Limpieza de superficies de vidrio, plástico y otros materiales mediante luz UV.
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Limpieza y Modificación de Superficies mediante Luz UV
Mediante luz UV de longitud de onda corta, las superficies pueden limpiarse o modificarse
para permitir procesos efectivos de recubrimiento, adhesión o pegado. Esto se aplica a vidrio, plástico, metal, cerámica, goma y otros materiales. Para esta aplicación, se utilizan principalmente lámparas de mercurio de baja presión con alta eficiencia luminosa.
Lámparas correspondientes están integradas en una variedad de
sistemas de iluminación de la empresa SenLights.
Un área significativa de aplicación es la limpieza de vidrios en la
fabricación de LCDs.
La Tecnología
El sol emite luz UV. El ozono de nuestra atmósfera se genera mediante
una reacción química desencadenada por la luz UV. La
misma reacción química puede ser utilizada en sistemas de luz UV
para tratar superficies.
La limpieza real de la superficie
ocurre mediante la oxidación y
ruptura de contaminantes orgánicos en la superficie. En este proceso,
se generan principalmente dióxido de carbono y agua. Los radicales de oxígeno utilizados para esto se generan mediante la ruptura de moléculas de ozono,
que a su vez se generan a través de la irradiación con luz UV a partir de moléculas de oxígeno. Tanto la formación de ozono como su ruptura
son desencadenadas por la irradiación de luz UV de alta energía de las lámparas de vapor de mercurio de baja presión.
Estas lámparas son, por lo tanto, ideales para aplicaciones de limpieza de superficies.
- La línea UV de 185 nm rompe las moléculas de oxígeno y
produce ozono O3. La línea UV de 245 nm
descompone el ozono formando radicales de oxígeno altamente reactivos
O* (oxígeno activado).
- Se forman radicales como *OH, COO*, CO* y *COOH, lo que
aumenta la propiedad hidrofílica de la superficie tratada.
- Las moléculas orgánicas se dividen por la luz UV y
se oxidan por los radicales de oxígeno. Se forman CO2 y H2O,
que se desorben de la superficie.
- La superficie se libera de contaminantes orgánicos
y se hidrofiliza.
Efectos de Limpieza
En general, hay dos efectos diferentes desencadenados por la luz UV en una superficie, la
limpieza de la superficie y la modificación de la superficie. Hay una diferencia en el mecanismo de reacción respectivo, pero ambos procesos afectan positivamente a las fuerzas adhesivas y a las propiedades de adhesión de la
superficie tratada. La luz UV y también la grabación por plasma tienen
un efecto de limpieza mucho mayor en las superficies que una
limpieza húmeda convencional. Esencialmente, las sustancias orgánicas y especialmente las grasas se pueden eliminar de manera confiable y completa. Sin embargo, esto se aplica solo a capas delgadas. Por lo tanto, la limpieza más efectiva es una combinación de limpieza húmeda convencional seguida de un tratamiento UV fotográfico.
Si es necesario, se puede agregar un enjuague con agua ultrapura después de la limpieza fotográfica para eliminar partículas que puedan haberse generado durante la limpieza fotográfica.
Esta es la última tecnología de limpieza.
Modificación de Superficies
En comparación con el tratamiento por plasma, el procesamiento fotográfico de la superficie tiene la ventaja de ser más fácil de manejar. Además,
la irradiación con luz UV se puede aplicar a casi todas las formas geométricas mediante la disposición de lámparas o el diseño de la forma de las lámparas. Por lo tanto, el método se puede aplicar, por ejemplo, a piezas fundidas.
También se pueden tratar eficazmente piezas de plástico debido a las bajas temperaturas del proceso.
El éxito del tratamiento depende, por supuesto, del material y sus propiedades. El efecto de limpieza puede durar semanas en condiciones limpias.
Efectos de Adhesión
Después del tratamiento con luz UV, la superficie está limpia o
modificada y las fuerzas de adhesión se han incrementado. Esto cambia
también la mojabilidad de la superficie y este hecho se utiliza para
medir el efecto de limpieza. Se utilizan varios métodos:
Ángulo de contacto de una gota de agua. Un buen método para determinar
la naturaleza hidrofílica de una superficie es medir el ángulo de contacto
de una gota de agua aplicada. Con el aumento de la mojabilidad, el
ángulo que forma la gota de agua con la superficie se vuelve cada vez
más pequeño. El método es muy preciso y también se puede automatizar.
Reactivo de Mojabilidad. Otro
método implica el uso de un agente de mojado especial, cuya expansión en la
superficie se observa. En este caso, es necesario
mojar superficies de referencia y comparar la expansión del agente de mojado
en la superficie de referencia con la expansión en la superficie a medir.
La precisión del método de prueba depende de la experiencia del usuario.
Uso de Rejillas de Mojabilidad. En este método se aplica
una capa de laca acrílica a la superficie y se corta en cuadrados. Una
hoja de celofán se coloca sobre la laca y luego se retira.
Según la adhesión, más o menos cuadrados de laca se desprenden
de la superficie. El número de cuadrados desprendidos se cuenta.Aplicaciones
El desarrollo de productos de alta tecnología requiere cada vez más
una definición precisa de las propiedades de la superficie. La luz UV de onda corta es capaz de producir efectos de limpieza y modificación
reproducibles en la superficie. Este método es hoy en día una posibilidad imprescindible.
Esto se aplica a muchas
aplicaciones diferentes, desde componentes optoelectrónicos, a aplicaciones de semiconductores
y LCD hasta la preparación de superficies para pegado
o aplicaciones en la tecnología médica y ambiental.
El método se puede aplicar para la limpieza en seco en la atmósfera normal,
muestra una muy alta eficacia, es versátil y es poco probable que dañe el producto.
Aumento de las Fuerzas de Adhesión.
La mejora de la superficie se puede aplicar a diferentes materiales como
plásticos, metales y materiales inorgánicos. Algunas
aplicaciones incluyen el sellado de acuarios, pegado de piezas de
plástico o goma, aplicación de láminas de aluminio en la
fabricación de condensadores, montaje de cabezales magnéticos, marcos de plomo semiconductores,
...
Mejora de las Propiedades de Adhesión.
Fijación óptima de lubricantes, películas protectoras de lentes, iluminación trasera para
paneles de cristal líquido, etc.
Mejora de Recubrimientos. Este
efecto se puede utilizar, por ejemplo, en la capa de partes del cuerpo del automóvil o en la capa de
bobinas de motores lineales superconductores.
Efectos de Limpieza. La limpieza de
vidrios o productos cerámicos, así como superficies metálicas, es una
aplicación estándar de la irradiación UV. Se utiliza en la fabricación de LCDs y en la
producción de pantallas de plasma, en la limpieza de máscaras litográficas, la
fabricación de osciladores de cuarzo, la limpieza de lentes ópticas, prismas,
espejos, componentes piezoeléctricos y muchos otros componentes.
