UV-Härtung

Ein wesentlicher Bestandteil der UV-Technologie zur Härtung von UV-Druckfarben und -Lacken sind die Fotoinitiatoren. Als spezielle Additive sorgen die Fotoinitiatoren dafür, dass der Farb- und oder Lackfilm bei der Belichtung innerhalb kürzester Zeit vollständig aushärtet. Das enge Zusammenspiel von UV-Strahlungsquellen, Formulierungsbestandteilen (Fotoinitiator/en und Bindemittel) sowie Produktionsparameter (Geschwindigkeit) bilden die Basis, um stabile und reproduzierbare Bedingungen für den fotochemischen Härtungsprozess zu gewährleisten. Dabei wird grundsätzlich zwischen den kationisch und radikalisch härtenden Systemen unterschieden, wobei letzteres in der Druckindustrie zur Anwendung kommt.

Ablauf der radikalischen Fotopolymerisation (Härtungsprozess): Fotoinitiatoren benötigen Licht, genauer gesagt energiereiche UV-Strahlung, zur Erzeugung reaktiver Radikale, die die Polymerisation der flüssigen UV-Bindemittel und UV-Reaktivverdünner einleiten. Diese UV-Bindemittel und UV-Reaktivverdünner sind meist Acrylate. Zunächst addieren sich die aus dem Fotoinitiator erzeugten Radikale an eine Acrylat-Doppelbindung, wobei sich ein weiteres Radikal bildet, das sich erneut an eine Doppelbindung addieren kann. Dabei wächst ein polymeres Netzwerk und bildet einen festen polymeren Farb- und Lackfilm.

Der Luftsauerstoff hat einen starken Einfluss auf das Härtungsverhalten radikalischer UV-Systeme, denn er reagiert besonders schnell mit Radikalen. Das kann zum drastischen Absinken der Härtungsgeschwindigkeit bis hin zum Stillstand der Polymerisationsreaktion führen. Dieser Effekt, der als Sauerstoffinhibierung bezeichnet wird, wirkt sich vor allem auf die Härtung an der Oberfläche des Farb- und Lackfilms aus – der Lack oder die Farbe bleibt oberflächig klebrig oder härtet überhaupt nicht. Eine gute Möglichkeit, die Sauerstoffinhibierung zu unterdrücken, ist die Inertgastechnik, bei der die UV-Härtung in Gegenwart eines Schutzgases (Stickstoff, Kohlendioxid) durchgeführt wird. Unter den üblichen atmosphärischen Bedingungen hängt die Härtungsgeschwindigkeit jedoch in hohem Maß von der Effektivität der Fotoinitiatoren ab.

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