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UV 경화에 관하여

자외선(UV)이란

 1-1) 빛의 파장 단위는 nm(나노메타) 또는 Å(옹스트롱)으로 표현합니다. 1nm = 10Å = 10-9m
 1-2) 파장 λ(람다)라는것은 파(波)의 피크에서 피크 또는 곡(谷)에서 곡 사이를 말합니다.


파(波)의 종류 파 장(nm)
전자파 라 디 오 파 1.00 x 1012 (1000m) 전파
단파라디오파 1.00 x 1010 (10m)
마이크로파 1.00 x 1017 (1cm)
원 적 외 선 1.00 x 104 (10μ) 적 외 선
근 적 외 선 1.00 x 103 (1μ)
적 7.00 x 102 가시광선- 사람의 눈으로 느낌
등 6.20 x 102
황 5.80 x 102
녹 5.30 x 102
청 4.70 x 102
자 4.20 x 102 (420nm)
근 자 외 선 3.00 x 102 (300nm) 자외선
원 자 외 선 2.20 x 102 (200nm)
슈만 원자외선 1.50 x 102
장 X 선 3.00 x 10 X 선
단 X 선 1.00 x 10-1
감 마 선 1.50 x 10-3 감 마 선







    •  1-3) 통상 자외선을 UV(Ultra Violet), 적외선을 IR(Infrared Ray)라고 부릅니다.
     1-4) 자외선의 파장구분 (작용구분) 국제증명위원회에 의하여 다음과 같이 구분되어있습니다.




    구 분 파장범위(nm) 효과와 작용
    주효과 작용과 응용
    UV – A 400 ~ 315 광화학반응 인쇄, 복사, 색소침착
    UV – B 315 ~ 280 생체관계 홍반, 안염, 건강작용
    UV – C 280 ~ 100 이온, 오존생성 살균, 탈취, 수처리, 공기세정



     · 수은등의 주 자외선에는 다음의 명칭이 붙여져 있습니다.



    i선 356nm
    h 선 405nm
    g 선 436nm




     1-5) 자외선의 측정
     빛은「포톤」이라 불리우는 에너지 덩어리의 흐름이라고 생각 되어지고 있습니다. 이 포톤1개가 갖는 에너지는 그 빛의 파장에 의해 정한
    값으로, 파장에 반비례하는 크기를 갖고 있습니다.

    각종 감광성 물질에 이 포톤이 충돌하면(이른바 노광조사), 감광재가 이 포톤의 에너지를 흡수하여 이른바 광화학 변화를 일으키나 그 감광재의 특성에 따라서 장파장에 의한 에너지의 흡수를 일으키지 않는 경우도 있습니다.

    이것은 이른바「감광재의 분광감도 특성」이라 불리워집니다.
    감광재에 조사되는 빛의 세기(조도)를 측정 할 경우, 그 감광재의 감도특성에 맞는 측정기가 적절한 값을 표시합니다.
    따라서, 일반 사람의 시감도(視感度) 특성에 의한 조도계로는 특히 자외선부의 감도를 가지는 감광재에 대해서는 측정치가 다르게 표현 되는 경우가 있습니다.
    또한, 메이커가 다른 자외선용 조도계의 측정치를 비교할 경우, 분광 감도 특성을 종합하여 비교할 필요가 있습니다. 각종 감광재의 분광감도 특성은 천차만별이고, 또한 주변온도와 시간경과에 따라서도 변화합니다.

    그리하여 공업용으로서 일반적으로 사용되어지는 감광재의 분광감도를 3종으로 분류하여 여기에 대응하는 4종의 측정계가 적용됩니다.



    ● UV – C 계열
    측정기 : 파장 100~280nm의 감도

    ● UV – B 계열
    측정기 : 파장 280~320nm의 감도

    ● UV – A 계열
    측정기 : 파장 320~390nm의 감도

    ● UV – V 계열
    측정기 : 파장 395 ~ 445nm의 감도



    광도측정기의 측정단위는 mW / cm2 (광도,강도), mJ / cm2(광량)이며 이는 국제에너지단위로 통일되어 있습니다.
    이 관계는 mJ / cm2 = mW / cm2 x sec 입니다.

    E=I x T (sec)
    E=자외선량(UV 노광량으로도 칭함) 단위: (mJ/cm2) = 광량
    I : UV조도 : (mW/ cm2) = 광도
    T : 조사시간 : (sec)

    경화에 필요한 UV 광량은 소재에 의해 결정되므로, UV 광도를 알 수 있으면 이 공식에서 필요한 시간이 계산으로 얻어집니다.

    UV 경화에 관하여

    UV경화는 잉크, 코팅제, 또는 접착제의 경화시 열대신 강한 자외선을 이용한 광화학적 공정입니다. UV경화는 생산성 향상, 비용절감 및 무공해 등이 요구됨에 따라 착실히 발전하고 있습니다. UV경화 기술은 1960년대 소개된 이후 솔벤트 건조방식에 비해 저렴하고 다양한 공정조건에 적합하여 많은 산업분야에서 UV경화방식을 채택하고 있습니다.

