لامپ یووی 35سانت 4کیلووات

امروزه استفاده از فناوری یووی در صنعت چاپ به طور قابل توجهی رو به گسترش است، که البته صنعت چاپ ایران نیز از این امر مستثنی نیست. اینکه اخیرا بسیاری از فعالان حوضه چاپ در ایران سیستم ماشین آلات چاپ خود را به سیستم چاپ یووی تبدیل می کنند نشان از مزیت های چاپ یووی در برابر با چاپ سنتی است.

در این مقاله سعی شده علاوه بر ذکر مزیت های چاپ یووی مفاهیم علمی کاربردی این فناوری تشریح شود تا خوانندگان با شناخت بهتر بتوانند استفاده ی اصولی از فناوری یووی در حوزه ی کاری خود داشته باشند.

مزیت های چاپ یووی به خواص رنگ ها و پوشش های یووی مرتبط است. برخی از این مزیت ها در زیر تشریح شده است:

•  رنگ ها و پوشش های یووی فقط زمانی که در مجاورت اشعه فرا بنفش قرار می گیرند خشک می شوند. بنابراین دیگر نگرانی بابت خشک شدن رنگ و چسبیدن آن به چاپگر در زمان هایی که چاپگر کار نمی کند وجود ندارد.
•  به دلیل حفظ شکل مایع رنگ های یووی، تمیز کردن چاپگر سریعتر و راحت تر انجام می شود .
•  رنگ های یووی با مجاورت در برابر اشعه فرا بنفش فوری خشک می شوند در صورتی که رنگ های سنتی زمان طولانی تری را برای خشک شدن نیاز دارند.
• لامپ های یووی کم مصرف تر از کوره های خشک کن حرارتی هستند.
•  کیفیت سطح چاپ یووی بالاتر از دیگر روش های متداول چاپ است.
•  مواد یووی از حلال ها و ترکیبات فرار تشکیل نشده اند. در صورتی که ۴۰ درصد رنگ های متداول از حلال ها و ترکیبات فرار تشکیل شده اند. به همین دلیل حجم چاپ یووی پس از خشک شدن کاهش نمی یابد.

• فرآیند کیورینگ رنگ یووی (Curing UV)

  زمانی که رنگ یووی در مجاورت اشعه فرا بنفش قرار می گیرد، فوتونیشیتر های (photoinitiator ) داخل رنگ واکنش نشان می دهند و از حالت مایع به حالت جامد هم چون شبکه پلیمری تبدیل می شوند. در این فرایند حلال ها (solvent ) نقشی ندارند چرا که رنگ خشک نمی شود بلکه کیور (cure) می شود، در نتیجه حجم لایه رنگ کاهش نمی یابد. در مقابل رنگ های پایه حلال و پایه آب طی یک فرآیند تبخیر خشک می شوند که در این فرآیند تقریبا ۴۰ درصد حجم لایه رنگ کم می شود.

• طول موج های متفاوت اثرات مختلفی بر لایه رنگ یووی می گذارد:
  •  V-UV(400-450 nm): همانطور که از نام (Visible UV) مشخص است این طیف جزء نورهای مرئی اشعه فرابنش محسوب می شود که نفوذ زیادی دارد و برای لایه های ضخیم مناسب است. از جمله کاربردهای V-UV می توان برای کیورینگ (curing) وارنیش ها (varnish) در صنایع چوب نام برد.
  •  A-UV(370-400 nm): مناسب برای کیورینگ (curing) چاپ های تو پر تر هم
  •  A-UV(315-370 nm ): برای لایه های چاپی نسبتا نازک مانند چاپ فلکسو و افست مناسب است.
  •  C-UV/B-UV : ترکیب این دو پرتو با A-UV برای کیورینگ سطح رویی لایه ی چاپ بکار می رود.

  مشخصات اشعه فرابنفش

  فرابنفش (UV) یک شکل از اشعه الکترومغناطیسی است. در نمودار زیر طیف اشعه های الکترومغناطیسی نشان داده شده است. که با توجه به گستره ی طول موج شان دسته بندی شده اند. همانطور که در نمودار زیر مشخص است گستره طول موج نور مرئی بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد.

