กระบวนการบ่มด้วยแสง UV และ EB

การบ่มด้วยรังสี UV และ EB โดยทั่วไปหมายถึงการใช้ลำแสงอิเล็กตรอน (EB) รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) หรือแสงที่มองเห็นได้ เพื่อทำให้เกิดพอลิเมอร์ของโมโนเมอร์และโอลิโกเมอร์ที่ผสมกันบนวัสดุพิมพ์ วัสดุ UV และ EB อาจนำไปขึ้นรูปเป็นหมึก สารเคลือบ กาว หรือผลิตภัณฑ์อื่นๆ กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างหนึ่งว่าการบ่มด้วยรังสี หรือ radcuring เนื่องจากรังสี UV และ EB เป็นแหล่งพลังงานที่แผ่รังสีออกมา โดยทั่วไปแล้ว แหล่งพลังงานสำหรับการบ่มด้วยรังสี UV หรือแสงที่มองเห็นได้คือหลอดปรอทแรงดันปานกลาง หลอดซีนอนแบบพัลซิ่ง หลอด LED หรือเลเซอร์ รังสี EB แตกต่างจากโฟตอนของแสง ซึ่งมักถูกดูดซับส่วนใหญ่ที่พื้นผิวของวัสดุ เนื่องจากมีความสามารถในการทะลุผ่านสสารได้
สามเหตุผลสำคัญในการเปลี่ยนไปใช้เทคโนโลยี UV และ EB
ประหยัดพลังงานและเพิ่มผลผลิต: เนื่องจากระบบส่วนใหญ่ไม่ใช้ตัวทำละลายและใช้เวลาเคลือบไม่ถึงหนึ่งวินาที จึงทำให้ได้ผลผลิตเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับเทคนิคการเคลือบแบบเดิม ความเร็วของเส้นเว็บที่ 1,000 ฟุต/นาทีเป็นเรื่องปกติ และผลิตภัณฑ์พร้อมสำหรับการทดสอบและจัดส่งทันที

เหมาะสำหรับพื้นผิวที่ไวต่อความร้อน: ระบบส่วนใหญ่ไม่มีน้ำหรือตัวทำละลาย นอกจากนี้ กระบวนการนี้ยังช่วยควบคุมอุณหภูมิการบ่มได้อย่างสมบูรณ์ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานบนพื้นผิวที่ไวต่อความร้อน

เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและผู้ใช้: โดยทั่วไปแล้วส่วนประกอบต่างๆ จะปราศจากตัวทำละลาย จึงไม่ก่อให้เกิดปัญหาการปล่อยมลพิษและการติดไฟ ระบบบ่มด้วยแสงสามารถใช้งานได้กับเทคนิคการใช้งานเกือบทุกประเภทและต้องการพื้นที่น้อยที่สุด โดยปกติแล้วสามารถติดตั้งหลอด UV ในสายการผลิตที่มีอยู่ได้

องค์ประกอบที่บ่มด้วย UV และ EB
โมโนเมอร์เป็นหน่วยพื้นฐานที่สุดที่ใช้สร้างสารอินทรีย์สังเคราะห์ โมโนเมอร์แบบง่ายที่ได้จากวัตถุดิบปิโตรเลียมคือเอทิลีน แสดงโดย: H2C=CH2 สัญลักษณ์ “=” ระหว่างหน่วยหรืออะตอมของคาร์บอนสองหน่วย หมายถึงตำแหน่งที่เกิดปฏิกิริยา หรือที่นักเคมีเรียกว่า “พันธะคู่” หรือภาวะไม่อิ่มตัว ตำแหน่งเช่นนี้สามารถทำปฏิกิริยาจนเกิดเป็นสารเคมีที่มีขนาดใหญ่ขึ้นหรือใหญ่ขึ้น เรียกว่าโอลิโกเมอร์และพอลิเมอร์

พอลิเมอร์ คือกลุ่มของหน่วยซ้ำ (เช่น โพลี-) จำนวนมากของโมโนเมอร์ตัวเดียวกัน คำว่าโอลิโกเมอร์เป็นคำพิเศษที่ใช้เรียกพอลิเมอร์ที่มักทำปฏิกิริยาต่อกันจนเกิดเป็นพอลิเมอร์จำนวนมาก ตำแหน่งที่ไม่อิ่มตัวบนโอลิโกเมอร์และโมโนเมอร์เพียงอย่างเดียวจะไม่เกิดปฏิกิริยาหรือเกิดการเชื่อมขวาง

