กระบวนการบ่มด้วยรังสียูวีและอิเล็กตรอนบีม

การบ่มด้วยรังสียูวีและลำแสงอิเล็กตรอน (UV & EB curing) โดยทั่วไปหมายถึงการใช้ลำแสงอิเล็กตรอน (EB) รังสียูวี (UV) หรือแสงที่มองเห็นได้ เพื่อทำให้โมโนเมอร์และโอลิโกเมอร์ผสมกันเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันบนพื้นผิว วัสดุ UV & EB อาจถูกนำมาผสมเป็นหมึก สารเคลือบ กาว หรือผลิตภัณฑ์อื่นๆ กระบวนการนี้ยังเป็นที่รู้จักกันในชื่อการบ่มด้วยรังสี หรือ radcure เนื่องจาก UV และ EB เป็นแหล่งพลังงานรังสี แหล่งพลังงานสำหรับการบ่มด้วยรังสียูวีหรือแสงที่มองเห็นได้โดยทั่วไปคือหลอดไฟปรอทแรงดันปานกลาง หลอดไฟซีนอนแบบพัลส์ LED หรือเลเซอร์ ลำแสงอิเล็กตรอน (EB) ต่างจากโฟตอนของแสงซึ่งมักจะถูกดูดซับที่พื้นผิวของวัสดุเป็นหลัก มีความสามารถในการทะลุผ่านสสารได้
สามเหตุผลสำคัญที่ควรเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยี UV และ EB
ประหยัดพลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต: เนื่องจากระบบส่วนใหญ่ปราศจากตัวทำละลายและใช้เวลาในการฉายแสงน้อยกว่าหนึ่งวินาที จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมหาศาลเมื่อเทียบกับเทคนิคการเคลือบแบบดั้งเดิม ความเร็วในการผลิตสูงถึง 1,000 ฟุต/นาที และผลิตภัณฑ์พร้อมสำหรับการทดสอบและจัดส่งได้ทันที

เหมาะสำหรับพื้นผิวที่ไวต่อความร้อน: ระบบส่วนใหญ่ไม่มีส่วนผสมของน้ำหรือตัวทำละลาย นอกจากนี้ กระบวนการนี้ยังช่วยควบคุมอุณหภูมิการอบแห้งได้อย่างสมบูรณ์ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานบนพื้นผิวที่ไวต่อความร้อน

เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและใช้งานง่าย: โดยทั่วไปแล้วส่วนประกอบต่างๆ จะปราศจากตัวทำละลาย ดังนั้นจึงไม่ต้องกังวลเรื่องการปล่อยมลพิษและการติดไฟ ระบบการอบแห้งด้วยแสงนั้นใช้งานได้กับเทคนิคการใช้งานเกือบทุกประเภท และใช้พื้นที่น้อยมาก โดยปกติแล้วหลอดไฟ UV สามารถติดตั้งบนสายการผลิตที่มีอยู่แล้วได้

ส่วนประกอบที่บ่มด้วยรังสียูวีและอิเล็กตรอนบีม
โมโนเมอร์เป็นหน่วยพื้นฐานที่ง่ายที่สุดในการสร้างสารอินทรีย์สังเคราะห์ โมโนเมอร์อย่างง่ายที่ได้จากปิโตรเลียมคือเอทิลีน ซึ่งมีสูตรโครงสร้างคือ H2C=CH2 เครื่องหมาย “=” ระหว่างหน่วยหรืออะตอมของคาร์บอนสองหน่วยแสดงถึงตำแหน่งที่สามารถทำปฏิกิริยาได้ หรือที่นักเคมีเรียกว่า “พันธะคู่” หรือความไม่อิ่มตัว ตำแหน่งเหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างสารเคมีขนาดใหญ่ขึ้นที่เรียกว่าโอลิโกเมอร์และพอลิเมอร์ได้

พอลิเมอร์คือกลุ่มของหน่วยซ้ำ (เช่น โพลี-) จำนวนมากของโมโนเมอร์ชนิดเดียวกัน คำว่าโอลิโกเมอร์เป็นคำเฉพาะที่ใช้เรียกพอลิเมอร์เหล่านั้น ซึ่งมักจะสามารถทำปฏิกิริยากันต่อไปเพื่อสร้างพอลิเมอร์หลากหลายชนิดได้ ตำแหน่งที่ไม่อิ่มตัวบนโอลิโกเมอร์และโมโนเมอร์เพียงอย่างเดียวจะไม่เกิดปฏิกิริยาหรือการเชื่อมโยงกัน

