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Polymere UV-Härtung

1970
UV-Härtungsgerät zur Aushärtung von Druckfarben in einem Labor, Anwendung in der Polymerchemie.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

UV-Härtung ist ein schneller photochemischer Prozess, bei dem hochintensives Licht ultraviolett Licht wird eingesetzt, um Tinten, Beschichtungen und Klebstoffe sofort auszuhärten oder zu trocknen. Die UV-Energie aktiviert in der flüssigen Formulierung Fotoinitiatoren, die eine Polymerisationsreaktion auslösen. Diese vernetzt die Moleküle und wandelt die Flüssigkeit in Sekundenbruchteilen in einen Feststoff um.

Das UV-Härtungsverfahren basiert auf einer speziell formulierten Mischung, die Monomere, Oligomere und Photoinitiatoren enthält. Monomere sind kleine, einfache Moleküle, während Oligomere kurze Ketten aus diesen Molekülen sind. Diese Komponenten bilden das Grundgerüst des fertigen Polymers. Der Hauptbestandteil ist der Photoinitiator. Wenn er UV-Strahlung einer bestimmten Wellenlänge und Intensität ausgesetzt wird, absorbiert das Photoinitiatormolekül ein Photon und wird in einen angeregten Zustand versetzt. Dann wird es fragmentiert und es entstehen hochreaktive Spezies, die als freie Radikale bezeichnet werden. Diese freien Radikale greifen sofort die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen in den Monomeren und Oligomeren an und lösen eine Kettenreaktion aus. Durch diesen als radikalische Polymerisation bezeichneten Prozess entsteht in kurzer Zeit ein hoch vernetztes, dreidimensionales Polymernetzwerk. Die gesamte Umwandlung von flüssig zu fest kann in weniger als einer Sekunde erfolgen. Die Hauptvorteile der UV-Härtung gegenüber der herkömmlichen thermischen Härtung sind Schnelligkeit, geringer Energieverbrauch (da keine großen Öfen benötigt werden) und das Fehlen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC), da die Formulierungen in der Regel 100%-Feststoffe sind. Verschiedene Fotoinitiatoren reagieren auf unterschiedliche UV-Wellenlängen (UVA, UVB oder UVV - UV-Visible), was eine präzise Steuerung des Aushärtungsprozesses, einschließlich der Aushärtungstiefe bei dickeren Beschichtungen, ermöglicht.

UNESCO Nomenclature: 2303
- Chemie

Typ

Chemischer Prozess

Störung

Wesentliche

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Entdeckung der Polymerisation
  • Verständnis der Chemie freier Radikale
  • Entwicklung von UV-Hochintensitätslampen (z. B. Quecksilberdampflampen)
  • Synthese von Photoinitiatormolekülen

Anwendungen

  • Druckindustrie (schnelltrocknende Tinten)
  • Autolacke (kratzfeste Klarlacke)
  • Zahnmedizin (Aushärtung von Zahnfüllungen)
  • 3D-Druck (Stereolithographie)
  • Elektronik (Schutzlacke für Leiterplatten)
  • Nagellack (Gel-Maniküre)

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

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Verwandt mit: UV-Härtung, Polymerisation, Photoinitiator, freie Radikale, Beschichtungen, Klebstoffe, Druckfarben, Stereolithographie, Materialwissenschaft, Photochemie.

Historischer Kontext

1880
1897
1970
1890
1955
1980

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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