raffreddamentu di i diodi. Più moduli o array sò poi disposti in assemblaggi più grandi per furmà diverse dimensioni di sistemi di polimerizzazione UV (Figure 4 è 5). I cumpunenti supplementari richiesti per custruisce un sistema di polimerizzazione UV-LED includenu u dissipatore di calore, a finestra di emissione, i driver elettronichi, l'alimentatori CC, un sistema di raffreddamentu à liquidu o un refrigeratore è una interfaccia uomo-macchina (HMI).
FIGURA 4 »U sistema LeoLED per u web.
FIGURA 5 »Sistema LeoLED per installazioni multi-lampada à alta velocità.
Siccomu i sistemi di polimerizazione UV-LED ùn irradianu micca lunghezze d'onda infrarosse. Trasferiscenu intrinsecamente menu energia termica à a superficia di polimerizazione cà e lampade à vapore di mercuriu, ma questu ùn significa micca chì i LED UV devenu esse cunsiderati cum'è tecnulugia di polimerizazione à fretu. I sistemi di polimerizazione UV-LED ponu emette irradianze di piccu assai elevate, è e lunghezze d'onda ultraviolette sò una forma d'energia. Qualunque output chì ùn hè micca assorbitu da a chimica riscalderà a parte o u substratu sottostante è ancu i cumpunenti di a macchina circundante.
I LED UV sò ancu cumpunenti elettrichi cù inefficienze guidate da a cuncepzione è a fabricazione di semiconduttori grezzi, è ancu da i metudi di fabricazione è i cumpunenti utilizati per imballà i LED in l'unità di polimerizazione più grande. Mentre a temperatura di un tubu di quarzu à vapore di mercuriu deve esse mantenuta trà 600 è 800 °C durante u funziunamentu, a temperatura di a giunzione pn di u LED deve rimanere sottu à 120 °C. Solu u 35-50% di l'elettricità chì alimenta una matrice di LED UV hè cunvertita in output ultraviolettu (dipendente assai da a lunghezza d'onda). U restu hè trasfurmatu in calore termicu chì deve esse eliminatu per mantene a temperatura di giunzione desiderata è assicurà l'irradiazione, a densità di energia è l'uniformità specificate di u sistema, è ancu una longa vita. I LED sò intrinsecamente dispositivi à statu solidu di longa durata, è l'integrazione di LED in assemblaggi più grandi cù sistemi di raffreddamentu currettamente cuncepiti è mantenuti hè critica per ottene specifiche di longa vita. Micca tutti i sistemi di polimerizazione UV sò listessi, è i sistemi di polimerizazione UV-LED cuncepiti è raffreddati impropriamente anu una maggiore probabilità di surriscaldamentu è di guastu catastroficu.
Lampade ibride à arcu/LED
In ogni mercatu induve una nova tecnulugia hè introdutta cum'è rimpiazzamentu di a tecnulugia esistente, ci pò esse trepidazione per l'adozione è ancu scetticisimu nantu à e prestazioni. L'utilizatori potenziali spessu ritardanu l'adozione finu à chì si forma una basa d'installazione ben stabilita, studii di casi sò publicati, testimonianze pusitivi cumincianu à circulà in massa, è / o ottenenu sperienza diretta o referenze da individui è cumpagnie chì cunnoscenu è di fiducia. Spessu sò necessarie prove concrete prima chì un mercatu interu abbandoni cumpletamente u vechju è passi cumpletamente à u novu. Ùn aiuta micca chì e storie di successu tendenu à esse sicreti stretti, postu chì i primi aduttanti ùn volenu micca chì i cuncurrenti ottenganu benefici paragunabili. Di cunsiguenza, e storie di delusione, sia vere sia esagerate, ponu qualchì volta riverberà in tuttu u mercatu, camuflendu i veri meriti di a nova tecnulugia è ritardendu ulteriormente l'adozione.