  

  واژه اشعه (Radiation) معمولا در تعریف نور بکار می رود، اما در این مقاله از کلمه ی نور برای توصیف اشعه های مرئی و فرابنفش استفاده می شود.

  از دیدگاه علمی نور هر دوی رفتارهای موجی و ذره ای را از خود نشان می دهد و به صورت بسته های کوچک انرژی به نام فوتون (photons) با طول موج و فرکانس مشخصی حرکت می کند.

  گستره نور یووی با توجه به ارتباطی که با سلامت انسان و محیط زیست دارد به سه دسته ی UVA، UVB و UVC تقسیم می شود که در نمودار زیر گستره طول موج هر کدام نشان داده شده است. هرکدام از این سه دسته اثرات متفاوتی روی پوست انسان می گذارند که دانستن آن از لحاظ ایمنی و سلامت برای کسانی که در محیط هایی با نور یووی مشغول به کار هستند حائز اهمیت است:

  • UVA (nm 315-400): موجب تغییر رنگ پوست و برنزه شدن آن می شود.
  • (UVB (nm 280-315: موجب آفتاب سوختگی می شود که سرانجام ممکن است منجر به سرطان پوست شود.
  • (UVC (nm 100-280 : از آنجایی که این طیف از نور یووی جذب پروتئین ،RNA و DNA می شود بسیار خطرناک است و می تواند منجر به تغییر ناگهانی سلول ، سرطان یا مرگ سلول شود. گستره UVC بسیار موثر در غیر فعال سازی باکتری ها و ویروس ها می باشد از این رو گاهی طیف ضد باکتری نیز خوانده میشود .

  طیف نور VUV (Ultraviolet Vacuum) تقریبا جذب تمامی مواد حتی آب و هوا (به غیر از نیتروژن) می شود، از این رو فوتون های این طیف فقط در فضای خلع می توانند عبور کنند.

  

  مبانی ساختار لامپ یووی و نحوه ی عملکرد آن

  به طور کلی ساختار لامپ یووی متشکل شده از: حباب لامپ از جنس کوارتز، الکترودهای طرفین، جیوه و گاز آرگون / زنون درون حباب لامپ و دو سر لامپ که معمولا از جنس سرامیک است.

  

  لامپ یووی به این صورت روشن می شود که ابتدا ولتاژ قوی از طریق الکترود ها اعمال می شود، دما و فشار گاز داخل لامپ افزایش می یابد و باعث می شود جیوه و متال هالید داخل لامپ تبخیر شده و ایجاد قوس پالسما با دمای بسیار بالا (تقریبا ۵۰۰۰ درجه سانتی گراد) می کند. در این شرایط است که اشعه ماورا بنفش به همراه دیگر اشعه های الکترو مغناطیسی آزاد می شوند.

  نکته : زمانی که لامپ خاموش می شود قبل از استارت مجدد لامپ باید صبر کرد تا لامپ خنک شود، علت این امر این است که زمانی که حرارت لامپ بالا است اتم ها به سرعت در حرکت هستند که منجر به مقاومت بالا در برابر حرکت الکترون ها می شود. مثال ساده برای درک این نکته تصور یک میز بیلیارد است که توپ های رنگی در حرکتند و توپ سفید از میان آنها می خواهد عبور کند.

  دمای ایده آل لامپ یووی

  همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده، دمای لامپ می بایست ما بین ۶۰۰ و ۸۰۰ درجه سانتیگراد باشد. اگر سیستم تهویه بیش از اندازه لامپ را خنک کند، جیوه و متال هالید داخل لامپ از حالت گاز به مایع بر می گردد که منجر به افت ولتاژ و در نتیجه کاهش توان لامپ میشود. (با چک کردن وضعیت ولتاژ این موضوع می توان پی برد)

  اگر دمای لامپ به بیش از ۸۵۰ درجه برسد، پایداری حباب لامپ به خطر می افتد، از این رو تنظیم سیستم تهویه یووی بسیار حائز اهمیت است. به طور کلی دمای ایده آل لامپ های جیوه ای ۷۰۰ درجه و دمای ایده آل لامپ های متال هالید ۸۰۰ درجه می باشد.

