2025 Principio di polimerizzazione UV

Ciao a tutti! Sono un'impiegata stellare di CHROMÉCLAIR, un marchio di marche di smalto gel hema free.Oggi organizzerò alcune informazioni sulla polimerizzazione UV. Spero che questo vi sia d'aiuto.

La polimerizzazione degli adesivi UV avviene quando i fotoiniziatori (o fotosensibilizzatori) all'interno dei materiali polimerizzabili UV assorbono la luce ultravioletta, generando radicali liberi o cationi attivi. Questi innescano reazioni chimiche come la polimerizzazione, la reticolazione e l'innesto di monomeri o oligomeri, trasformando il liquido in solido in pochi secondi.

Ogni tipo di luce UV ha un intervallo di lunghezza d'onda distinto, che ne determina la profondità di penetrazione nei substrati. La luce UV appropriata può essere selezionata in base al materiale del substrato utilizzato e all'effetto di polimerizzazione desiderato:

L'UVC è una luce ultravioletta a breve lunghezza d'onda (200nm-280nm) che fornisce una forte emissione nell'intervallo 250-260nm, ma ha una scarsa propagazione attraverso l'aria. Poiché l'ossigeno può bloccare l'UVC, molte applicazioni prevedono l'uso di ambienti purificati con azoto. Utilizzato principalmente per l'indurimento della superficie, produce durezza superficiale e resistenza all'abrasione (l'UVC conferisce resistenza ai graffi ai rivestimenti). Gli usi più comuni includono: rivestimenti trasparenti su superfici di carta e plastica; rivestimenti duri per lenti ottiche e automobilistiche; applicazioni di disinfezione e sterilizzazione; reticolazione del DNA; modifica delle superfici.
L'UVB è un ultravioletto a onde medie (280nm-320nm) in grado di polimerizzare in profondità, creando tenacità di rivestimenti e adesivi. Le applicazioni più comuni includono: polimerizzazione di vernici, adesivi e inchiostri; sterilizzazione e disinfezione.
L'UVA è un ultravioletto a onde lunghe (320nm-395nm) utilizzato per polimerizzare gli strati più profondi e garantire l'adesione. Le applicazioni più comuni includono: polimerizzazione di inchiostri, rivestimenti e adesivi; ispezione UV; fluorescenza UV.
UVV è un UV a luce visibile (395nm-455nm), utilizzato per polimerizzare le aree più profonde e responsabile delle proprietà di adesione di queste formulazioni. L'UVV funziona bene con i pigmenti conduttivi bianchi e argento. Le applicazioni più comuni includono: inchiostri conduttivi all'argento; rivestimenti con pigmenti al biossido di titanio; adesivi e composti per l'invasatura a penetrazione profonda.

Polimerizzazione UV vs. essiccazione termica

Nei processi industriali, due metodi di essiccazione/polimerizzazione molto diffusi sono l'essiccazione termica e la polimerizzazione UV. Entrambi i metodi trasformano materiali liquidi o semiliquidi in forma solida attraverso il riscaldamento o la radiazione ultravioletta. Sebbene entrambi mirino a polimerizzare le sostanze, esistono differenze significative tra loro.

L'essiccazione termica è un processo che applica il calore a inchiostri o rivestimenti su un substrato per accelerarne il tempo di indurimento. È comunemente usato per sostanze come le resine epossidiche, i rivestimenti in polvere e alcuni tipi di adesivi. Può essere applicato anche a vari rivestimenti come quelli epossidici, poliestere, acrilici e poliuretanici, che possono essere applicati a substrati come metalli, plastiche e materiali compositi.

Il calore è tipicamente fornito da grandi forni a gas, essiccatori ad aria forzata o lampade a infrarossi. La temperatura e la durata dell'essiccazione dipendono dal materiale specifico da essiccare. Le linee di essiccazione possono essere molto estese e adattate ai requisiti di velocità di produzione e di tempo di essiccazione dell'inchiostro o del rivestimento.

Inoltre, alcuni rivestimenti possono richiedere formulazioni speciali per garantire una corretta essiccazione durante la polimerizzazione termica. Ad esempio, alcuni rivestimenti possono richiedere l'aggiunta di agenti essiccanti o acceleratori per migliorare l'efficienza di essiccazione o ridurre i tempi di essiccazione.

In termini di consumo energetico ed efficienza produttiva, la tecnologia di polimerizzazione UV consuma molta meno energia rispetto alla tecnologia di essiccazione termica. Il consumo energetico della polimerizzazione UV è solo 10%-20% di quello richiesto dai processi di polimerizzazione termica. Questo sostanziale divario energetico deriva principalmente dall'elevata efficienza di conversione energetica della polimerizzazione UV: Le sorgenti luminose UV convertono la maggior parte dell'energia in ingresso in luce ultravioletta utilizzabile, mentre l'essiccazione termica perde inevitabilmente una notevole quantità di energia termica durante il trasferimento del calore.

