La reticulación directa por UV ofrece la posibilidad de curar sistemas adecuados de barnices, pinturas y recubrimientos sin fotoiniciadores o con una proporción reducida de estos. Para ello, es fundamental el uso específico de radiación UV de onda corta y alta energía.
En combinación con una formulación adaptada a ello, la radiación puede favorecer directamente las reacciones de reticulación fotoquímicas. La posibilidad de lograr un curado totalmente libre de fotoiniciadores depende de la formulación utilizada, del sustrato y de las condiciones específicas del proceso.
En el curado radical por UV clásico, los fotoiniciadores absorben la radiación UV y forman radicales. Estos inician la polimerización de los componentes reactivos y, con ello, la reticulación del recubrimiento.
La reticulación directa por UV sigue un enfoque diferente: la luz UV de onda corta y alta energía puede, con formulaciones adecuadas, desencadenar directamente reacciones fotoquímicas y permitir así una reticulación sin fotoiniciadores o con una proporción reducida de estos.
Que esto sea posible y en qué medida depende de la formulación concreta y de las condiciones del proceso. Por lo tanto, el espectro de radiación, la dosis de UV y otros parámetros del proceso deben adaptarse específicamente a la aplicación.
El efecto de la radiación UV sobre un recubrimiento depende en gran medida de su longitud de onda. La radiación UVA, de onda más larga, tiene una profundidad de penetración relativamente elevada y, por lo tanto, desempeña un papel importante, sobre todo en la reticulación de las capas más profundas.
Por el contrario, la radiación UV de onda corta se absorbe en mayor medida en la zona cercana a la superficie. Al mismo tiempo, los fotones de longitudes de onda más cortas poseen una mayor energía. Estas propiedades hacen que el rango espectral UVC resulte especialmente interesante para determinados procesos de reticulación fotoquímica.
Sin embargo, la distribución espectral adecuada para una aplicación concreta depende en gran medida de la formulación correspondiente y de las propiedades deseadas del recubrimiento.
Los fotoiniciadores desempeñan un papel fundamental en el curado radicalario clásico por UV: absorben la radiación UV y forman radicales que inician la polimerización de los componentes reactivos.
En la superficie, el oxígeno del aire ambiente puede reaccionar con estos radicales e inhibir así la polimerización. Esta denominada «inhibición por oxígeno» puede provocar un curado superficial insuficiente y afectar a las propiedades deseadas del recubrimiento.
Por lo tanto, para lograr un curado UV fiable, es necesario coordinar la formulación, el espectro UV utilizado y las condiciones del proceso. Esto es especialmente importante en el caso de los sistemas sin fotoiniciadores o con un contenido reducido de estos, en los que la composición y la reactividad de la formulación desempeñan un papel decisivo.
No todas las formulaciones de curado UV pueden aplicarse sin fotoiniciadores. Para que la reticulación UV directa se produzca con éxito, es necesario considerar la fuente de radiación, la formulación y el proceso de producción como un sistema integral.
Entre los factores que influyen de manera importante se encuentran:
En los sistemas UV acuosos se añade, además, el secado físico o la eliminación del contenido de agua antes de la reticulación UV propiamente dicha.
Con las formulaciones y condiciones de proceso adecuadas, la reticulación directa mediante UV puede ofrecer diversas ventajas tecnológicas y económicas:
La posibilidad de aprovechar cualquiera de estas ventajas potenciales en una aplicación concreta debe evaluarse en función de la formulación y las condiciones de proceso correspondientes.
Las longitudes de onda más cortas también están cobrando cada vez más importancia en la tecnología LED UV. Si bien los sistemas industriales de LED UV funcionan actualmente de forma predominante en el rango UVA, los LED UVC podrían abrir nuevas posibilidades para el curado selectivo de superficies en el futuro.
La radiación UVA puede penetrar relativamente en profundidad en los recubrimientos, mientras que la radiación UVC se absorbe con mayor intensidad cerca de la superficie. A largo plazo, por lo tanto, la combinación de diferentes longitudes de onda podría resultar de especial interés para adaptar específicamente entre sí la profundidad y el curado superficial.
Sin embargo, los LED UVC aún no han alcanzado el nivel de madurez tecnológica y rendimiento de los sistemas LED UVA ya consolidados. Además, la elección de las longitudes de onda y combinaciones adecuadas depende en gran medida de la formulación y la aplicación específicas.
Con FREEcure, IST METZ ofrece una solución de sistema UV para el curado UV sin fotoiniciadores o con un contenido reducido de estos en formulaciones adecuadas.
FREEcure utiliza una lámpara UV de presión media especialmente diseñada con un mayor porcentaje de radiación UV de onda corta. El espectro de radiación está diseñado para favorecer los procesos fotoquímicos relevantes para la reticulación directa.
De este modo, FREEcure puede utilizarse tanto para sistemas 100 % UV formulados adecuadamente como para sistemas UV acuosos. La posibilidad de prescindir por completo de los fotoiniciadores o de reducir su proporción depende de la aplicación y la formulación concretas.
