Процесс УФ- и электронно-лучевой полимеризации

УФ- и электронно-лучевое отверждение обычно описывает использование электронного пучка (ЭП), ультрафиолетового (УФ) или видимого света для полимеризации комбинации мономеров и олигомеров на подложке. УФ- и электронно-лучевой материал может быть использован в качестве чернил, покрытия, клея или другого продукта. Этот процесс также известен как радиационное отверждение или радиационное отверждение, поскольку УФ и ЭП являются источниками лучистой энергии. Источниками энергии для УФ- или видимого света обычно являются ртутные лампы среднего давления, импульсные ксеноновые лампы, светодиоды или лазеры. Электронный пучок, в отличие от фотонов света, которые, как правило, поглощаются в основном на поверхности материалов, обладает способностью проникать сквозь вещество.
Три веские причины перейти на УФ- и ЭБ-технологии.
Экономия энергии и повышение производительности: поскольку большинство систем не содержат растворителей и требуют менее секунды воздействия, повышение производительности может быть колоссальным по сравнению с традиционными методами нанесения покрытий. Скорость конвейерной линии составляет обычно 1000 футов/мин, и продукция сразу же готова к тестированию и отгрузке.

Подходит для чувствительных подложек: большинство систем не содержат воды или растворителей. Кроме того, процесс обеспечивает полный контроль температуры отверждения, что делает его идеальным для нанесения на термочувствительные подложки.

Экологичность и удобство в использовании: составы, как правило, не содержат растворителей, поэтому выбросы вредных веществ и воспламеняемость не являются проблемой. Системы светоотверждения совместимы практически со всеми технологиями нанесения и занимают минимум места. УФ-лампы обычно можно установить на существующих производственных линиях.

Композиции, отверждаемые УФ- и ЭБ-излучением
Мономеры — это простейшие строительные блоки, из которых изготавливаются синтетические органические материалы. Простым мономером, получаемым из нефти, является этилен. Он обозначается как: H2C=CH2. Символ «=» между двумя звеньями или атомами углерода обозначает реакционноспособный центр или, как это называют химики, «двойную связь» или ненасыщенность. Именно такие центры способны реагировать, образуя более крупные химические вещества, называемые олигомерами и полимерами.

Полимер — это группа множества (т.е. поли-) повторяющихся звеньев одного и того же мономера. Термин «олигомер» — это особый термин, используемый для обозначения тех полимеров, которые часто могут вступать в дальнейшие реакции, образуя большие комбинации полимеров. Ненасыщенные участки в олигомерах и мономерах сами по себе не подвергаются реакции или сшиванию.

В случае электронно-лучевой обработки высокоэнергетические электроны взаимодействуют непосредственно с атомами ненасыщенного участка, образуя высокореактивную молекулу. Если в качестве источника энергии используется ультрафиолетовое или видимое излучение, в смесь добавляется фотоинициатор. Фотоинициатор, подвергаясь воздействию света, генерирует свободные радикалы, которые инициируют сшивание между ненасыщенными участками.

Олигомеры: Общие свойства любого покрытия, чернил, клея или связующего вещества, сшитого под действием лучистой энергии, определяются в первую очередь олигомерами, используемыми в составе. Олигомеры — это полимеры со средней низкой молекулярной массой, большинство из которых основаны на акрилировании различных структур. Акрилирование придает ненасыщенность или группу «C=C» на концах олигомера.

Мономеры: Мономеры в основном используются в качестве разбавителей для снижения вязкости неотвержденного материала и облегчения его нанесения. Они могут быть монофункциональными, содержащими только одну реактивную группу или ненасыщенный участок, или многофункциональными. Эта ненасыщенность позволяет им вступать в реакцию и включаться в состав отвержденного или готового материала, а не испаряться в атмосферу, как это часто происходит с обычными покрытиями. Многофункциональные мономеры, поскольку они содержат два или более реактивных участка, образуют связи между молекулами олигомеров и другими мономерами в составе.

Фотоинициаторы: Этот компонент поглощает свет и отвечает за образование свободных радикалов или инициаторов. Свободные радикалы или инициаторы — это высокоэнергетические частицы, которые вызывают образование поперечных связей между ненасыщенными участками мономеров, олигомеров и полимеров. Фотоинициаторы не требуются для систем, отверждаемых электронным пучком, поскольку электроны способны инициировать образование поперечных связей.

Добавки: Наиболее распространенными являются стабилизаторы, которые предотвращают гелеобразование при хранении и преждевременное отверждение из-за низкого уровня воздействия света. Примерами других добавок являются цветные пигменты, красители, пеногасители, усилители адгезии, матирующие агенты, смачивающие агенты и скользящие добавки.