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, denn der Klebstoff härtet nur dann aus, wenn eine Bestrahlung erfolgt. Sobald die Lichtquelle ausgeschaltet wird, stoppt die Reaktion.

Das heißt, eine ausreichende Bestrahlungszeit muss ermittelt werden, um eine vollständige Reaktion zu erhalten. Der Vorteil der radikalisch härtenden Systeme sind die sehr schnelle Härtungsgeschwindigkeit sowie 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. Das bedeutet, dass durch UV-Licht erzeugte aktive, kationische Zentren eine relativ lange Lebensdauer haben, so dass diese eine Kettenreaktion auslösen können, ohne dass neue kationische Zentren durch UV-Licht nachgeliefert werden müssen (Dunkelreaktion). Jedoch werden die kationischen Zentren auch in Konkurrenzreaktionen abgefangen oder deaktiviert. Außerdem werden die Molekülketten bei der Polymerisation groß und unbeweglich, so dass die reaktiven Zentren nicht mehr zu einer Weiterreaktion „wandern“ können. Die Dunkelreaktion verläuft daher nur zu einem gewissen Prozentsatz bei Raumtemperatur, so dass für eine vollständige Performance und Härtung eine zusätzliche Warmhärtung bei voraktivierten Systemen nötig ist.

Zu beachten bei der kationischen Polymerisation ist, dass die kationischen, aktiven Zentren für die Härtung nur dort gebildet werden, wohin das UV-Licht strahlt. Das heißt abgedeckte Zonen werden nicht aktiviert; dort entstehen keine Kationen und somit bleibt das Produkt dort flüssig. Nur mit Wärmezufuhr können solche unbelichteten Bereiche zur Aushärtung gebracht werden.

UV-härtende Silikone

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