Wie kann man die Schrumpfung von UV-Kleber reduzieren? Welche Methoden gibt es?
Bei der Aushärtung von UV-Klebstoffen findet ein Gelierungsprozess statt. Vor der Gelierung ist das System trotz der Schrumpfung noch flüssig, während nach der Gelierung die Molekularbewegung behindert wird und weitere Aushärtungsreaktionen die Hauptursache für die Schrumpfungsspannung sind. Der Schrumpfungsstress ist daher nicht proportional zur Volumenschrumpfung des gesamten Aushärtungsprozesses. Vielmehr hängt sie von der Volumenschrumpfung nach der Gelierung ab. Je höher die Funktionalitäten der Reaktanten sind, desto geringer ist der Grad der Reaktion der funktionellen Gruppen bei der Gelierung. Daher führt ein Reaktionssystem mit hoher Funktionalität zu einer höheren Schrumpfungsspannung nach der Aushärtung.
Möglichkeiten zur Verringerung der Schrumpfung von UV-Klebstoffen
1. UV-Klebstoffformulierung unter Verwendung von schrumpfungsarmen Monomeren und Oligomeren
In der UV-Klebstoffformel ist die Verwendung von Acrylatoligomeren mit niedriger Viskosität und weniger Verdünnungsmonomeren ebenfalls ein wirksames Mittel zur Verringerung der Schrumpfungsrate.
2. UV-Kleber mit Polymer oder anorganischem Füllstoff
Bei der Methode der Zugabe von Polymeren kann das neu entstandene System und die vorher zugegebenen Polymere zwischen der Phasentrennung, die manchmal während des Aushärtungsprozesses auftritt, auch einen Teil der Volumenschrumpfung ausgleichen. Der Nachteil dieser Phasentrennung ist jedoch, dass sie die Transparenz des ausgehärteten Produkts verringert. Es wurde berichtet, dass die Zugabe von Polyvinylacetat, Polyvinylacetal, Polyester und anderen thermoplastischen Polymeren zu dem radikalischen Polymerisationssystem zu einer erheblichen Verringerung der Volumenschrumpfung führen kann.
3. Die Verwendung einer kationischen oder hybriden Härtungsmethode
Der kationische UV-Kleber verwendet Monomere aus Epoxidharz und Vinylether mit Ium-Salzen als Photoinitiatoren. Die Schrumpfungsrate der kationischen Aushärtungsreaktion von Epoxidharz ist viel niedriger als die der freien Radikalreaktion, so dass die Aushärtungsschrumpfungsrate durch die Verwendung einer kationischen Formel reduziert werden kann.
Hybrid-UV-Kleber ist ein gemischtes System aus freien Radikalen und kationischen Verbindungen, normalerweise in Form von gemischten Acrylat- und Epoxidverbindungen. Dieses hybride UV-Härtungssystem kann die Initiierungseffizienz bei der Fotoinitiierung verbessern, die Vorteile beider Systeme voll ausspielen, die Volumenschrumpfung reduzieren und gute Synergieeffekte bei anderen Eigenschaften haben.
Darüber hinaus können je nach Prozessanforderungen auch UV- und andere Aushärtungsmethoden verwendet werden, wie z. B. UV- und Wärmehärtung oder anaerobe Aushärtungsmethoden, die auch die Aushärtungsschrumpfung reduzieren können.
4. Zugabe von quellendem Monomer
Aus der kationischen Polymerisationsreaktion des Epoxidharzes ist bereits bekannt, dass die Polymerisationsreaktion mit offenem Ring kleiner ist als die Schrumpfungsrate des Polymerisationsvolumens. Bei monocyclischen Monomeren gibt es für jeden in einen kovalenten Bindungsabstand umgewandelten van der Waals-Abstand einen in einen van der Waals-Abstand umgewandelten kovalenten Abstand. Die daraus resultierende Schrumpfung und Quellung kann teilweise ausgeglichen werden. Weitere Untersuchungen ergaben, dass das Ausmaß der Volumenkontraktion bei der ringöffnenden Polymerisationsreaktion mit der Größe des Rings zusammenhängt. Mit zunehmender Größe des Rings nähert sich der Abstand zwischen den Kohlenstoff- und Sauerstoffatomen, die kovalente Bindungen öffnen, dem van-der-Waals-Abstand an, so dass die Volumenkontraktion abnimmt. Derzeit sind die Kosten für Monomere des Spiro-Ring-Typs sehr hoch, so dass ihre praktische Anwendung noch sehr gering ist, aber es ist eine vielversprechende Methode zur Beseitigung der Schrumpfung von UV-Klebern.