UV-Strahlungstechnik

Chemische Grundlagen / Härtungsmechanismen

Reaktionsmechanismus radikalische Härtung (z.B. Acrylate)

Beim Einsatz radikalisch härtender Acrylate muss mindestens ein Substrat für UVA/UVV-Licht durchlässig sein. Der Klebstoff härtet nur aus, wenn eine Bestrahlung erfolgt. Sobald die Lichtquelle ausgeschaltet wird, stoppt die Reaktion.

Um eine vollständige Reaktion zu erhalten, muss eine ausreichende Bestrahlungszeit ermittelt werden. Der Vorteil radikalisch härtender Systeme ist die sehr schnelle Härtungsgeschwindigkeit. Und die nahezu stufenlos einstellbaren Eigenschaften – wie Viskosität, Farbe, Flexibilität, Härte und Festigkeit.

Reaktionsmechanismus kationische Härtung (z.B. Epoxid-Klebstoffe)

Es ist bekannt, dass UV-initiierte, kationisch härtende Epoxidharze in einer „lebenden Polymerisation“ reagieren. Durch UV-Licht erzeugte aktive, kationische Zentren haben eine relativ lange Lebensdauer. Diese können eine Kettenreaktion auslösen. Ohne dass neue kationische Zentren durch UV-Licht nachgeliefert werden müssen -> Dunkelreaktion. Die kationischen Zentren, auch in Konkurrenzreaktionen, werden abgefangen oder deaktiviert. Die Molekülketten bei der Polymerisation werden groß und unbeweglich. Die reaktiven Zentren können nicht mehr zu einer Weiterreaktion „wandern“. Die Dunkelreaktion verläuft zu einem gewissen Prozentsatz bei Raumtemperatur. Bei voraktivierten Systemen ist eine zusätzliche Warmhärtung nötig. Dies gewährleistet eine vollständige Performance und Härtung.

Bei der kationischen Polymerisation ist folgendes zu beachten:
Die kationischen, aktiven Zentren für die Härtung, sollen nur dort gebildet werden, wohin das UV-Licht strahlt.  Abgedeckte Zonen werden nicht aktiviert. Dort entstehen keine Kationen. Das Produkt bleibt flüssig. Mit Wärmezufuhr können unbelichtete Bereiche zur Aushärtung gebracht werden.

UV-härtende Silikone

Eine Sonderstellung innerhalb der UV-härtenden Materialien, nehmen die UV-Silikone ein. Hier werden spezielle Katalysatoren mit UV-Licht aktiviert – in der Regel Platinkatalysatoren. Danach findet die Additionsvernetzung der Silikone mit kurzwelligem Licht statt – wie bei den thermisch härtenden oder zweikomponentigen Systemen. Der Bereich der UVB-Strahlung ist besonders effektiv. Daher wird dieser bevorzugt eingesetzt.