Strahlenhärtung

Strahlenhärtung bezeichnet einen Prozess, bei dem mit Hilfe von energiereicher Strahlung reaktive Materialien von einem niedermolekularen in einen hochmolekularen Zustand überführt werden.

Verfahrensablauf

Meist handelt es sich um zunächst flüssige Beschichtungswerkstoffe (z. B. Lacke, Druckfarben, Klebstoffe etc.), die über eine chemische Reaktion innerhalb von wenigen Sekunden in einen festen Zustand übergehen. Bei Lacken wird ein fester und trockener Film ausgebildet.

Als Strahlungsquellen dienen üblicherweise spezielle UV-Lampen. Man unterscheidet hier zwischen dotierten (z. B. Blei, Eisen, Gallium oder Thallium) und undotierten Lampen (Quecksilberdampflampe) sowie Blitzröhren. Seit neuestem werden auch UV-LED[1] Lampen angeboten, welche sich wegen kurzer Schaltzeiten und langer Lebensdauer wachsender Beliebtheit erfreuen. Elektronenstrahlen werden aufgrund des hohen technischen Aufwands und den damit verbundenen hohen Kosten selten eingesetzt. UV-strahlenhärtende Lacke und Farben werden deshalb vereinfacht nur als UV-Lacke bzw. UV-Farben bezeichnet.

Reaktionsmechanismen

UV-härtende Lacke verwenden reaktive Acrylate,[2] Epoxide,[3] Enolether[4] und als Spezialfall auch cyclische Amine (z. B. Aziridin)[5] als Bindemittel. Früher wurden häufig auch ungesättigte Polyesterharze verwendet. Dazu kommen Fotoinitiatoren und Hilfsmittel wie Vernetzer, Verlaufsmittel, Antioxidantien und Pigmente. Fotoinitiatoren bilden bei Belichtung Radikale oder reaktive Kationen (Supersäuren) und induzieren eine Polymerisation oder Vernetzungsreaktion längerkettiger Moleküle.

Die kationisch härtenden Systeme weisen komplexe und bislang nicht bis ins letzte Detail geklärte Reaktionsmechanismen, Kombinationen aus Kettenübertragungs-, Start- und Abbruchreaktionen, auf.

Einzelnachweise

panacol.de: Innovation: UV-LED auch für Flächenbestrahlung (PDF; 274 kB).
Patent EP0619347B1: (Meth-)Acrylat-Beschichtungsmassen. Angemeldet am 7. April 1993, veröffentlicht am 4. September 1996, Anmelder: PCB Augsburg GmbH, Erfinder: Manfred Huber et al.
Patent EP0584570B1: Epoxidharzzusammensetzung mit Sulfoniumsalzen. Angemeldet am 28. Juli 1993, veröffentlicht am 30. September 1998, Anmelder: Siemens AG, Erfinder: Bernhard Stapp et al.
Eignung von Arendiazoniumsalzen als Fotoinitiatoren für die kationische Fotopolymerisation, Dissertation Universität Halle 1999.
Cationic Polymerization of Cyclic Amines, E. J. Goethals, E.H. Schacht, P. Bruggeman, Institute of organic chemistry Rijksuniversiteit Gent, B-9000 Gent, Belgium.

Quellen

Cationic Polymerization of Cyclic Amines, E. J. Goethals, E.H. Schacht, P. Bruggeman, Institute of organic chemistry Rijksuniversiteit Gent, B-9000 Gent, Belgium

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[1] .de: Innovation: UV-LED auch für Flächenbestrahlung (PDF; 274 kB).

[2] Patent EP0619347B1: (Meth-)Acrylat-Beschichtungsmassen. Angemeldet am 7. April 1993, veröffentlicht am 4. September 1996, Anmelder: PCB Augsburg GmbH, Erfinder: Manfred Huber et al.

[3] Patent EP0584570B1: Epoxidharzzusammensetzung mit Sulfoniumsalzen. Angemeldet am 28. Juli 1993, veröffentlicht am 30. September 1998, Anmelder: Siemens AG, Erfinder: Bernhard Stapp et al.

[4] Eignung von Arendiazoniumsalzen als Fotoinitiatoren für die kationische Fotopolymerisation, Dissertation Universität Halle 1999.

[5] Cationic Polymerization of Cyclic Amines, E. J. Goethals, E.H. Schacht, P. Bruggeman, Institute of organic chemistry Rijksuniversiteit Gent, B-9000 Gent, Belgium.