UV 경화기 도입시 중요 포인트

예산을 들여서 아무리 좋은 UV 경화기를 도입했다고 해도 구입한 UV 경화기가 우리회사 제품에 맞지 않거나, 제품이 열변형되거나, UV 경화기의 신뢰성이 부족하다면 UV 경화기를 잘 선택했다고 하기 어렵다.
대부분의 업무나 기계 선정에는 가장 핵심적인 포인트가 있다. 중요 포인트를 먼저 파악하고 업무를 진행하거나 기계를 구입하면 실수가 거의 없다.
좋은 UV 경화기를 구입하는데 있어서 중요 포인트는 다음과 같다.

1. UV램프 메이커 선택
모든 UV램프 내부에는 수은이나 메탈할라이드라는 발광 물질이 들어 있는데 이러한 발광 물질이 전극에서 나오는 전자와 잘 충돌하여야 자외선을 잘 방출할 수 있다. 전자가 발광 물질과 충돌하지 않고 수소, 산소, 탄소 등의 램프 내부 불순물과 충돌하면 자외선은 방출하지 않고 열만 발생한다. UV램프 내부에서 발광에 기여하지 않고 열만 발생하는 불순물이 얼마나 많으냐에 따라 램프의 품질이 좌우된다.
대부분의 uv램프는 입력 에너지의 13-20%의 uv가 발생하고, 10-15%의 가시 광선, 70-80%의 열이 발생한다.
UV 램프를 잘못 선택하면 램프에서 uv는 조금밖에 나오지 않으면서 열만 펄펄 나는 램프를 사게 된다.
UV 경화기에서 제일 중요한 핵심 부품이므로 열이 적게 나는 UV 램프를 선택하는 것은 첫단추를 잘 끼는 만큼 중요하다.
현재 사용하고 있는 UV 경화기에서 열이 많이나는 램프를 사용하고 있다면 램프를 교체하는 것을 생각해 볼 필요가 있다.

UV 램프에서 나오는 UV와 열 발생 비율

램프를 생산하는 품질에 따라 UV 효율이13-20%로 60% 이상 차이가 나고 이에 따라 열 발생이 10% 이상 차이가 나므로 UV 효율이 높은 램프를 구입하는 것은 매우 중요하다. 일반인은 uv램프에 대해 잘 모르는 경우가 많으므로 램프에 대한 기반 기술이 강한 회사나 선진국으로 램프 수출을 많이 하는 회사인지를 알아 보고 램프 메이커를 선택하면 좋다.

2. 조사 유니트
모든 uv램프는 기본적으로 램프 중심부 온도가 3800-4000℃ 이고, 램프 표면 온도가 850℃로 매우 고온이다. 더구나 UV램프에서는 항상 총 전력량의 70- 75%의 열이 발생하므로 얼마나 열을 효율적으로 제거하게 UV 조사 유니트를 만들었는가는 매우 중요하다.
열을 제거하기 위해 램프를 너무 냉각해 주면 과냉(過冷)현상이 생기고, 열을 적게 제거해 주면 과열(過熱) 현상이 생긴다. 과열(過熱)이 되면 알루미늄으로 된 반사갓이 녹아내리거나 조사 유니트가 열변형되어 램프가 뒤틀려 깨어지는 경우도 있고, 과냉(過冷)현상이 생기면 uv 램프가 제대로 발광하지 못하고 형광등처럼 희미하게 들어와서 uv 경화가 되지 않는다.
조사 유니트가 잘못 만들어지면 제품이 타거나, 조사 유니트 자체가 변형되어 램프가 깨어지기도 하고, 심지어는 램프가 녹아 내리는 경우까지 있다.
UV 경화기에서 가장 중요한 부분이 UV 램프이고 그 다음이 조사 유니트이므로 열을 최적으로 제거하여 피 건조물의 온도가 가능한한 적게 올라가게 만든 조사 유니트를 선택하는 것이 매우 중요하다.



최적 열제거 설계된 조사 유니트


조사 유니트 개요도

3. 파워 스플라이
UV 램프에 전력을 공급하는 장치로서 고압 트랜스, 점등 회로, 리액터 혹은 콘덴서라는 부분품으로 구성되며, 가장 큰 부분이 고압 트랜스이므로 단순히 고압 트랜스 라고 하거나, 전기적인 역할 기준으로 안정기라고 부르기도 한다.
정전류 형과, 정전력형이 있으며 파워 스플라이 설계 방식에 따라 코일 굵기, 코아 종류, 누설량, 진공함침 방법이 다르므로 품질 차이가 많이 난다. 대부분의 uv램프 메이커에서 직접 제작하지 않고 파워 스플라이의 품질관리만 하는데 일반인은 이에 대해 잘 모르므로 램프 기반 기술이 강한 업체에서 램프와 파워 스플라이를 같이 공급 받는 것이 좋다.
파워 스플라이는 잘못 선정하면 파워 스를라이에서 소리가 심하게 나거나 열이 많이 발생하며 1-2년 사용하다가 타서 생산 라인이 트라블을 겪기도 하므로 신뢰성이 있는 파워 스플라이를 사용하는게 좋다

4. 콜드 미러, 핫미러
uv 램프에서 발생하는 열(熱)을 잘 제거하는 광학 필터로서 프라스틱 필름등 열변형 온도가 낮은 제품을 UV 경화하는데 사용되는 부품이다.
콜드 미러, 핫미러는 Quartz에 TiO2, SiO2등 여러가지 광학 특성을 갖는 물질을 다층 코팅(Multilayer Coating)한 광학 필터인데 설계에 따라 열선과 자외선의 반사율, 투과율이 차이가 많이 나며, 가격대도 차이가 많이 나므로 신뢰할 수 있는 업체에서 구매하는 게 좋다.
콜드 미러, 핫미러의 품질은 콜드 미러의 재질, 다층 코팅막 설계 기술과 실제 측정시의 UV투과율과 열선 차단 효율로 평가한다.
세계적으로 7-8개의 콜드 미러 코팅 업체가 있으며, 메이커에 따라 UV 반사율과 열선 투과율이 20%가량 차이가 나며, 수명은 0.5-5년, 가격은 1.2-3배 가량 차이가 난다.



조사 유니트에 콜드미러가 장착된 상태

5. 접착력
우수한 표면 경도, 높은 생산성, 저공해, 절연성 등의 장점 때문에 uv 코팅, uv인쇄, uv 본딩을 많이 도입하지만 많은 업체에서 문제 되는 것이 코팅의 접착력이다. 접착력이 나쁘면 코팅면이 잘 떨어져 나가거나. 본딩한 제품이 잘 떨어진다.
인쇄나 코팅의 접착력은 많은 업체가 겪고 있는 문제이며, 경우에 따라서는 심각하게 고민하는 경우도 많다.
코팅이나 본딩의 접착력이 나쁜 이유는 코팅이나 본딩하려는 소재의 표면 에너지가 UV수지에 비해 낮기 때문이다. 코팅면을 처리하거나 표면 개질하여 표면 에너지를 증가시키는 공정은 반도체나 LCD산업에서 가장 핵심적인 공정으로 기술적으로 제법 까다로우며 기술 집약도가 제법 높은 기술이다.
UV 코팅 설비를 도입하고 난 후에 접착력 문제가 대두되면 이를 해결하기 위해 또 시간을 허비하는 경우가 많으므로 표면 처리, 표면 개질장치를 동시에 해결할 수 있는 업체의 UV 경화 장치를 도입하면 접착력에 문제가 생겼을 때 쉽게 대처할 수 있다.