La tecnologia di polimerizzazione UV eccelle anche in termini di efficienza produttiva. La sua velocità di polimerizzazione è eccezionalmente elevata, in genere completando il processo in soli 0,1-10 secondi. Al contrario, la tecnologia di essiccazione termica spesso richiede diversi minuti o più per ottenere lo stesso effetto di polimerizzazione. Questa sostanziale differenza di tempo ha un impatto diretto sull'efficienza produttiva e rende la tecnologia di polimerizzazione UV particolarmente adatta alle linee di produzione ad alta velocità e alla produzione in lotti.

I rivestimenti polimerizzati con raggi UV presentano in genere una maggiore densità di reticolazione, che si traduce direttamente in proprietà meccaniche e resistenza chimica superiori. Ad esempio, i rivestimenti polimerizzati con raggi UV spesso dimostrano una maggiore durezza, una maggiore resistenza agli urti e un'eccezionale resistenza chimica. Queste caratteristiche rendono la polimerizzazione UV particolarmente adatta alle applicazioni che richiedono un'esposizione prolungata all'esterno, come i rivestimenti architettonici per esterni o i rivestimenti protettivi per componenti automobilistici.

Tuttavia, la tecnologia di polimerizzazione UV può avere dei limiti in alcune applicazioni specifiche. Ad esempio, quando si trattano rivestimenti più spessi, la polimerizzazione UV può presentare problemi di polimerizzazione non uniforme a causa della limitata capacità di penetrazione della luce UV. In questi casi, la tecnologia di essiccazione termica può essere più adatta in quanto consente di gestire meglio i rivestimenti più spessi.

Contemporaneamente, la tecnologia di essiccazione termica si sta espandendo nei campi emergenti. Ad esempio, nella produzione di materiali per le nuove energie, l'essiccazione termica può essere impiegata per essiccare i materiali degli elettrodi delle batterie, garantendo l'uniformità e la conduttività del materiale.

In generale, la scelta tra essiccazione termica e polimerizzazione UV dipende in ultima analisi dall'applicazione specifica, e si devono considerare fattori quali la velocità, la durata e l'impatto ambientale.

Polimerizzazione con LED UV e lampada a mercurio tradizionale

Sia la polimerizzazione con LED UV che quella tradizionale con lampada a mercurio si basano sull'irradiazione della luce per eccitare i fotoiniziatori, promuovendo così la reazione di polimerizzazione dei monomeri e dei prepolimeri contenuti nel fluido. Questo processo porta alla formazione di uno strato di pellicola indurita.

Rispetto alla polimerizzazione UV, la tecnologia UV-LED consuma solo un quarto dell'energia elettrica, riducendo significativamente il consumo energetico e le emissioni di CO2.

Le lampade al mercurio tradizionali superano facilmente livelli di radiazione di 10W/cm², causando un calore eccessivo durante la polimerizzazione delle superfici. Al contrario, l'energia di radiazione dei LED UV è controllabile e genera un calore minimo. Ciò si traduce in un impatto termico ridotto su substrati sensibili al calore, come le pellicole di plastica, e richiede solo piccoli aggiustamenti alla precisione di stampa.

I componenti delle sorgenti luminose UV-LED hanno una durata di vita circa 12 volte superiore rispetto ai componenti UV tradizionali, riducendo notevolmente la frequenza di sostituzione e i costi dei materiali associati.

I LED UV consentono l'accensione e lo spegnimento istantanei, eliminando i tempi di preriscaldamento e raffreddamento necessari per la polimerizzazione UV e migliorando così l'efficienza operativa.

I sistemi UV-LED non producono ozono, migliorando l'ambiente di lavoro per i dipendenti ed eliminando la necessità di apparecchiature di cattura e incenerimento per mitigare i rischi legati all'ozono.

Le sorgenti luminose a LED UV e le apparecchiature associate sono estremamente compatte, semplificando l'installazione e risparmiando spazio. Come è evidente da questi vantaggi, i sistemi di polimerizzazione a LED UV non solo riducono significativamente i costi, ma minimizzano anche l'inquinamento ambientale e il consumo energetico.

Tuttavia, a differenza della polimerizzazione UV tradizionale che utilizza l'intero spettro ultravioletto da 200 a 450 nm, le lampade UV-LED si concentrano su un intervallo ristretto di questo spettro, in genere 395-405 nm. Sebbene alcuni attuali sistemi di polimerizzazione a LED UV funzionino a 365 nm, la maggior parte di essi si concentra ancora intorno ai 395 nm, che rimane la lunghezza d'onda standard per la polimerizzazione a LED UV.

Ci auguriamo che questo articolo vi aiuti a comprendere meglio la polimerizzazione UV!

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