La polimerizzazione UV ed EB descrive in genere l'utilizzo di fasci di elettroni (EB), luce ultravioletta (UV) o luce visibile per polimerizzare una combinazione di monomeri e oligomeri su un substrato. Il materiale polimerizzato con UV ed EB può essere formulato in un inchiostro, un rivestimento, un adesivo o un altro prodotto. Il processo è anche noto come polimerizzazione a radiazione o radcure perché UV ed EB sono fonti di energia radiante. Le fonti di energia per la polimerizzazione con luce UV o visibile sono in genere lampade a mercurio a media pressione, lampade allo xeno pulsate, LED o laser. Gli EB, a differenza dei fotoni di luce, che tendono ad essere assorbiti principalmente sulla superficie dei materiali, hanno la capacità di penetrare attraverso la materia.
Tre validi motivi per passare alla tecnologia UV ed EB
Risparmio energetico e maggiore produttività: poiché la maggior parte dei sistemi è priva di solventi e richiede meno di un secondo di esposizione, i vantaggi in termini di produttività possono essere enormi rispetto alle tecniche di rivestimento convenzionali. Le velocità di linea del nastro raggiungono comunemente i 300 m/minuto e il prodotto è immediatamente pronto per il collaudo e la spedizione.
Adatto a substrati sensibili: la maggior parte dei sistemi non contiene acqua né solventi. Inoltre, il processo offre il controllo totale della temperatura di polimerizzazione, rendendolo ideale per l'applicazione su substrati termosensibili.
Ecologico e facile da usare: le composizioni sono generalmente prive di solventi, quindi le emissioni e l'infiammabilità non rappresentano un problema. I sistemi di fotopolimerizzazione sono compatibili con quasi tutte le tecniche di applicazione e richiedono uno spazio minimo. Le lampade UV possono solitamente essere installate sulle linee di produzione esistenti.
Composizioni polimerizzabili con raggi UV ed EB
I monomeri sono i mattoni più semplici da cui si ricavano i materiali organici sintetici. Un monomero semplice derivato dal petrolio è l'etilene, rappresentato dalla formula: H2C=CH2. Il simbolo "=" tra le due unità o atomi di carbonio rappresenta un sito reattivo o, come lo chiamano i chimici, un "doppio legame" o insaturazione. Sono proprio siti come questi che sono in grado di reagire per formare materiali chimici più grandi, chiamati oligomeri e polimeri.
Un polimero è un raggruppamento di molte (cioè poli-) unità ripetitive dello stesso monomero. Il termine oligomero è un termine specifico usato per designare quei polimeri che spesso possono reagire ulteriormente per formare una grande combinazione di polimeri. I siti di insaturazione presenti sugli oligomeri e sui monomeri da soli non subiscono reazioni o reticolazione.
Nel caso della polimerizzazione con fascio di elettroni, gli elettroni ad alta energia interagiscono direttamente con gli atomi del sito insaturo per generare una molecola altamente reattiva. Se si utilizza luce UV o visibile come fonte di energia, si aggiunge un fotoiniziatore alla miscela. Il fotoiniziatore, quando esposto alla luce, genera radicali liberi o reazioni che avviano la reticolazione tra i siti di insaturazione.
Oligomeri: Le proprietà complessive di qualsiasi rivestimento, inchiostro, adesivo o legante reticolato mediante energia radiante sono determinate principalmente dagli oligomeri utilizzati nella formulazione. Gli oligomeri sono polimeri a peso molecolare moderatamente basso, la maggior parte dei quali è basata sull'acrilazione di diverse strutture. L'acrilazione conferisce l'insaturazione o il gruppo "C=C" alle estremità dell'oligomero.
Monomeri: I monomeri sono utilizzati principalmente come diluenti per ridurre la viscosità del materiale non polimerizzato e facilitarne l'applicazione. Possono essere monofunzionali, contenenti un solo gruppo reattivo o sito di insaturazione, oppure multifunzionali. Questa insaturazione permette loro di reagire e di essere incorporati nel materiale polimerizzato o finito, anziché volatilizzarsi nell'atmosfera come accade comunemente con i rivestimenti convenzionali. I monomeri multifunzionali, poiché contengono due o più siti reattivi, formano legami tra le molecole di oligomero e gli altri monomeri presenti nella formulazione.
Fotoiniziatori: Questo ingrediente assorbe la luce ed è responsabile della produzione di radicali liberi o reazioni. I radicali liberi o reazioni sono specie ad alta energia che inducono la reticolazione tra i siti di insaturazione di monomeri, oligomeri e polimeri. I fotoiniziatori non sono necessari per i sistemi polimerizzati con fascio di elettroni perché gli elettroni sono in grado di avviare la reticolazione.
Additivi: I più comuni sono gli stabilizzanti, che prevengono la gelificazione durante lo stoccaggio e l'indurimento prematuro dovuto a una scarsa esposizione alla luce. Pigmenti colorati, coloranti, antischiuma, promotori di adesione, agenti opacizzanti, agenti bagnanti e agenti scivolanti sono esempi di altri additivi.
Data di pubblicazione: 1 gennaio 2025
