UV Kürleme Teknolojisi & Fotobaşlatıcılar
UV kürleme, çevre dostu, enerji tasarruflu ve yüksek performanslı ileri bir teknoloji olarak öne çıkmaktadır.
UV yapıştırıcı malzemelerin yüksek sıcaklık direnci, geniş uygulanabilirlik ve kimyasal korozyon direnci gibi özellikleri nedeniyle, uçak motoru bileşenlerinin yapıştırılmasında ve uzay araçlarının montajında kullanılırlar.
Sağlık Sektöründe UV Işıkla Kürleme Uygulamaları
UV LED ışık kaynağı sistemleri, fotobaşlatılmış yapıştırıcıları hızla kürleme ve böylece uçucu yapıştırma maddelerine olan ihtiyacı ortadan kaldırma yetenekleri nedeniyle tıp alanında yaygın bir şekilde benimsenmiştir. UV ile kürlenebilen yapıştırıcılar enerji tasarrufu, daha az tüketim, hızlandırılmış kürlenme süreleri, gelişmiş üretim verimliliği ve otomatik süreçlerle sorunsuz entegrasyon gibi önemli avantajlar sunmaktadır.
3D Baskıda UV Işıkla Kürleme Uygulamaları
Fotopolimerizasyon 3D baskı, yüksek baskı hassasiyeti ve ticari uygulanabilirlik sunan günümüzün en gelişmiş hızlı prototipleme teknolojilerinden biri olarak öne çıkıyor. Düşük enerji tüketimi, maliyet etkinliği, yüksek doğruluk, pürüzsüz yüzey kaplamaları ve mükemmel tekrarlanabilirlik gibi avantajları, onu çok sayıda yüksek teknoloji sektöründe yaygın olarak uygulanabilir kılmaktadır. Örneğin, karmaşık yapılara sahip roket motorlarının prototiplerinin basılması, gaz akış modellerinin analiz edilmesini sağlayarak daha yüksek yanma verimliliğine sahip daha kompakt motorların tasarlanmasına yardımcı olur. Bu, karmaşık bileşenler için Ar-Ge verimliliğini önemli ölçüde artırır ve otomotiv geliştirme döngülerini kısaltır. Ayrıca, hızlı prototipleme için kalıpların veya ters kalıpların doğrudan basılmasına olanak tanır.
UV Işık Kaynaklarının Sınıflandırılması
Kürleme ışık kaynaklarına dayalı olarak, fotopolimerizasyon öncelikle geleneksel cıva lambası kürleme ve yeni ortaya çıkan UV LED kürleme olarak ikiye ayrılır. Geleneksel cıva lambalı kürleme ile karşılaştırıldığında, UV LED kürlemenin de belirli sınırlamaları vardır. En önemli fark, geleneksel cıva lambaları tarafından yayılan spektrumun neredeyse tüm UV dalga boyu aralığını kapsaması, UV LED kürlemenin ise donanım teknolojisi kısıtlamaları ve maliyet hususları nedeniyle şu anda uzun dalga boylu UVA bandıyla sınırlı olmasıdır.
Cıva Lambaları ve UV LED Işık Kaynakları Arasında Emisyon Spektrumu Karşılaştırması
Fotobaşlatıcılar
Fotobaşlatıcılar, ışıkla sertleşen formülasyonlarda nispeten küçük bir oran teşkil eder, tipik olarak 2%-5% civarındadır, ancak çok önemli bir rol oynarlar.
Işıkla sertleşme reaksiyonunun gerçekleşmesi için fotobaşlatıcıların UV ışık kaynağı tarafından yayılan ultraviyole ışığı absorbe ederek serbest radikaller oluşturması gerekir. Bu serbest radikaller daha sonra polimerizasyon reaksiyonunu başlatır ve sonuçta ürünü son haline getirir.
UV ışık kaynağının emisyon spektrumu, fotobaşlatıcının absorpsiyon spektrumuyla eşleşmelidir. 1173 ve 184 gibi geleneksel fotobaşlatıcılar kısa dalga boylu UVC bölgelerinde maksimum absorpsiyon sergilerler, bu da onları geleneksel cıva lambalarıyla kürleme için daha uygun hale getirir.