In u corsu di a storia, è cum'è una contrapposizione à l'adopzione riluttante, i disinni ibridi sò stati spessu abbracciati cum'è un ponte di transizione trà a tecnulugia esistente è a nova tecnulugia. L'ibridi permettenu à l'utilizatori di acquistà fiducia è di determinà per elli stessi cumu è quandu i novi prudutti o metudi devenu esse aduprati, senza sacrificà e capacità attuali. In u casu di a polimerizazione UV, un sistema ibridu permette à l'utilizatori di cambià rapidamente è facilmente trà e lampade à vapori di mercuriu è a tecnulugia LED. Per e linee cù parechje stazioni di polimerizazione, l'ibridi permettenu à e presse di fà funziunà 100% LED, 100% vapori di mercuriu, o qualsiasi mischju di e duie tecnulugie necessariu per un travagliu datu.
GEW offre sistemi ibridi à arcu/LED per i convertitori web. A suluzione hè stata sviluppata per u più grande mercatu di GEW, l'etichetta à banda stretta, ma u disignu ibridu hè ancu adupratu in altre applicazioni web è non web (Figura 6). L'arcu/LED incorpora un alloggiamentu cumunu di a testa di a lampada chì pò accoglie una cassetta à vapore di mercuriu o LED. E duie cassette funzionanu cù un sistema universale di alimentazione è di cuntrollu. L'intelligenza in u sistema permette di fà a differenza trà i tipi di cassette è furnisce automaticamente l'alimentazione, u raffreddamentu è l'interfaccia operatore adatti. A rimuzione o l'installazione di una di e cassette à vapore di mercuriu o LED di GEW hè tipicamente realizata in pochi secondi cù una sola chiave Allen.
FIGURA 6 »Sistema Arc/LED per u web.
Lampade à eccimeri
E lampade à eccimeri sò un tipu di lampade à scarica di gas chì emette energia ultravioletta quasi monocromatica. Mentre e lampade à eccimeri sò dispunibili in numerose lunghezze d'onda, l'uscite ultraviolette cumuni sò centrate à 172, 222, 308 è 351 nm. E lampade à eccimeri di 172 nm sò in a banda UV di u vacuum (da 100 à 200 nm), mentre chì 222 nm hè esclusivamente UVC (da 200 à 280 nm). E lampade à eccimeri di 308 nm emettenu UVB (da 280 à 315 nm), è 351 nm hè solidamente UVA (da 315 à 400 nm).
E lunghezze d'onda UV di 172 nm in u vacuum sò più corte è cuntenenu più energia chè l'UVC; però, anu difficultà à penetrà assai in prufundità in e sustanze. In fatti, e lunghezze d'onda di 172 nm sò cumpletamente assorbite in i primi 10 à 200 nm di a chimica furmulata da UV. Di cunsiguenza, e lampade à eccimeri di 172 nm reticuleranu solu a superficia più esterna di e formulazioni UV è devenu esse integrate in cumbinazione cù altri dispositivi di polimerizazione. Siccomu e lunghezze d'onda UV di u vacuum sò ancu assorbite da l'aria, e lampade à eccimeri di 172 nm devenu esse operate in una atmosfera inertizzata cù azotu.
A maiò parte di e lampade à eccimeru sò custituite da un tubu di quarzu chì serve da barriera dielettrica. U tubu hè pienu di gasi rari capaci di furmà molecule d'eccimeru o d'exciplexu (Figura 7). Diversi gasi producenu diverse molecule, è e diverse molecule eccitate determinanu quali lunghezze d'onda sò emesse da a lampada. Un elettrodu d'alta tensione corre longu a lunghezza interna di u tubu di quarzu, è l'elettrodi di terra correnu longu a lunghezza esterna. E tensioni sò pulsate in a lampada à alte frequenze. Questu face chì l'elettroni scorrinu in l'elettrodu internu è si scarichinu attraversu a mistura di gas versu l'elettrodi di terra esterni. Stu fenomenu scientificu hè cunnisciutu cum'è scarica di barriera dielettrica (DBD). Mentre l'elettroni viaghjanu attraversu u gasu, interagiscenu cù l'atomi è creanu spezie energizate o ionizzate chì producenu molecule d'eccimeru o d'exciplexu. E molecule d'eccimeru è d'exciplexu anu una vita incredibilmente corta, è mentre si decomponenu da un statu eccitatu à un statu fundamentale, sò emessi fotoni di una distribuzione quasi monocromatica.
