Proces utwardzania UV i EB

Utwardzanie UV i EB zazwyczaj opisuje wykorzystanie wiązki elektronów (EB), ultrafioletu (UV) lub światła widzialnego do polimeryzacji kombinacji monomerów i oligomerów na podłożu. Materiał UV i EB może być formułowany w postaci tuszu, powłoki, kleju lub innego produktu. Proces ten jest również znany jako utwardzanie radiacyjne, ponieważ UV i EB są źródłami energii promieniowania. Źródłami energii do utwardzania UV lub światłem widzialnym są zazwyczaj średniociśnieniowe lampy rtęciowe, impulsowe lampy ksenonowe, diody LED lub lasery. EB – w przeciwieństwie do fotonów światła, które są absorbowane głównie na powierzchni materiałów – ma zdolność przenikania przez materię.
Trzy przekonujące powody, dla których warto przejść na technologię UV i EB
Oszczędność energii i zwiększona wydajność: Ponieważ większość systemów nie zawiera rozpuszczalników i wymaga ekspozycji krótszej niż sekunda, wzrost wydajności może być ogromny w porównaniu z konwencjonalnymi technikami powlekania. Prędkości linii wstęgowej wynoszące 1000 stóp/min są powszechne, a produkt jest natychmiast gotowy do testów i wysyłki.

Nadaje się do podłoży wrażliwych: Większość systemów nie zawiera wody ani rozpuszczalnika. Ponadto proces zapewnia pełną kontrolę temperatury utwardzania, dzięki czemu idealnie nadaje się do stosowania na podłożach wrażliwych na ciepło.

Przyjazne dla środowiska i użytkownika: Kompozycje zazwyczaj nie zawierają rozpuszczalników, więc emisja i palność nie stanowią problemu. Systemy utwardzania światłem są kompatybilne z niemal wszystkimi technikami aplikacji i zajmują minimalną ilość miejsca. Lampy UV można zazwyczaj instalować na istniejących liniach produkcyjnych.

Kompozycje utwardzalne promieniowaniem UV i EB
Monomery to najprostsze elementy budulcowe, z których powstają syntetyczne materiały organiczne. Prostym monomerem pochodzącym z ropy naftowej jest etylen. Jego symbol to: H2C=CH2. Symbol „=” między dwoma atomami węgla oznacza miejsce reaktywne lub, jak nazywają je chemicy, „wiązanie podwójne” lub wiązanie nienasycone. To właśnie takie miejsca mogą reagować, tworząc coraz większe materiały chemiczne zwane oligomerami i polimerami.

Polimer to grupa wielu (tj. poli-) powtarzających się jednostek tego samego monomeru. Termin „oligomer” to termin specjalny używany do określenia polimerów, które często można poddać dalszej reakcji w celu utworzenia dużej kombinacji polimerów. Miejsca nienasycenia w oligomerach i monomerach same w sobie nie ulegną reakcji ani usieciowaniu.

W przypadku utwardzania wiązką elektronów, elektrony o wysokiej energii oddziałują bezpośrednio z atomami w miejscu nienasyconym, tworząc wysoce reaktywną cząsteczkę. Jeśli jako źródło energii wykorzystuje się promieniowanie UV lub światło widzialne, do mieszaniny dodaje się fotoinicjator. Fotoinicjator, po wystawieniu na działanie światła, generuje wolne rodniki lub reakcje inicjujące sieciowanie między miejscami nienasyconymi.

Oligomery: Ogólne właściwości dowolnej powłoki, tuszu, kleju lub spoiwa usieciowanego energią promieniowania zależą przede wszystkim od oligomerów użytych w formulacji. Oligomery to polimery o stosunkowo niskiej masie cząsteczkowej, z których większość powstaje w wyniku akrylowania różnych struktur. Akrylacja nadaje końcom oligomeru wiązanie nienasycone lub grupę „C=C”.

Monomery: Monomery są stosowane głównie jako rozcieńczalniki obniżające lepkość nieutwardzonego materiału, ułatwiając jego aplikację. Mogą być monofunkcyjne, czyli zawierać tylko jedną grupę reaktywną lub miejsce nienasycenia, lub wielofunkcyjne. To nienasycenie pozwala im reagować i wbudowywać się w utwardzony lub gotowy materiał, zamiast ulatniać się do atmosfery, jak to ma miejsce w przypadku konwencjonalnych powłok. Monomery wielofunkcyjne, ponieważ zawierają dwa lub więcej miejsc reaktywnych, tworzą wiązania między cząsteczkami oligomerów a innymi monomerami w formulacji.

Fotoinicjatory: Ten składnik absorbuje światło i odpowiada za powstawanie wolnych rodników lub reakcji. Wolne rodniki to cząsteczki o wysokiej energii, które indukują sieciowanie między miejscami nienasycenia monomerów, oligomerów i polimerów. Fotoinicjatory nie są potrzebne w systemach utwardzanych wiązką elektronów, ponieważ elektrony są w stanie zainicjować sieciowanie.

Dodatki: Najczęściej spotykane są stabilizatory, które zapobiegają żelowaniu podczas przechowywania i przedwczesnemu utwardzaniu z powodu niskiego poziomu ekspozycji na światło. Przykładami innych dodatków są pigmenty, barwniki, środki przeciwpieniące, promotory przyczepności, środki matujące, środki zwilżające i środki poślizgowe.