Formulations photopolymérisables à base d'acrylate et époxy

Dans les années 1960, la technologie de durcissement par lumière ultraviolette (UV) a été développée à l'origine comme une alternative aux procédés de séchage à base de solvants, à la chaleur et à l'air et aux silicones à durcissement lent, aux époxydes, aux uréthanes, aux rubans sensibles à la pression, aux cyanoacrylates, aux acryliques modifiés et à d'autres méthodes d'assemblage. Cependant, elle n'est devenue populaire qu'au début des années 1980 dans les applications de fabrication industrielle. Aujourd'hui, cette technologie a été largement adoptée dans de nombreux secteurs, notamment automobile, l'électroménager, l'aérospatiale, les télécommunications, les appareils médicaux, produits électroniques grand public et les arts graphiques, car elle offre aux utilisateurs d'énormes avantages par rapport aux autres types de matériaux.

Au cours des 40 dernières années, ces matériaux ont évolué, mais les compositions chimiques de l'acrylate et de l'époxy restent les mêmes. Cet article met en lumière la technologie qui les sous-tend.

Systèmes d'acrylate

Le terme « acrylate » est un terme abrégé pour une large gamme de matériaux qui comprend les acrylates, les méthacrylates et des groupes fonctionnels similaires. Les systèmes acrylates réagissent lorsqu'ils sont exposés à la lumière UVA (toujours) et à la lumière visible (dans de nombreux cas). Les matériaux présentent une très large gamme de propriétés. Selon les additifs, des systèmes acrylates peuvent être produits qui sont colorés (c'est-à-dire rouges, bleus ou noirs), opaques, fluorescents (souvent une exigence pour inspection en ligne) ou thermoconducteurs. Les propriétés physiques des acrylates comprennent l'adhérence, la viscosité, la dureté et l'apparence. Comme les acrylates peuvent être amenés à polymérisation à la lumière visible, les formulations fluorescentes et rouges ou bleues sont courantes.

Les vitesses de durcissement des résines acryliques dépendent des spécificités de la formulation et, bien entendu, de l'intensité et de la nature de la lumière utilisée pour les polymérisation . Les vitesses de polymérisation pratiques varient (principalement) entre 0,5 et 15 secondes. La profondeur de polymérisation varie également en fonction des spécificités de la formule et du procédé. Les profondeurs de polymérisation typiques varient de 2,5 à 15 mm (0,10 à 0,59 po).

Les matériaux acryliques photopolymérisables (LCM) peuvent également être amenés à réagir avec la chaleur ou activateur . Ceci est utile lorsque la lumière ne peut pas être utilisée pour polymérisation le matériau en raison de la présence d'une « ombre ». Les LCM acryliques ne peuvent généralement pas être durcis par l'humidité ou l'air.

On observe parfois une adhérence superficielle avec les LCM à base d'acrylate. L'adhérence superficielle est provoquée par l'interférence de l'oxygène atmosphérique avec le mécanisme de polymérisation par radicaux libres à la surface de la résine. Dans la plupart des cas, l'adhérence superficielle peut être éliminée en modifiant le processus de durcissement avec une plus grande intensité lumineuse, un temps de polymérisation plus long ou un léger ajustement de la longueur d'onde de la lumière utilisée. D'autre part, certains LCM à base d'acrylate ne polymérisation pas de manière sèche même avec ces modifications. La plupart de ces produits ont été conçus pour des applications où le matériau photopolymérisable n'est pas exposé à l'air, c'est-à-dire dans des applications de collage entre deux substrats.

Systèmes époxy (cationiques)

Les LCM époxy sont parfois appelés « systèmes cationiques " en raison du type de photoinitiateur utilisé par opposition à la composition chimique de la résine, constituent la deuxième classe principale de matériaux photopolymérisables. La gamme de propriétés qui peuvent être obtenues avec ces produits est un peu plus étroite qu'avec les LCM acryliques. Néanmoins, les LCM époxydes peuvent être formulés pour présenter quelques avantages par rapport à certains matériaux photopolymérisables acryliques, notamment des polymérisations sans adhérence (pas d'inhibition de l'oxygène) et une adhérence supérieure à certains substrats.

La différence entre les LCM époxy et acrylate réside dans le fait que le développement des propriétés complètes prend souvent plus de temps pour les époxy photopolymérisables, de sorte que la chaleur est parfois utilisée pour accélérer le polymérisation. De plus, le durcissement des LCM cationiques est entravé par l'humidité.

En général, le séchage UV augmente la vitesse de production et le rendement du produit, réduit les travaux en cours et les rebuts et permet une inspection en ligne à 100 %.