Excimer

Mit Excirad 172 steht erstmalig eine völlig neue Generation von VUV-Bestrahlungsanlagen, zur Härtung und Mattierung UV-polymerisierbarer Materialien, zur Verfügung.

Die IOT-GmbH bietet Ihnen vollen Service, von ersten Vorversuchen bis zur Produktion.

• Bau, Lieferung, Montage und Inbetriebnahme von Excirad-Anlagen. Auf Wunsch incl. Transportband und inertisiertem UV-Trocknern

• Unverbindlicher Test des Gesamtsystems im Vorfeld der Realisierung in unserem Hauseigenem Technikum. Dabei prüfen und optimieren wir das Zusammenspiel von Lackformulierung, Substrat, Excirad-Strahler und UV-Trockner mit den Materialien des Kunden

• Verleih von Excimer-Systemen zum Test unter Produktionsbedingungen

• Konzeption und Planung des Excirad-Strahlers nach Kundenwünschen. Eine Einbindung in vorhandene Bestrahlungsanlagen ist natürlich möglich

Anwendungsgebiete:

Verpackungen, Laminat, Fußböden, Außenfassaden, Autoteile,Dekorpapiere, Folien

• Bestrahlungsbreite: 100-2940 mm frei wählbar
• Wellenlängen: 172 nm oder 222 nm
• Lampenleistung: 10-25 W/cm
• Dosisleistung: 10-30 mW/cm2
• Produktionsgeschwindigkeiten bis zu 100m/min pro Strahler
• höhere Bahngeschwindigkeiten mit Strahler Arrays möglich
• Kassetteneinschubtechnik für einfachen und schnellen Wechsel
• einfaches Anschließen der Medien durch Schnellkupplungen
• Zwei Ausführungsvarianten:
  • kombinierte Kühlung Stickstoff / deionisiertes Wasser
  • reiner Stickstoff

Einen Querschnitt durch eine Excimerlampe zeigt die obere Abbildung. Ein zylindrisches, doppelwandiges Quarzrohr wird mit ca. 600 hPa Xenon gefüllt. Elektroden, die sich auf der inneren und äußeren Wand des Quarzrohrs befinden, werden mit einem HF-Hochspannungsgenerator verbunden. Wenn die hochfrequente Hochspannung angelegt wird, entstehen Mikroentladungen im Gas, die 172 nm Strahlung erzeugen. Angenommen wird der folgende Mechanismus: Elektronen, die während der Mikroentladung erzeugt und beschleunigt werden, übertragen ihre Energie auf Xenonatome. Es entstehen Xenon-Ionen bzw. angeregte Zustände von Xenon:

e^– + Xe → Xe^*,Xe⁺.

In einem zweiten Schritt wird in einer Reaktion von zwei Xenon-Atomen Xe im Grundzustand mit einem angeregten Xenon-Atom Xe^* ein angeregtes Xenon-Molekül Xe₂^* gebildet:

Xe^* + 2Xe → Xe₂^* + Xe.

Das Xe^*-Excimer emittiert ein 172 nm Photon. Der entstehende Grundzustand ist instabil und zerfällt in zwei Xenon-Atome.

Xe₂^* → 2Xe + hν (172 nm).

Da 172 nm Photonen stark von Sauerstoff absorbiert werden, muss die Bestrahlung von Beschichtungen unter Stickstoff erfolgen. In der Praxis benutzt man dazu eine geschlossene Kammer mit Stickstoffeinspeisung.Die IOT GmbH hat in den letzten Jahren 172 nm Excimerstrahler zur physikalischen Mattierung zur industriellen Nutzung erfolgreich eingeführt

Mit verschiedenen Gasfüllungen sind unterschiedliche Wellenlängen möglich, die sich in ihrer Eindringtiefe unterscheiden.

UV-Härtung an Luft heißt immer auch Anwesenheit von Sauerstoff im Prozessraum. Der Sauerstoff behindert jedoch die Aushärtung (Polymerisation) des Lackes und reduziert damit maßgeblich die Effizienz des Trocknungsprozesses.

Wird nun der Prozessraum mit dem Inertgas Stickstoff gespült, kann der Sauerstoff nahzu verdrängt werden (bis zu 0,005 % / 50ppm). Der Stickstoff verhält sich als inerte Komponente neutral und behindert nicht wie Sauerstoff den Prozess.

Eine Aushärtung des Lackes ohne Inertgas ist prinzipiell möglich, jedoch müssen die UV-Strahler mit einer höheren Leistung betrieben und Einbußen in der Oberflächenqualität in Kauf genommen werden.

Vorteile der UV-Trocknung mit Inertgas

Höhere Netzwerkdichte der Polymere:

• bessere Härte, Verschleiß- und Abriebfestigkeit der Beschichtung
• erhöhter Glanz
• gesteigerte Chemikalienbeständigkeit
• wesentlich bessere Aushärtung bei Problemfarben wie Deckweiß

Einsparung von Photoinitiator von 8-15% auf < 2% führt zu:

• Reduzierung der Lackkosten
• Geruchsreduzierung
• Reduzierung der Globalmigration, wichtig für Lebensmittelverpackung
• Minderung der Vergilbungsneigung
• Komplett fotoinitiatorfreie Härtung in Verbindung mit unseren DirectCure-Strahlern möglich

Steigerung der Produktionseffektivität:

• Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit und/oder Senkung der Energiekosten
• geringere Erwärmung des Substrats
• Energieeinsparung bis zu 60 %
• Ozonbildung wird vermieden