    UV경화공정에서는 건조(Drying)를 경화(Curing)로 바꾸어 명칭 합니다.
    광중합(Photopolymerization)이라고 불리는 UV경화는 액체 모노머(Monomer)와 올리고머(Oligomer)가 사용되는 광화학적인 공정이며, 광개시제(Photoinitiator)가 소량 혼합된 상태에서 자외선에 노출되면 이 혼합물(모노머, 올리고머, 광개시제)은 순간적으로 경화됩니다.

    기존의 열 및 열풍건조방식은 Solvent를 방출하고, 건조완료시 코팅두께가 50%이상 감소되며 또한 오염 물질도 방출됩니다. 열 또는 고속열풍을 이용하여 솔벤트를 날리는 방식의 열건조방식에 비해 UV경화는 순간적이며, 코팅두께의 감소가 없고, 아무것도 증발시키지 않습니다.

    UＶ 경화프로세스에는 다른 가열 프로세스등과 비교해 다음 4가지의 특징이 있습니다.


    ■ 순간 경화 ■ 무공해·안전
           ●시간절약… 경화 시간은 0.1~수초
           ●공간절약… 단계 그 자체가 컴팩트
           ●비용절약… 처리량에 대응한 적정규모의 시스템 설계가 가능
    		        ●작업 환경 향상
           … 원칙적으로 무용제, 동력은 전력. 대기오염이나 악취 공해를 회피

           ●설비의 간소화
           … 용제 처리장치나 공해대책 시설이 불필요
    ■ 저온 경화 ■ 품질 향상
           ●열에 약한 소재도 OK
           … 소재의 선택이 자유

           ●에너지 절약
           … 필요한 때에 필요한 부분에만 에너지를 투입하는 시스템     		       ●강도의 강화… 강인한 강화 성능
           ●무상, 무취… 마무리에 얼룩짐이 없고, 잉크나 도료의 냄새도 없음
           ●금속 광택, 고급감을 낼 수 있음
           ●내용제성, 내약품성, 내오염성이 대폭 상승

    UV LAMP에 관하여

    산업 기술에서 자외선 조사에 사용하는 광원 램프는 일반적으로 다음과 같은 것입니다.

    고압 수은 UV 램프 :(석영유리) 주파장: 365nm, 파장의 자외선 조사장치 주로 UV경화수지, UV도료의 경화건조, 다이싱박리 등에 사용됩니다. 메탈 할라이드 UV 램프 :(석영유리) 200~400nm 연속 파장의 자외선 조사 장치 파장 365nm 이외의 자외선에 감응하는 UV도료의 경화 등에 사용합니다.
    UV경화로 고압 수은 UV 램프와 메탈 할라이드 UV 램프 중 어느 쪽으로 할 것인지는 UV수지·도료측의 요구에 따르나, 일반적으로 여러 자외선 파장이 일제히 나옵니다.
    메탈 할라이드 쪽이 에너지도 강하고 보다 확실한 경화를 얻을 수 있습니다. 저압 수은 UV 램프 (석영 유리 **·오존리스*) : 파장 254nm의 자외선 조사장치 자외선 살균은 254nm 파장의 저압수은 UV 램프(185nm 파장은 나오지 않음)로 실시합니다.
    저압 수은 UV 램프 (석영 유리 **·오존 발생) : 파장 185nm/254nm의 자외선 조사 장치 자외선 + 오존 병용 살균, 물의 광산화 처리, UV 세정·UV 개질은 주로 254 nm와 185 nm가 동시에 나오는 합성 석영제의 오존 램프로 실시합니다.

    185 nm의 자외선은 공기 중의 산소를 오존(산소원자 3개가 결합된 것)으로 변화시킵니다.
    그 오존에 254nm 파장의 자외선을 조사하면 오존의 산소원자 결합이 약해져 「불안정하고 반응하기 쉬운 상태」가 됩니다

    185nm와 254nm 두 종류의 파장이 동시에 조사되는 램프를 오존 램프라고 부르며, 185 nm를 컷 한 램프를 「오존레스·램프」라고 불러 구별하는 일이 있습니다.

    오존레스의 저압 수은 UV 램프는 자외선 살균에 많이 사용되며 살균 대상은 물질 표면/공기/물 등이 주가 됩니다.
    오존 램프는 오존 살균/오존 표박 등에 사용되며, 파장 185nm의 자외선으로 오존을 발생시켜 동시에 254 nm 파장에서 화학반응을 촉진시키는 '광표면처리(UV 세정·UV 개질)'에 사용합니다.

    UV LED에 관하여

    - 국부적 또는 대면적 응용에 가능한 지향성 광원
       다양한 형태로 LED를 배열 할 수 있어 디자인 자유도가 양호합니다. 대용량의 배기장치와 같은 부대시설을 위한 공간이 필요 없습니다.
    - 점광원
       접속된 광출력을 얻는데 용이하며, 광가이드 조정이 용이합니다. 시스템 요구사항에 대응하기 좋습니다.
    - 수은을 포함하지 않으며, 오존발생이 없습니다.
    - 발열이 적으므로 경화품질이 우수합니다.
    - UV LED경화용 용액의 경화시간이 짧고 부산물이 남지 않습니다.
    - 예열시간이 필요없으며, 전력소모량이 적습니다.
    - 장수명으로 유지보수가 용이합니다.