ในกรณีของการบ่มด้วยลำแสงอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนพลังงานสูงจะทำปฏิกิริยาโดยตรงกับอะตอมของตำแหน่งที่ไม่อิ่มตัวเพื่อสร้างโมเลกุลที่มีปฏิกิริยาสูง หากใช้รังสียูวีหรือแสงที่มองเห็นได้เป็นแหล่งพลังงาน จะมีการเติมสารเริ่มต้นปฏิกิริยาด้วยแสงลงในส่วนผสม สารเริ่มต้นปฏิกิริยาด้วยแสงเมื่อสัมผัสกับแสงจะสร้างอนุมูลอิสระหรือปฏิกิริยาที่เริ่มต้นการเชื่อมโยงระหว่างตำแหน่งที่ไม่อิ่มตัว

โอลิโกเมอร์: คุณสมบัติโดยรวมของสารเคลือบ หมึก กาว หรือสารยึดเกาะใดๆ ที่เชื่อมโยงกันด้วยพลังงานรังสีนั้น ถูกกำหนดโดยหลักๆ จากโอลิโกเมอร์ที่ใช้ในสูตร โอลิโกเมอร์เป็นพอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำปานกลาง ซึ่งส่วนใหญ่มีพื้นฐานมาจากการอะคริเลชันของโครงสร้างต่างๆ การอะคริเลชันทำให้เกิดพันธะคู่หรือหมู่ “C=C” ที่ปลายของโอลิโกเมอร์

โมโนเมอร์: โมโนเมอร์ส่วนใหญ่ใช้เป็นสารเจือจางเพื่อลดความหนืดของวัสดุที่ยังไม่แข็งตัว เพื่อให้ง่ายต่อการใช้งาน โมโนเมอร์อาจเป็นแบบโมโนฟังก์ชัน คือมีหมู่ฟังก์ชันที่ทำปฏิกิริยาได้เพียงหมู่เดียว หรือมีตำแหน่งไม่อิ่มตัวเพียงหนึ่งตำแหน่ง หรืออาจเป็นแบบมัลติฟังก์ชันก็ได้ ความไม่อิ่มตัวนี้ทำให้โมโนเมอร์สามารถทำปฏิกิริยาและรวมเข้ากับวัสดุที่แข็งตัวหรือวัสดุสำเร็จรูปได้ แทนที่จะระเหยไปในอากาศเหมือนกับสารเคลือบแบบดั้งเดิม โมโนเมอร์แบบมัลติฟังก์ชัน เนื่องจากมีตำแหน่งที่ทำปฏิกิริยาได้สองตำแหน่งขึ้นไป จึงสามารถสร้างพันธะเชื่อมระหว่างโมเลกุลของโอลิโกเมอร์และโมโนเมอร์อื่นๆ ในสูตรได้

สารกระตุ้นการเกิดปฏิกิริยาด้วยแสง: ส่วนประกอบนี้ดูดซับแสงและมีหน้าที่ในการสร้างอนุมูลอิสระหรือแอคชั่น อนุมูลอิสระหรือแอคชั่นเป็นสารที่มีพลังงานสูงซึ่งเหนี่ยวนำให้เกิดการเชื่อมโยงระหว่างตำแหน่งที่ไม่อิ่มตัวของโมโนเมอร์ โอลิโกเมอร์ และพอลิเมอร์ ระบบที่ใช้การบ่มด้วยลำแสงอิเล็กตรอนไม่จำเป็นต้องใช้สารกระตุ้นการเกิดปฏิกิริยาด้วยแสง เนื่องจากอิเล็กตรอนสามารถเริ่มต้นการเชื่อมโยงได้เอง

สารเติมแต่ง: สารเติมแต่งที่พบมากที่สุดคือสารคงตัว ซึ่งช่วยป้องกันการจับตัวเป็นเจลในระหว่างการเก็บรักษาและการแข็งตัวก่อนกำหนดเนื่องจากการสัมผัสแสงในระดับต่ำ ตัวอย่างของสารเติมแต่งอื่นๆ ได้แก่ เม็ดสี สีย้อม สารลดฟอง สารส่งเสริมการยึดเกาะ สารปรับผิวเรียบ สารช่วยให้เปียก และสารช่วยให้ลื่น