Ultravioletverwarming

Hoe werkt ultravioletverwarming?

Bij ultraviolet verwarming worden producten behandeld door ze te bestralen met ultraviolet licht. De ultraviolet lichtbron lijkt op de infrarood bron. Bij ultraviolet wordt het licht echter niet door een hete metalen draad opgewekt maar door een gasontlading. Meestal worden daarvoor met kwikdamp gevulde kwartsbuizen gebruikt. In de buis bevinden zich elektroden waartussen een hoge spanning staat. Deze hoge spanning wekt de gasontlading op. De golflengte van ultraviolet licht, opgewekt met kwikdampbuizen, ligt tussen 100 tot 400 nanometer. Ultraviolet lampen zenden behalve ultraviolet licht ook zichtbaar en ten dele ook infrarood licht uit. Bij ultravioletverwarming is eigenlijk niet zo zeer sprake van verwarming maar van het bewerkstelligen van chemische reacties. De reacties worden in gang gezet door de energie van de straling.


Straling

Volgens de kwantumtheorie wordt stralingsenergie uitgezonden in kleine energiekwanta, fotonen. De energie van een foton hangt af van de frequentie van de straling en wordt volgens de Wet van Planck gegeven door E = h f. Hierin is h de constante van Planck ( h = 6,62608 10-34 Js) en f de frequentie (in Hz). De energie van een foton is dus heel klein. Normaal gesproken wordt energie in deze orde van grootte niet gegeven in Joule maar in eV; 1 eV = 1.6022 10-19 J.

Grafiek van stralingsenergie als functie van de golflengte

In de figuur wordt de stralingsenergie van fotonen gegeven in eV voor infrarood en ultraviolet licht, voor röntgen en voor gammastralen. Voor ultraviolet is de energie van de straling hoog; in de orde van eV. Deze energie ligt in dezelfde orde van grootte of is hoger dan de chemische bindingsenergie. Chemische bindingen kunnen door ultraviolet licht worden bewerkstelligd, bijvoorbeeld via het vernetten van inkt, vernis en lak. Chemische bindingen kunnen ook worden aangetast. Dit type straling wordt ook wel gekarakteriseerd als ioniserende straling.

De stralingsenergie, die door een ultravioletbuis wordt uitgezonden en die naar een product wordt gestraald, wordt maar voor een deel door het product geabsorbeerd. Het andere deel van de straling wordt voor een deel door het product doorgelaten en voor een deel door het product gereflecteerd.

In het plaatje is A de geabsorbeerde warmte, D is de doorgelaten energie en R de gereflecteerde energie. De mate waarin een product reflecteert, absorbeert of doorlaat is sterk afhankelijk van het materiaal waar het product van is gemaakt en van de hoek waaronder de straling op het product valt. De meest gunstige situatie bij stralingsverwarming is de situatie waarbij het product alles absorbeert. Ultraviolet verwarming kan alleen goed worden toegepast op producten van een materiaal die de straling goed absorbeert.


Voor- en nadelen

Voor- en nadelen van ultravioletverwarming
Voordelen Nadelen
vernetten, uitharden of polymeriseren gaat snel coatings en inkten moeten foto-initiatoren bevatten
geen warmtebehandeling nodig coatings en inkten zijn duurder
uitharden kan bij kamertemperaturen geschieden hechting op metalen kan niet goed zijn
temperatuurgevoelige materialen kunnen worden gecoat  
apparatuur is compact  
milieuvoordelen omdat geen oplosmiddelen worden gebruikt  
energiebesparing omdat oplosmiddelen niet hoeven te worden verdampt  
geen koeling van het bewerkte product nodig  
goede regelbaarheid  
gemakkelijk te automatiseren  
geen rookgassen  
onderhoudsarm  


Toepassingen

Ultraviolet wordt vooral toegepast voor het vernetten, polymeriseren en uitharden van (polymere) coating (verf, lak, vernis en dergelijke) en van inkt op substraten van papier, hout, kunststof en metaal. Bij toepassen van ultraviolet gaat het niet om verwarmen maar om het starten van een chemische reactie in het product door de ultraviolette straling. Daarnaast wordt ultraviolet licht ook gebruikt voor het steriliseren van medische apparatuur, van voedsel en van drinkwater.

Toepassingen van ultravioletverwarming
Industriesector Processen met ultravioletverwarming
Metaalindustrie uitharden van coating (verf, lak, vernis en dergelijke) op metaal
Meubelindustrie uitharden van coating (verf, lak, vernis en dergelijke) op hout
Papierindustrie uitharden van coating en inkt op papier
Verpakkingsindustrie lamineren van onder andere melkkartons
Textielindustrie textielveredeling
Elektrotechnische industrie toepassen bij productie van magneetbanden, compact disks, glasvezels en printed circuitboards
Medische toepassing steriliseren van apparatuur
Drinkwaterbedrijven pasteuriseren van water
Sapindustrie vruchten- en groentensappen langer houdbaar maken zonder de 'versheid' van het product aan te tasten
Waterzuivering desinfecteren (vuil)waterstromen en reinigen gassen