x

Inertisering – UV-uitharding met gereduceerd zuurstofgehalte

Voor stabiele UV-uithardingsprocessen onder zuurstofgereduceerde omstandigheden

Bij inertisering worden inkten en lakken onder zuurstofgereduceerde omstandigheden uitgehard. Door het zuurstofgehalte te verlagen, wordt zuurstofinhibitie geminimaliseerd en de oppervlakte-uitharding ondersteund. In combinatie met de gebruikte chemie kan het proces bovendien het gebruik van formuleringen met een gereduceerd gehalte aan fotoinitiatoren mogelijk maken.

De gerichte vermindering van zuurstof creëert gedefinieerde omstandigheden voor het UV-uithardingsproces. Vooral bij reactieve coatings, UV-drukinkten en lijmen kan hierdoor de oppervlakte-uitharding worden verbeterd.

Een belangrijk toepassingsgebied van inertisering is de productie van verpakkingen met UV-inkten en -lakken waarvan de formuleringen speciaal zijn ontwikkeld voor gebruik onder inerte omstandigheden. Dankzij een gereduceerd gehalte aan fotoinitiatoren kan de technologie ook worden toegepast bij de productie van migratiearme voedselverpakkingen. De geschiktheid is afhankelijk van de gebruikte formulering en de toepasselijke wettelijke eisen.

Onze inertiseringsoplossingen worden onder andere toegepast bij:

  • PVC-vloeren

  • componenten in de automobielindustrie

  • voedselverpakkingen

  • decorpapier

  • thermisch papier, kunststof folies en aluminium composietmaterialen

  • gesiliconiseerde banen

Hoe inertisering werkt

Bij inertisering wordt het zuurstofgehalte in de UV-bestralingszone gericht verlaagd, meestal door stikstof (N₂) als inert gas te gebruiken. Deze zuurstofarme atmosfeer vermindert de zogenaamde zuurstofinhibitie, die het UV-uithardingsproces kan beïnvloeden. Afhankelijk van de toepassing ligt het vereiste restzuurstofgehalte tussen 50 en 500 ppm (overeenkomend met 0,005 tot 0,05%).

Stikstof is geschikt voor inertisering omdat het niet giftig en niet explosief is en ongeveer 78% van de omgevingslucht uitmaakt. Het kan daarom als inert gas worden gebruikt in industriële UV-uithardingsprocessen.

Bij inertisering wordt het uit te harden substraat door een gesloten kamer geleid, waarin de omgevingslucht door een gerichte toevoer van stikstof (N₂) wordt verdrongen. Hierdoor ontstaat een zuurstofgereduceerde atmosfeer die de UV-uitharding ondersteunt door de zuurstofinhibitie te verminderen.

De behuizing van de UV-lamp bevindt zich boven de dicht afgesloten inertiseringskamer. Labyrintafdichtingen en een stikstofrakelmondstuk helpen de kamer af te schermen van de omgevingslucht. Gelijkmatige stikstofvulmondstukken zorgen voor gedefinieerde omstandigheden in de kamer, terwijl de UV-bestraling door een kwartsglasplaat plaatsvindt. Een watergekoelde tegenreflector zorgt voor warmteafvoer en bescherming tegen straling.

Voordelen van UV-uitharding onder zuurstofarme omstandigheden

In combinatie met de gebruikte chemie maakt inertisering vernetting onder zuurstofgereduceerde omstandigheden mogelijk. Dit is met name relevant voor toepassingen waarbij gedefinieerde oppervlakte-eigenschappen of migratiearme formuleringen vereist zijn, bijvoorbeeld bij voedselverpakkingen of resistente coatings.

Naast korte uithardingstijden en de mogelijkheid tot directe verdere verwerking kan UV-uitharding onder zuurstofgereduceerde omstandigheden, afhankelijk van de toepassing, verdere voordelen bieden:

  • Hoge oppervlaktebestendigheid: de verminderde zuurstofinhibitie ondersteunt de vorming van oppervlakken met een hoge hardheid en slijtage- en chemicaliënbestendigheid.
  • Ondersteuning van de oppervlakte-uitharding: het verlaagde zuurstofgehalte vermindert zuurstofinhibitie en ondersteunt de vernettingsreactie.
  • Potentieel voor vermindering van de systeemvereisten: afhankelijk van de toepassing, formulering en procesconfiguratie kan het benodigde UV-vermogen of het aantal gebruikte UV-units worden verminderd. Hierdoor kunnen ook de elektrische energiebehoefte en de onderhouds- en reserveonderdelenbehoefte afnemen.
  • Gereduceerd gehalte aan fotoinitiatoren: afhankelijk van de formulering kan onder inerte omstandigheden met een lager gehalte aan fotoinitiatoren worden gewerkt.
  • Stabiele procesomstandigheden: een gedefinieerd restzuurstofgehalte ondersteunt reproduceerbare uithardingsresultaten.
  • Verminderde ozonvorming in de bestralingszone: door het verlaagde zuurstofgehalte is minder zuurstof beschikbaar voor de vorming van ozon door kortgolvige UV-straling.
  • Materiaalgebruik naar behoefte: formuleringen met een gereduceerd gehalte aan fotoinitiatoren kunnen, afhankelijk van de toepassing, het gebruik van de betreffende receptuurcomponenten verminderen.

De haalbare resultaten en mogelijke besparingen zijn onder meer afhankelijk van de formulering, het substraat, de laagdikte, productiesnelheid, vereiste uithardingsgraad en systeemconfiguratie.

Bewaking van het restzuurstofgehalte voor stabiele processen

Voor constante procesomstandigheden en een gelijkblijvende productkwaliteit wordt het restzuurstofgehalte in de inertiseringskamer continu bewaakt. Het systeem regelt de stikstoftoevoer om de ingestelde zuurstofconcentratie te handhaven. Als de ingestelde doelwaarde niet wordt bereikt, wordt een foutmelding gegenereerd – optioneel gecombineerd met een stopsignaal voor de coating- of drukmachine. Dit ondersteunt de bewaking van gedefinieerde procesomstandigheden.