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ポリマーの紫外線硬化

1970
UV-curing machine curing inks in a laboratory, polymer chemistry application.

(画像はイメージです)

UV硬化は、高強度の紫外線を照射する高速光化学プロセスです。 紫外線 light is used to instantly cure or dry inks, coatings, and adhesives. The UV energy triggers photoinitiators within the liquid formulation, which then start a polymerization reaction that cross-links the molecules, converting the liquid into a solid in a fraction of a second. Cross-linked acrylic polymers have many applications, among them the sodium polyacrylate uses in diapers and soil conditioners. Whether a sodium polyacrylate biodegradable version can be made without losing absorbency is still a research question.

UV硬化プロセスは、モノマー、オリゴマー、および光開始剤を含む特殊な配合の混合物に依存しています。モノマーは小さく単純な分子であり、オリゴマーはこれらの分子の短い鎖です。これらの成分が最終的なポリマーの骨格を形成します。重要な成分は光開始剤です。特定の波長と強度のUV照射を受けると、光開始剤分子は光子を吸収して励起状態になります。その後、断片化を起こし、フリーラジカルと呼ばれる非常に反応性の高い種を生成します。これらのフリーラジカルは、モノマーとオリゴマーの炭素-炭素二重結合を直ちに攻撃し、連鎖反応を開始します。フリーラジカル重合として知られるこのプロセスにより、高度に架橋された三次元ポリマーネットワークが急速に形成されます。液体から固体への完全な変化は1秒未満で起こります。 UV硬化の従来の熱硬化に対する主な利点は、速度、低エネルギー消費(大型オーブンが不要)、および配合物が通常100%固形分であるため揮発性有機化合物(VOC)が存在しないことです。異なる光開始剤は、異なるUV波長(バージニア大学, UVB(またはUVV「UV-可視光」)により、厚いコーティングの硬化深度を含め、硬化プロセスを正確に制御できます。

UNESCO Nomenclature: 2303
化学

タイプ

化学プロセス

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 重合の発見
  • フリーラジカル化学の理解
  • 高強度紫外線ランプ(例:水銀蒸気ランプ)の開発
  • 光開始剤分子の合成

アプリケーション

  • 印刷業界(速乾性インク)
  • 自動車用塗料(耐擦傷性クリアコート)
  • 歯科治療(歯の詰め物の治癒)
  • 3Dプリンティング(ステレオリソグラフィー)
  • electronics (conformal coatings for circuit boards)
  • ネイルポリッシュ(ジェルネイル)

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • self-healing coatings where uv light can be used to repair scratches by re-initiating polymerization
  • uv-curable bio-inks for 3d printing living tissues and organs
  • uv-curing adhesives for underwater construction and repair
  • flexible, uv-cured electronic circuits printed on fabric or plastic substrates
  • uv-cured powders for creating textured or functional surfaces in a single step
  • food packaging with uv-cured antimicrobial coatings
  • on-demand, uv-cured resins for ラピッドプロトタイピング of optical lenses
  • uv-curing systems for instantly repairing cracks in roads or runways
  • aerospace components made with lightweight, uv-cured composite materials
  • uv-curable inks with embedded data for anti-counterfeiting applications
関連分野:紫外線硬化、重合、光開始剤、フリーラジカル、コーティング、接着剤、インク、光造形、材料科学、光化学。

歴史的背景

1880
1897
1970
1890
1955
1980

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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