Buna karşılık, UV LED'ler öncelikle 365 nm, 385 nm, 395 nm ve 405 nm gibi birkaç spesifik bantta ışık yayar. Fosfin oksit bazlı fotobaşlatıcılar bu bantlarda nispeten güçlü absorpsiyon sergileyerek UV LED sistemlerinde yaygın olarak uygulanabilir.
Serbest radikal fotobaşlatıcı
Fotobaşlatıcılar
Fotobaşlatıcılar ışıkla sertleşen malzemelerin temel bileşenleridir. Radyant enerjiyi absorbe ederler, uyarılma üzerine kimyasal değişikliklere uğrarlar ve polimerizasyon reaksiyonlarını başlatabilen reaktif ara ürünler (serbest radikaller veya katyonlar) üretirler.
Soğurulan ışığın dalga boyuna bağlı olarak, fotobaşlatıcılar ultraviyole fotobaşlatıcılar (dalga boyu 250nm-400nm) ve görünür ışık fotobaşlatıcılar (dalga boyu 400nm-700nm) olarak kategorize edilebilir. Fotopolimerizasyon mekanizmasına göre, radikal tip fotobaşlatıcılar ve katyonik tip fotobaşlatıcılar olarak sınıflandırılırlar.
Radikal başlatıcılar, radikal oluşturma mekanizmalarına göre iki türe ayrılabilir: bölünme tipi başlatıcılar (Tip I başlatıcılar olarak da bilinir) ve hidrojen temizleme tipi başlatıcılar (Tip II başlatıcılar olarak da bilinir).
Çatlama Tipi Radikal Fotobaşlatıcılar
Çatlama tipi radikal fotobaşlatıcılar, ışık enerjisini absorbe ettikten sonra uyarılmış bir singlet durumuna geçiş yapan ve daha sonra uyarılmış bir triplet durumuna sistemler arası geçiş yapan molekülleri ifade eder. Uyarılmış singlet veya triplet durumda, moleküler yapı kararsız hale gelir ve zayıf bağların homolitik bölünmeye uğramasına neden olur. Bu, oligomerlerin ve aktif seyrelticilerin polimerizasyonunu ve çapraz bağlanmasını başlatan birincil aktif radikalleri üretir.
Çatlama tipi radikal fotobaşlatıcılar ağırlıklı olarak fenilkumarinler ve türevleri (örn. benzoik asit eterleri), fenilkumarik asit ve türevleri (örn, 651), fenilaseton türevleri (örn. DEAP), α-hidroksiketon türevleri (örn. 1173, 184, 2959), α-aminoalkilfenilasetonlar (907, 369) ve asilfosfin oksitler (TPO, TPO-L, 819).
Hidrojen Sökücü Radikal Fotobaşlatıcılar
Hidrojen tutucu fotobaşlatıcılar, ışık enerjisini absorbe eden, uyarılmış üçlü duruma ulaşmak için uyarma ve sistemler arası geçişten geçen ve daha sonra bir yardımcı başlatıcı - hidrojen donörü ile bimoleküler bir reaksiyona giren fotobaşlatıcı molekülleri ifade eder. Elektron transferi yoluyla, oligomerlerin ve reaktif seyrelticilerin polimerizasyonunu ve çapraz bağlanmasını başlatan aktif radikaller üretirler. Başlıca örnekler arasında benzofenonlar ve türevleri, tiyoantrakinonlar (ITX, DETX) ve antrakinonlar (2-EA) yer alır.
Eş-başlatıcılar, hidrojen tutucu fotobaşlatıcılar ile birlikte kullanılan hidrojen donörleridir. Yapısal olarak, hepsi α-karbon pozisyonunda en az bir tersiyer amin içerir, esas olarak tersiyer amin bileşikleridir. Azot atomunun bir elektron kaybettiği ve azota bitişik α-karbon üzerindeki hidrojenin güçlü bir şekilde asidik hale geldiği ve kolayca bir proton olarak ayrıldığı uyarılmış radikal kompleksleri oluşturmak için hidrojen süpürücü fotobaşlatıcıların uyarılmış haliyle reaksiyona girerler. Bu, oligomerlerin ve reaktif seyrelticilerin polimerizasyonunu ve çapraz bağlanmasını başlatan C merkezli, reaktif bir tersiyer amin alkil radikali oluşturur. Tersiyer amin bileşikleri alifatik tersiyer aminleri, etanolamin tipi tersiyer aminleri, tersiyer amin tipi benzoat esterleri ve reaktif aminleri içerir.