어느덧 본 기술자료도 막바지에 이르렀군요. UV-LED 기술에 대해 대략 감이 오시는지 모르겠습니다.
현재 ‘UV램프 경화기로 잘 사용하고 있는데 왜 UV-LED 경화기로 바꾸야 할까?’ 라고 의문을 가지는 분들도 많이 계실겁니다.
UV-LED는 UV램프가 가지지 못하는 여러가지 장점이 있는데 이를 활용하면 UV램프로는 하기 힘들었던 많은 공정 작업에 활용을 할 수 있고 현 공정의 작업성을 향상시켜 결국 제품 생산성이 올라가기 때문입니다.
UV 경화 공정과 관련해 UV-LED가 가진 장점은 다음과 같습니다.
상기 표와 같이 UV-LED는 여러가지 장점을 가지고 있습니다. 하지만 무작정 도입하는 건 안되며 ‘현재 공정 형태나 상황에 맞춰 도입 여부를 판단’하는 게 좋습니다.
UV-LED는 UV램프 경화기와 비교해 유지.관리 비용(전력 소모가 낮고, 주기적으로 램프를 교체할 필요가 없음)이 저렴하나 도입 초기 투자비가 비교적 높으므로 UV-LED 경화기를 도입하고자 하는 이유를 명백하게 하는 게 좋습니다.
실 제품 도입 전 데모 경화기를 이용해 충분한 테스트를 통해 성능을 검증하는 것도 좋습니다. 일례로 아무런 검증없이 경화기 제품만 덜컥 구입만 하고 막상 양산에서 테스트해보니 경화가 제대로 안되어 곤란해하는 분들을 많이 봤습니다.
다음은 UV-LED 경화 시스템 도입 전 체크를 해야 하는 항목입니다.
① 사용 중인 혹은 사용하려는 UV 수지 특성 중 경화 조건과 관련한 내용을 확인 – UV조사강도(UV광량) 및 파장
현재 시중에 판매되고 있는 UV수지는 UV램프용 경화 타입과 UV-LED용 경화 타입으로 나뉘어져 있습니다. 아직 대다수의 수지는 UV램프용이 많고, UV-LED용 수지는 출시되는 제품들이 차츰 증가하는 추세입니다. 현재 가지고 있는 경화 수지가 UV램프 경화타입이더라도 수지 SPEC Sheet에 표기된 경화 조건만 충족시킨다면 UV-LED경화기로 충분히 경화가 가능한 경우도 많습니다.
경화용으로 주로 사용되는 UV램프에는 수은(Hg)램프, 메탈할라이드 램프, 갈륨(Ga)램프 등이 있습니다. UV램프용 경화 수지는 특별한 경우를 제외하고 대부분 3가지 램프로 경화가 가능하며 수지제조사가 제공하는 SPEC Sheet 상 경화조건에도 ‘위 3가지 램프 중 하나로 사용해 경화가 가능하다’고 표기되어 있는 경우가 많습니다.
이 세가지 램프에 대해 더 말씀을 드리자면 수은 램프는 365nm 대역의 에너지가 높아 보통 코팅이나 접착용 수지에 주로 사용이 되고, 메탈할라이드 램프는 램프 내부에 별도의 금속첨가물을 넣어 365nm를 비롯해 여러 파장대역의 에너지가 골고루 나오게 설계되어 있어 UV수지 경화에 필요한 주 파장 종류가 여러개일 시 사용을 합니다. 갈륨 램프는 인쇄, 제판과 같은 UV프린팅작업에 주로 쓰이고 400nm 이상의 장파장 에너지가 높게 나오도록 설계된 램프입니다.
경화 작업에 사용할 수지가 UV-LED용 수지라면 수지 SPEC에 표기된 UV조사강도와 파장에 맞춰 경화기를 선택하면 되지만 UV램프용 경화 수지의 경우 경화기 제조 업체에 문의해 경화 테스트를 통해 확인 후 경화기를 선택하는 게 좋습니다.
물론 두가지 경우 모두 구입 전 테스트를 해보는 게 가장 좋겠죠?
위에서 경화 조건 체크 항목으로 UV조사강도와 파장을 확인해야된다고 말씀을 드렸습니다. 파장은 앞에서 여러 회에 걸쳐 말씀을 드렸는데 UV조사강도에 대해선 자세하게 설명은 하지않습니다. 그럼 UV조사강도에 대해 알아보겠습니다.
‘UV조사강도’란 UV램프 또는 LED와 같은 ‘UV광원으로부터 나오는 에너지량’을 말합니다. 다른 말로는 ‘UV광량’,’UV세기’,’UV에너지’,’UV출력량’ 이라고도 부르기도 합니다. UV램프 경화기의 경우 제품 SPEC에 ‘UV광량 혹은 UV출력’으로 흔히 표기를 합니다. 보통 UV램프 경화기를 말할 때 ‘몇kW 램프 경화기’라고 하는데 이는 ‘UV광량’과는 무관한 ‘램프가 점등되는데 필요한 전력, 즉 램프용량’을 말합니다.
