Was ist UV-Harz?
UV-Harze ist ein Oberbegriff für Harze, bei denen Monomere und Oligomere polymerisieren und von einem flüssigen zu einem festen Zustand aushärten, wenn sie mit UV-Licht einer Wellenlänge von 200-400 nm bestrahlt werden.
Wenn UV-Harze mit UV-Licht bestrahlt werden, beginnt die Polymerisation sofort und sie härten in wenigen Sekunden aus. Dies macht sie sehr effizient und energiesparend, da keine Wärme benötigt wird.
In der Vergangenheit wurden organische Lösungsmittel verwendet, aber in den letzten Jahren wurden lösungsmittelfreie und wasserbasierte UV-Harze entwickelt, was sie menschen- und umweltfreundlicher macht. Aufgrund ihrer einfachen Aushärtung durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht und ihres schönen Glanzes nach der Aushärtung werden sie auch für allgemeine Zwecke wie Heimwerkerarbeiten, selbstgefertigte Accessoires und andere Waren verwendet.
Anwendungen von UV-Harzen
UV-Harze werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, vom Alltag bis hin zu industriellen Anwendungen. Zu den bekannten Anwendungen gehören der Druck auf POP, Direktwerbung, Lebensmitteletiketten und Klarsichthüllen. UV-Harze eignen sich für das Bedrucken von Kunststofffolien und Karton, für die wärmetrocknende Druckfarben nicht geeignet sind.
Sie werden auch als Beschichtungen für Holz und Kunststoffe verwendet. In den letzten Jahren werden sie häufig verwendet, um das Verkratzen von Smartphones, Tablet-Geräten und Außenmaterialien von Autos zu verhindern. In der Industrie werden sie als Klebstoffe für elektronische Bauteile, als Verkapselungsmaterial für Flüssigkristallbildschirme und als Resistmaterial für die Herstellung von Substraten verwendet.
Funktionsweise der UV-Harze
UV-Harze enthalten 1-5 Gew.-% eines Photoinitiators, der bei UV-Bestrahlung Radikale und Kationen erzeugt. Da sich der Reaktionsmechanismus je nach Art des Fotoinitiators unterscheidet, können UV-Harze in zwei Haupttypen unterteilt werden: radikalhärtend und kationenhärtend.
1. radikalisch härtender Typ
Durch die Energie des UV-Lichts werden aus dem Initiator Radikale erzeugt, und ungesättigte Gruppen wie Acrylate, Methacrylate und Vinylether werden radikalisch polymerisiert und gehärtet. Da eine große Anzahl von Harzen und Monomeren verwendet werden kann, lassen sich je nach Beschichtungsdesign verschiedene Eigenschaften wie Härte, chemische Beständigkeit und Verschmutzungsresistenz erzielen.
Die meisten UV-Harze sind radikalisch härtbar, da sie schnell aushärten und relativ kostengünstig sind.
2. kationisch härtbare Typen
Bei kationisch härtbaren Typen werden Jodoniumsalze oder Sulfoniumsalze als Initiatoren verwendet. Wenn der Initiator mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, entsteht eine Säure, die als Katalysator für die kationische Polymerisation von zyklischen Ethern und Vinylethern wirkt und zur Aushärtung führt.
Die Härtungsschrumpfung kann verringert werden, was die Haftung der Beschichtung verbessert. Der Grad der Gestaltungsfreiheit ist jedoch nicht sehr groß, sodass sich die Eigenschaften nur schwer kontrollieren lassen.
Arten von UV-härtenden Harzen
UV-Harze werden in drei Hauptkategorien eingeteilt, je nachdem, ob ein Lösungsmittel vorhanden ist oder nicht, und je nach Art des Lösungsmittels. Am weitesten verbreitet sind lösungsmittelbasierte UV-Harze. In den letzten Jahren wurden als Reaktion auf die Erfordernisse der Zeit, wie z. B. die VOC-Vorschriften (flüchtige organische Verbindungen), lösungsmittelfreie Typen und UV-Harze auf Wasserbasis, die Wasser als Lösungsmittel verwenden, in den Vordergrund gerückt.
1. Lösungsmittelhaltige UV-Harze
UV-Harze auf Lösungsmittelbasis sind einfach zu handhaben und weisen eine gleichmäßige Schichtdicke auf. Es sind auch Sorten mit anorganischen Komponenten auf Silikonbasis erhältlich, die für den Außeneinsatz geeignet sind.
2. Lösemittelfreie UV-Harze
Da sie keine organischen Lösungsmittel enthalten, sind diese UV-Harze nahezu geruchsneutral und schonen die Arbeitnehmer und die Umwelt, da sie die Entstehung von flüchtigen organischen Verbindungen reduzieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass die organischen Lösungsmittel nicht verflüchtigt werden müssen, was die Produktionslinie vereinfacht.
Lösemittelfreie Typen werden gewählt, weil einige Grundmaterialien durch Lösemittel denaturiert werden können.
3. UV-härtende Harze auf Wasserbasis
Wie die lösungsmittelfreien Typen enthalten auch diese Harze keine organischen Lösungsmittel. Die Hauptanwendung liegt im Bausektor, wo die Entstehung von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) ein großer Nachteil ist, z. B. bei der Verlegung von Bodenbelägen vor Ort und der Beschichtung von PVC-Böden. Es hat auch den Vorteil, dass es eine höhere Festigkeit und chemische Beständigkeit aufweist als herkömmlich verwendete Wachse.
Weitere Informationen über UV-härtende Harze
Zusatzstoffe für UV-härtende Harze
UV-Harze werden durch Mischen von Monomeren, Oligomeren, Photoinitiatoren und Lösungsmitteln hergestellt. Darüber hinaus können verschiedene Additive zugesetzt werden, um die Reaktivität durch UV-Härtung, die Haftung zwischen Beschichtungsfilm und Substrat, die Harzhärte, die Fleckenbeständigkeit, die Wasserbeständigkeit und die Dispergierbarkeit zu verbessern.
Beispiele für Zusatzstoffe sind Polymerisationsinhibitoren, Pigmente und Verlaufsmittel, die die Zusammensetzung des Harzes an den jeweiligen Zweck und die jeweilige Anwendung anpassen.