ในกรณีของการบ่มด้วยลำแสงอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนพลังงานสูงจะทำปฏิกิริยาโดยตรงกับอะตอมของบริเวณที่ไม่อิ่มตัว เพื่อสร้างโมเลกุลที่มีปฏิกิริยาสูง หากใช้รังสี UV หรือแสงที่มองเห็นได้เป็นแหล่งพลังงาน จะมีการเติมสารริเริ่มปฏิกิริยาโฟโตลงในส่วนผสม เมื่อได้รับแสง สารริเริ่มปฏิกิริยาโฟโตจะก่อให้เกิดอนุมูลอิสระหรือปฏิกิริยาที่เริ่มต้นการเชื่อมโยงระหว่างบริเวณที่ไม่อิ่มตัว องค์ประกอบของรังสี UV และ Ude

โอลิโกเมอร์: คุณสมบัติโดยรวมของสารเคลือบ หมึก กาว หรือสารยึดเกาะใดๆ ที่เชื่อมขวางด้วยพลังงานรังสีจะถูกกำหนดโดยโอลิโกเมอร์ที่ใช้ในสูตรเป็นหลัก โอลิโกเมอร์เป็นพอลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำปานกลาง ซึ่งส่วนใหญ่อาศัยการอะคริเลชันของโครงสร้างต่างๆ การอะคริเลชันนี้ทำให้เกิดความไม่อิ่มตัวหรือกลุ่ม “C=C” ที่ปลายของโอลิโกเมอร์

โมโนเมอร์: โมโนเมอร์ส่วนใหญ่ใช้เป็นสารเจือจางเพื่อลดความหนืดของวัสดุที่ยังไม่บ่มตัวเพื่ออำนวยความสะดวกในการใช้งาน โมโนเมอร์อาจเป็นโมโนเมอร์ที่มีหมู่ปฏิกิริยาหรือจุดที่ไม่อิ่มตัวเพียงจุดเดียว หรือโมโนเมอร์ที่มีหลายหน้าที่ก็ได้ ความไม่อิ่มตัวนี้ทำให้โมโนเมอร์สามารถทำปฏิกิริยาและรวมเข้ากับวัสดุที่บ่มตัวหรือวัสดุสำเร็จรูป แทนที่จะระเหยสู่บรรยากาศเหมือนที่มักพบในสารเคลือบทั่วไป โมโนเมอร์ที่มีหลายหน้าที่ เนื่องจากมีจุดที่ทำปฏิกิริยาตั้งแต่สองจุดขึ้นไป จึงสร้างพันธะระหว่างโมเลกุลโอลิโกเมอร์และโมโนเมอร์อื่นๆ ในสูตรผสม

สารเริ่มต้นแสง: ส่วนผสมนี้ดูดซับแสงและมีหน้าที่สร้างอนุมูลอิสระหรือปฏิกิริยา อนุมูลอิสระหรือปฏิกิริยาเป็นสารที่มีพลังงานสูงซึ่งก่อให้เกิดการเชื่อมขวางระหว่างบริเวณที่ยังไม่อิ่มตัวของโมโนเมอร์ โอลิโกเมอร์ และพอลิเมอร์ ระบบที่บ่มด้วยลำแสงอิเล็กตรอนไม่จำเป็นต้องใช้สารเริ่มต้นแสง เนื่องจากอิเล็กตรอนสามารถเริ่มต้นการเชื่อมขวางได้

สารเติมแต่ง: สารที่พบมากที่สุดคือสารทำให้คงตัว ซึ่งช่วยป้องกันการเกิดเจลในการเก็บรักษาและการบ่มตัวก่อนกำหนดเนื่องจากได้รับแสงน้อย ตัวอย่างของสารเติมแต่งอื่นๆ ได้แก่ เม็ดสี สีย้อม สารลดฟอง สารเพิ่มการยึดเกาะ สารปรับสภาพผิว สารทำให้เปียก และสารช่วยลื่น