UV-LED 경화기의 경우 UV조사강도를 ‘mW/cm2 – (단위 면적(센치미터)당 도달하는 UV량)’ 으로 표기합니다. 이 수치가 높을수록 경화속도는 빨라지나 수지 특성 및 레시피에 따라 그렇지 않는 경우도 있습니다. 이 또한 실제 테스트를 통해 확인하는 것이 좋습니다.
UV 조사강도와 관련해 조금 더 말씀을 드리자면 일반 조명용 LAMP 및 LED는 단위를 비롯해 광속, 광도, 휘도, 조도 등의 국제 표준이 정해져 있으나 UV의 경우는 단위만 있을 뿐 측정과 관련한 범위 또는 기준이 애매모호합니다. 그래서 동일한 UV광원(램프 또는 LED)에서 방사되는 UV 조사강도를 계측해보면 A계측기로 측정된 값과 B계측기로 측정된 값이 서로 다른 경우가 허다 합니다. 따라서 경화기 제조 업체로부터 UV 조사강도와 관련한 자료를 받으면 어떤 계측기로 측정한 것인지 확인할 필요가 있습니다.
② 조사 거리 (작업 거리) – UV광원으로부터 피조사물까지의 거리
앞서 UV램프의 발광메커니즘을 기술하면서 피조사물 간의 평균 거리가 200mm이상이라고 했습니다. 이는 UV램프는 발광 시 엄청난 고열이 발생하므로 너무 가까이 대면 피조사물이 탈 수 있다고 말씀드렸는데요. 이와는 달리 UV-LED는 피조사물에 대해 열 데미지를 거의 주지 않아(에너지 복사로 인한 열은 발생합니다.) 램프보다는 짧은 거리에서 사용이 가능합니다.
UV-LED 경화기를 신규 도입을 하는 경우라면 해당 UV-LED경화기에서 UV조사강도가 가장 높게 출력되는 거리로 정하면 됩니다. 이와는 달리 현재 이미 생산 라인이 구축되어 있거나 UV램프 경화기에서 교체를 하는 경우라면 램프 사용 시 보다 조사거리가 짧아질 수 밖에 없는데 이렇게 조사거리가 짧아 지더라도 생산 라인에 문제가 없는지를 검토할 필요가 있습니다.
③ 조사 면적 (조사 범위, 경화 범위(면적))
경화시킬 피조사물의 조사 면적에 맞춰 UV-LED 경화기를 선택할 필요가 있습니다.
현재 시중에 판매되는 UV-LED 경화기는 광원 형태 (조사 시 나타나는 빛 모양)에 따라 크게 3가지 종류로 구분됩니다.
사진과 같은 경화기를 SPOT 경화기라고 합니다. 원형 모양의 좁은 면적(20mm 내외)을 경화하는데 사용이 되며 집광 렌즈와 같은 2차 렌즈를 통해 UV 조사강도를 극대화 시킨 점이 특징입니다. 지원 가능 CH (UV-LED 헤드) 수는 1CH / 2CH / 4CH 이 일반적입니다.
사진과 같은 경화기를 UV-LED LINEAR 경화기라고 합니다. 선형 모양의 폭(10mm 내외)이 좁고 길이가 긴 부분을 경화하는 용도로 주로 사용이 되며 SCAN방식을 적용하면 면경화기 대용으로도 사용이 가능합니다. 우리가 흔히 사용하는 스마트폰의 디스플레이 합착 시 Edge 경화 용도로 사용됩니다.
사진과 같은 경화기가 FACE 경화기입니다. 대형 디스플레이나 합판 및 목재와 같은 면 모양을 한번에 경화하는데 주로 쓰이며 경화 면적에 따라 상이하지만 가격면에서 상당히 고가인 편에 속합니다.
④ A/S 문제
UV-LED경화기를 도입했는데 UV-LED경화기에서 문제가 발생하면 생산에 막대한 차질이 발생합니다. 이 때, 경화기 제조사가 외국에 거처를 두고 있다면 생산 라인을 스톱하고 외국 본사에 있는 엔지니어를 부르거나 A/S 요청을 해야합니다. 그리고 해당 엔지니어가 국내로 들어와 경화기를 완전하게 수리할 때까지는 생산라인을 멈출 수 밖에 없겠죠?
경화기 제조 업체는 웬만하면 국내 업체로 선정 하는게 좋습니다.
현재 시중에 경화기를 판매하는 업체는 많지만 경화기를 직접 제작하는 업체는 몇 군데에 불과합니다. 대다수가 해외 제품을 단순 수입해 판매를 하고 있는 실정이므로 업체 선정 시 자체적으로 A/S가 가능한 업체인지를 검토해 볼 필요가 있습니다.
이것으로 본 기술 자료는 모두 끝났습니다.
끝까지 읽어주셔서 감사드리며 본 자료가 여러분이 UV-LED 경화기를 선정하는데 조금이라도 도움이 되었으면 합니다.
