Un facteur important affectant l’efficacité du durcissement aux UV est l’inhibition de l’oxygène. Dans cet article, nous mettrons en évidence le rôle de l’inhibition de l’oxygène dans le durcissement par UV et les manières dont ce problème peut être contrôlé.

Qu’est-ce que l’inhibition de l’oxygène?

L'inhibition de l'oxygène lors du durcissement aux UV fait référence au phénomène par lequel les molécules d'oxygène interfèrent avec le processus de durcissement des polymères. Les adhésifs UV polymérisent lorsque leurs photoinitiateurs sont exposés à une lumière de différentes longueurs d'ondes et sont donc divisés en radicaux libres. Ces radicaux libres réagissent ensuite avec les monomères et oligomères présents dans la formulation, ce qui donne lieu à de longues chaînes avec de nombreuses réticulations pour former un adhésif durci.

Cependant, les molécules d’oxygène peuvent également réagir avec les radicaux générés lors de cette réaction, ralentissant voire arrêtant le durcissement. Cela laisse derrière lui des monomères et des oligomères ayant partiellement réagi. L’inhibition de l’oxygène est souvent plus visible à la surface du produit durci: une fine couche collante.

Comment pouvons-nous éviter l’inhibition de l’oxygène?

L'intensité de l'inhibition de l'oxygène dépend de plusieurs facteurs:

• Intensité générée dans le spectre UV (280-390 nm)
• Le temps pendant lequel le produit est exposé à la lumière UV
• La chaleur générée par le système de durcissement UV
• La formulation de l’adhésif

En utilisant une lumière de haute intensité (> 1 W/cm2 / 1 000 mW/cm2 ) et sur une large plage de spectre de 280 à 450 nm, il y a généralement tellement d'énergie que les adhésifs durcissent extrêmement rapidement. Il en résulte une surface non collante. Plus l’intensité de la lumière UV est élevée, moins il y a de risque d’inhibition de l’oxygène.

Certains monomères et oligomères, qui sont les éléments constitutifs des adhésifs durcissant aux UV, sont plus sensibles à l’inhibition de l’oxygène. Le degré d'adhésion de la surface dépend de la formulation du produit. Généralement, la lumière UV de longueur d'onde courte et moyenne (280-320 nm), générée par les lampes à vapeur de mercure, permet un durcissement de surface plus efficace, mais le durcissement de couches plus épaisses pose un problème.

La lumière UV avec une longueur d'onde plus longue (400-500 nm) assure généralement un meilleur durcissement en profondeur. Le spectre UV/lumière visible dans la gamme 320-450 nm offre le meilleur mélange : un bon durcissement en surface mais aussi en profondeur. En ajustant le processus de durcissement avec une intensité lumineuse plus élevée, un temps de durcissement plus long ou en ajustant légèrement la longueur d'onde, le caractère collant de la surface peut être évité.

Cependant, certains adhésifs UV ne durciront jamais de manière non collante, même avec ces modifications. En effet, ils sont conçus pour des applications sans exposition à l'air, comme les applications d'adhésif entre deux substrats. Le temps requis pour qu'un adhésif UV durcisse jusqu'à devenir non collant ne doit pas être confondu avec le temps nécessaire pour obtenir un durcissement complet. Cela indique simplement la capacité du matériau à surmonter l'inhibition de l'oxygène en surface après une exposition à un certain niveau d'intensité lumineuse pendant une durée spécifique.

Les utilisateurs doivent tenir compte de l'intensité des lampes UV

Certaines lampes UV peuvent générer d’énormes quantités d’intensité, mesurées en W/cm². Par exemple, certains systèmes de projecteurs émettent jusqu'à 15 à 20 watts/cm² (mesurés à 365 nm). Il est assez facile de durcir la plupart des adhésifs sans effet collant. Nous pouvons conclure que la plupart des adhésifs ont un seuil d'intensité minimum à partir duquel ils cessent de coller au bout d'un certain temps, et un seuil d'énergie totale minimum pour obtenir un durcissement complet.

Regardez l'équation « Watt/cm² x secondes = Joules/cm² ». L'intensité en watts peut varier par rapport au temps de pose en secondes pour obtenir la même quantité de joules/cm²:

2 Joules/cm² = 2 Watt/cm² x 1 seconde ou

2 Joules/cm² = 0,02 Watt/cm² x 100 secondes.

Vous obtenez la même énergie totale dans les deux situations (forte intensité pendant une courte période ou faible intensité pendant une période plus longue), mais vous risquez de descendre en dessous du seuil d'intensité minimum de 0,02 W/cm² et donc de ne jamais obtenir une surface non collante.

Une autre façon de résoudre le problème de l'inhibition de l'oxygène consiste à inonder la zone de durcissement avec de l'azote ou de l'argon (inerte) pendant le durcissement. Le gaz inerte déplace l'oxygène sur la surface et offre une finition non collante, même avec des sources lumineuses de faible intensité.

Conclusion

Il est possible de réduire l'inhibition de l'oxygène dans les produits de durcissement UV par:

• Le choix de l’adhésif correct
• Optimisation du processus
• Le choix du bon spectre UV/VIS
• La lampe à haute intensité appropriée
• Optimisation du temps d'exposition