FIGURA 7 »Lampada à eccimeri
À u cuntrariu di e lampade à vapori di mercuriu, a superficia di u tubu di quarzu di una lampada à eccimeri ùn si riscalda micca. Di cunsiguenza, a maiò parte di e lampade à eccimeri funzionanu cù pocu o nisun raffreddamentu. In altri casi, hè necessariu un bassu livellu di raffreddamentu chì hè tipicamente furnitu da u gasu azotu. A causa di a stabilità termica di a lampada, e lampade à eccimeri sò istantaneamente "ON/OFF" è ùn necessitanu micca cicli di riscaldamentu o raffreddamentu.
Quandu e lampade à eccimeri chì irradianu à 172 nm sò integrate in cumbinazione cù sistemi di polimerizazione UVA-LED quasi monocromatici è lampade à vapori di mercuriu à banda larga, si producenu effetti di superficie opaca. E lampade LED UVA sò prima aduprate per gelificà a chimica. E lampade à eccimeri quasi monocromatici sò poi aduprate per polimerizà a superficia, è infine e lampade à mercuriu à banda larga reticolanu u restu di a chimica. L'output spettrali unichi di e trè tecnulugie applicate in fasi separate furniscenu effetti di polimerizazione superficiale ottici è funziunali benefichi chì ùn ponu esse ottenuti cù alcuna di e fonti UV da sola.
E lunghezze d'onda di l'eccimeri di 172 è 222 nm sò ancu efficaci per distrughje e sostanze organiche periculose è i batteri nocivi, ciò chì rende e lampade à eccimiri pratiche per a pulizia di e superfici, a disinfezione è i trattamenti di energia superficiale.
Vita di a lampada
In quantu à a durata di vita di a lampada o di a lampadina, e lampade à arcu GEW sò generalmente finu à 2.000 ore. A durata di vita di a lampada ùn hè micca assoluta, postu chì a pruduzzione UV diminuisce gradualmente cù u tempu è hè influenzata da diversi fattori. U disignu è a qualità di a lampada, è ancu e cundizioni di funziunamentu di u sistema UV è a reattività di a materia di formulazione. I sistemi UV cuncepiti currettamente assicuranu chì a putenza è u raffreddamentu curretti richiesti da u disignu specificu di a lampada (lampadina) sò furniti.
E lampade (lampadine) furnite da GEW furniscenu sempre a vita più longa quandu sò aduprate in i sistemi di polimerizazione GEW. E fonti di furnimentu secundarie anu generalmente ingegnerizatu inversu a lampada da un campione, è e copie ùn ponu micca cuntene u listessu raccordu terminale, diametru di quarzu, cuntenutu di mercuriu o miscela di gas, chì ponu tutti influenzà a pruduzzione UV è a generazione di calore. Quandu a generazione di calore ùn hè micca equilibrata cù u raffreddamentu di u sistema, a lampada soffre sia in pruduzzione sia in vita. E lampade chì funzionanu à temperature più basse emettenu menu UV. E lampade chì funzionanu à temperature più alte ùn duranu micca tantu è si deformanu à temperature superficiali elevate.
A vita di e lampade à arcu elettrodicu hè limitata da a temperatura di funziunamentu di a lampada, u numeru d'ore di funziunamentu è u numeru d'accensioni o di scossa. Ogni volta chì una lampada hè colpita da un arcu à alta tensione durante l'accensione, una parte di l'elettrodu di tungstenu si consuma. Infine, a lampada ùn si riaccenderà più. E lampade à arcu elettrodicu incorporanu meccanismi di otturatore chì, quandu sò attivati, bloccanu l'emissione UV cum'è alternativa à u ciclu ripetutu di l'alimentazione di a lampada. Inchiostri, rivestimenti è adesivi più reattivi ponu risultà in una vita di a lampada più longa; mentre chì, e formulazioni menu reattive ponu richiede cambi di lampada più frequenti.
