การบ่มด้วยแสง UV คืออะไร? หลักการ ข้อดี และขอบเขตการใช้งาน

คำตอบหนึ่งประโยค: การบ่มด้วยแสง UV (UV curing) คือกระบวนการเคมีแสง — สารเริ่มปฏิกิริยาด้วยแสง (photoinitiator) ในหมึก สารเคลือบ หรือกาว ดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตที่ความยาวคลื่นจำเพาะ แล้วสร้างอนุมูลอิสระซึ่งกระตุ้นปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันและการเชื่อมโยงข้าม ทำให้วัสดุเปลี่ยนจากของเหลวเป็นของแข็งภายในไม่กี่วินาที สูตร UV เป็นของแข็ง 100% ไม่มี VOC และปฏิกิริยาวัดเป็นวินาที ไม่ใช่ชั่วโมง

การบ่มด้วยแสง UV เป็นกระบวนการเคมีแสงที่ใช้เวลาเป็นวินาที สูตรเป็นของแข็ง 100% ไม่มี VOC ที่มา: Excelitas UV Curing Product Selector Guide

ปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างไร

สูตร UV ประกอบด้วยสามส่วน: โอลิโกเมอร์และโมโนเมอร์ (โครงสร้างหลักของฟิล์มหลังบ่ม), สารเริ่มปฏิกิริยาด้วยแสง (ดูดซับแสงแล้วเริ่มปฏิกิริยา) และสารเติมแต่ง (เม็ดสี สารช่วยไหล ฯลฯ) เมื่อสารเริ่มปฏิกิริยาดูดซับพลังงาน UV ที่ตรงกับสเปกตรัมการดูดกลืนของมัน โมเลกุลจะแตกตัวเป็นอนุมูลอิสระ อนุมูลอิสระโจมตีพันธะคู่ของโมโนเมอร์และเริ่มปฏิกิริยาลูกโซ่ สร้างโครงข่ายเชื่อมโยงข้ามสามมิติภายในไม่กี่วินาที แสงหยุด ปฏิกิริยาก็หยุด หากสเปกตรัมไม่ตรงกัน ปฏิกิริยาจะไม่เริ่มเลย

ต่างจากการบ่มด้วยความร้อนและการอบแห้งตัวทำละลายอย่างไร

รายการ	การบ่มด้วย UV	ตัวทำละลาย / ความร้อน
เวลา	วินาที	นาทีถึงชั่วโมง
ปริมาณของแข็ง	100% ไม่มี VOC	มีตัวทำละลาย
พลังงาน	เปิด-ปิดแหล่งกำเนิดแสงทันที	เตาอบต้องให้ความร้อนต่อเนื่อง
วัสดุฐาน	แหล่งกำเนิดแสงแทบไม่ถ่ายเทความร้อน เหมาะกับพลาสติกและฟิล์ม	อุณหภูมิสูงจำกัดวัสดุที่ไวต่อความร้อน
คุณภาพ	ทนรอยขีดข่วนและตัวทำละลาย ยึดติดแน่น ของเสียต่ำ	ขึ้นกับความสม่ำเสมอของการอบ
พื้นที่	โมดูลแสงไม่กี่สิบเซนติเมตร	เตาอบยาวหลายเมตร

ใช้ที่ไหนบ้าง

การประกอบอิเล็กทรอนิกส์ (ยึดชิ้นส่วน, potting, เคลือบป้องกัน), ออปติกส์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์ (ต่อเลนส์, หัวต่อไฟเบอร์), อุปกรณ์การแพทย์ (ยึดสายสวน, กระบอกฉีดยา, เคลือบไฮโดรฟิลิก), การพิมพ์และบรรจุภัณฑ์ (อิงค์เจ็ท, ฉลาก), ยานยนต์ (โคมไฟ, เซนเซอร์, จอแสดงผล), ไฟเบอร์ออปติกและสายเคเบิล (เคลือบบนหอดึงเส้นใย)

ทำไมอุปกรณ์บ่มจึงกำหนดผลลัพธ์

สูตรเดียวกันเมื่อบ่มด้วยสเปกตรัม ความเข้มแสง และเวลาที่ต่างกัน จะให้ความแข็ง การยึดเกาะ และการบ่มผิวที่ต่างกัน คู่มือเลือกผลิตภัณฑ์ระบุว่ากระบวนการบ่มมีผลอย่างมากต่อสมบัติทางกายภาพของวัสดุ ดังนั้นอุปกรณ์จึงเป็นปัจจัยชี้ขาดคุณภาพชิ้นงาน

ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง

การบ่มกาวแบบจุดความแม่นยำสูง: OmniCure LX500 (UV LED) หรือ OmniCure S2000 Elite (หลอดปรอท สเปกตรัมกว้าง เปลี่ยนฟิลเตอร์ได้) การบ่มแบบพื้นที่สำหรับสารเคลือบ การประกบ และการพิมพ์: Phoseon UV LED ระบายความร้อนด้วยอากาศ (FireEdge / FireJet)

คำถามที่พบบ่อย

Q: การบ่มด้วย UV มีโมโนเมอร์ตกค้างหรือไม่?

A: หากปริมาณพลังงานเพียงพอและสเปกตรัมตรงกัน อัตราการเปลี่ยนสภาพจะสูงมาก ผิวที่บ่มไม่สมบูรณ์มักเกิดจากการยับยั้งด้วยออกซิเจน

Q: วัสดุทึบแสงบ่มด้วย UV ได้หรือไม่?

A: บริเวณเงาไม่สามารถบ่มด้วยแสงได้ ต้องใช้สูตร dual-cure แบบ UV + ความชื้น หรือ UV + ความร้อน