  

  اشعه های ساطع شده از لامپ یووی

  اشعه هایی که از لامپ یووی ساطع می شوند شامل پرتو های UVA، UVB، UVC و همچنین نور مرئی و مادون قرمز (Red-infra) می باشند. همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است از کل پرتو های ساطع شده از لامپ یووی فقط ۳۰ درصد آن اشعه فرابنفش و مابقی مربوط به نور مرئی و مادون قرمز است که اشعه مادون قرمز و گرما ۵۵ درصد کل پرتو ها را شامل می شوند.

  

  انواع لامپ های یووی

  بطور کلی لامپ های یووی که برای فرایند کیورینگ (Curing) در صنعت چاپ به کار می روند سه نوع هستند:

  • لامپ های جیوه
  • لامپ های متال هالید آهن
  • لامپ های متال هالید گالیوم
  1. لامپ های جیوه ای (Lamp Mercury):

  همان طور در نمودار نشان داده شده است ، لامپ های جیوه ای در طول موج nm365 ، صد در صد انرژی را آزاد می کنند. رنگ ها ، پلیمر ها و رزین هایی که در اروپا و آمریکا تولید می شوند معمولا با طول موج nm365 خشک می شوند، از این رو لامپ های جیوه ای مناسب برای خشک کردن این نوع رنگ ها هستند.

  

  ۲. لامپ های متال هالید آهن (Lamp Iodide Iron):

  لامپ های متال هالید لامپ های جیوه ای هستند با اضافه شونده هایی که موجب بالا بردن طول موج خروجی لامپ می شوند.

  اضافه شونده آیوداید آهن (Iodide Iron) باعث می شود که خروجی لامپ به طول موج nm380 افزایش یابد. این نوع لامپ در ژاپن فروش بالایی دارد، علت آن استفاده از رنگ ها ، پلیمر ها و رزین هایی است که در آن ها فوتونیشیتر ها (photoinitiator) در مقابل اشعه یووی با طول موج nm380 واکنش نشان می دهند.

  

  ۳. لامپ های متال هالید گالیوم (Lamp Iodide Gallume):

  گالیوم باعث می شود که UVA در طول موج nm415، صد در صد انرژی خروجی را داشته باشد. اشعه یووی با این طول موج توانایی نفوذ بیشتر را در سطح کار دارد و مناسب برای خشک کردن لایه های ضخیم تر همچون وارنیش ها در صنعت چوب می باشد.

  

  عمر مفید لامپ یووی

  لامپ های یووی زمانی که برای بار اول روشن می شوند ، ۱۰۰% یووی از خود ساطع می کنند. اما به مرور زمان که لامپ کار می کند در صد یووی ساطع شده از لامپ یووی کاهش می یابد. به طور کلی درصد یووی ساطع شده از لامپ یووی تا زمانی که به ۷۰% برسد لامپ توانایی خشک کنندگی کار را دارد و در این نقطه است که به اصطلاح عمر لامپ به پایان رسیده و دیگر زمان تعویض لامپ است.

  واحد های تحقیق و توسعه (D&R) تولید کنندگان لامپ های یووی بسیاری از تحقیقات خود را در این زمینه انجام می دهند که این افت یووی در بازه زمانی طولانی تری اتفاق بیافتد.

  علت اولیه کاهش شدت نور به تغییر کیفیت شفافیت کوارتز برمی گردد. به مرور که حباب لامپ مات می شود ، درصد شدت عبور نور کم می شود. همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است ، UVA به دلیل بلند بودن طول موج آن، از کوارتز حباب لامپ راحت تر عبور می کند. اما UVB و UVC به دلیل کوتاه تر بودن طول موج شان ،شدتشان سریع تر افت می کنند.

  نکته قابل توجه اینکه لامپ ها ی یووی زمانی که عمرشان به پایان می رسد، نمی سوزند بلکه روشن می شوند اما شدت یووی آنها کم شده است، لامپ هایی که بعد از مدتی می سوزند ، به دلیل اختلالات فنی می باشد.

   

•