I sistemi UV-LED sò intrinsecamente più duraturi cà e lampade cunvinziunali, ma a vita di i LED UV ùn hè ancu assoluta. Cum'è cù e lampade cunvinziunali, i LED UV anu limiti in quantu à a forza cù a quale ponu esse alimentati è generalmente devenu funziunà cù temperature di giunzione inferiori à 120 °C. Un suralimentu di i LED è un sottoraffreddamentu di i LED comprometteranu a vita, risultendu in una degradazione più rapida o in un guastu catastroficu. Micca tutti i fornitori di sistemi UV-LED offrenu attualmente disinni chì rispondenu à e durate di vita più elevate stabilite in più di 20.000 ore. I sistemi megliu cuncepiti è mantenuti dureranu più di 20.000 ore, è i sistemi inferiori falliranu in finestre assai più brevi. A bona nutizia hè chì i disinni di i sistemi LED continuanu à migliurà è à durà più longu cù ogni iterazione di cuncepimentu.
Ozonu
Quandu e lunghezze d'onda UVC più corte impactanu e molecule d'ossigenu (O2), causanu a divisione di e molecule d'ossigenu (O2) in dui atomi d'ossigenu (O). L'atomi d'ossigenu liberi (O) si scontranu tandu cù altre molecule d'ossigenu (O2) è formanu ozonu (O3). Siccomu u triossigenu (O3) hè menu stabile à u livellu di a terra chè u diossigenu (O2), l'ozonu si trasforma facilmente in una molecule d'ossigenu (O2) è un atomu d'ossigenu (O) mentre si move in l'aria atmosferica. L'atomi d'ossigenu liberi (O) si ricombinanu tandu trà di elli in u sistema di scaricu per pruduce molecule d'ossigenu (O2).
Per l'applicazioni industriali di polimerizazione UV, l'ozonu (O3) hè pruduttu quandu l'ossigenu atmosfericu interagisce cù lunghezze d'onda ultraviolette inferiori à 240 nm. E fonti di polimerizazione à vapore di mercuriu à banda larga emettenu UVC trà 200 è 280 nm, chì si sovrappone à una parte di a regione di generazione di ozonu, è e lampade à eccimeri emettenu UV à vuoto à 172 nm o UVC à 222 nm. L'ozonu creatu da e lampade à vapore di mercuriu è à eccimeri hè instabile è ùn hè micca una preoccupazione ambientale significativa, ma hè necessariu ch'ellu sia eliminatu da l'area immediata chì circonda i travagliadori, postu chì hè un irritante respiratoriu è tossicu à livelli elevati. Siccomu i sistemi cummerciali di polimerizazione UV-LED emettenu una pruduzzione UVA trà 365 è 405 nm, l'ozonu ùn hè micca generatu.
L'ozonu hà un odore simile à l'odore di u metallu, un filu brusgiatu, u cloru è una scintilla elettrica. I sensi olfattivi umani ponu rilevà l'ozonu da 0,01 à 0,03 parti per milione (ppm). Mentre varieghja secondu a persona è u livellu di attività, e concentrazioni superiori à 0,4 ppm ponu purtà à effetti respiratori avversi è mal di testa. Una ventilazione adatta deve esse installata nantu à e linee di polimerizazione UV per limità l'esposizione di i travagliadori à l'ozonu.
I sistemi di polimerizazione UV sò generalmente cuncipiti per cuntene l'aria di scaricu quandu esce da i capi di e lampade in modu chì pò esse canalizzata luntanu da l'operatori è fora di l'edifiziu induve si decompone naturalmente in presenza di ossigenu è luce solare. In alternativa, e lampade senza ozonu incorporanu un additivu di quarzu chì blocca e lunghezze d'onda chì generanu ozonu, è l'installazioni chì volenu evità i canali o u tagliu di buchi in u tettu utilizanu spessu filtri à l'uscita di i ventilatori di scaricu.
Data di publicazione: 19 di ghjugnu 2024
