Réticulation renforcée par irradiation UV en bref [ Retour vers  Réticulation renforcée par irradiation  ]

La réticulation renforcée par irradiation UV est une réaction de polymérisation, initiée par du rayonnement UV, qui transforme, en une fraction de seconde, un film liquide enduit appliqué à un substrat en un matériau polymère solide tridimensionnel.

La formulation typique d’une résine photo-réticulable contient trois ingrédients de base: un photo-initiateur, un monomère et un oligomère, les deux derniers étant pourvus de fonctions chimiques réactives. Des additives et des pigments/colorants sont également ajoutés pour répondre aux besoins d’imprimabilité et apporter aux produits les caractéristiques physiques souhaitées.

La réticulation par irradiation UV est basée sur un mécanisme de polymérisation radicalaire photo-induite. Exposé à un rayonnement de longueur d’onde spécifique, le photo-initiateur (PA) absorbe la lumière UV et forme des radicaux libres (R•). Ces radicaux se combinent avec les fonctions réactives (M) de l’oligomère et du monomère pour commencer la réaction de polymérisation (RM•) et produire un polymère à haut poids moléculaire fortement réticulé.

Cependant, la réticulation par irradiation UV est sévèrement ralentie par les molécules d’oxygène présentes dans l’air. La réaction de polymérisation radicalaire est inhibée à cause de la forte réactivité de l’oxygène moléculaire vis-à-vis des radicaux libres (R•). L’oxygène réagit avec les radicaux engendrés par le photo-initiateur pour produire des espèces peroxydiques (RO2•) et des hydro-peroxydes (RO2H), qui ne servent pas à la polymérisation. Ces réactions secondaires conduisent à une surface faiblement réticulée voire non réticulée.

Diverses méthodes ont été employées pour remédier l’effet néfaste de l’inhibition de la polymérisation par l’oxygène :

• La méthode la plus communément utilisée consiste à ajouter dans la formulation UV un excès de photo-initiateur dans le but de consommer l’oxygène présent sur la surface du substrat ou dissout dans la couche de l’enduit liquide. L’approche reste cependant limitée, car la majorité de photo-initiateurs et leurs sous-produits de réaction ont la tendance de jaunir avec le temps et de larguer des odeurs
• Il convient d’augmenter considérablement l’intensité du rayonnement UV pour accroître la quantité d’espèces radicalaires destinées à capter l’oxygène de l’air. Par conséquent, la consommation énergétique devient très importante est la durée de vie des lampes est réduite
• Dans la mesure où la réticulation par irradiation UV est un procédé en continue qui se déroule dans une enceinte en communication avec l’extérieur, les réactions évoluent au contact de l’air ambiant.  C’est pour cette raison, que nous considérons que la meilleure manière de conduire la polymérisation consiste à supprimer l’oxygène présent dans la zone réactionnelle et le remplacer par un gaz inerte tel l’azote.

Air Liquide a développé un kit de scellage par gaz (Gas Seal Kit, GSKit) qui permet de réticuler efficacement en utilisant des quantités réduites d’azote. Notre GSKit a un coût faible, est fiable et peut être adapté à des systèmes de séchage UV neufs ou existants. Un automate programmable et une Interface Homme Machine (IHM) vous permettront de réguler aisément le débit d’azote et vous apporter un contrôle total du coût et de la qualité de votre procédé de fabrication.

La réticulation par irradiation UV sous atmosphère inerte, est mise en oeuvre dans des secteurs très différents qui bénéficient de ses nombreux avantages.