2025 La guía completa sobre el curado por luz UV: la guía definitiva
La tecnología de curado por luz es una tecnología de superficies de materiales altamente eficiente, respetuosa con el medio ambiente, que ahorra energía y de alta calidad, conocida como la nueva tecnología para la industria ecológica del siglo XXI. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, las aplicaciones de la tecnología de curado por luz, desde las primeras planchas impresas y el desarrollo de fotorresistentes hasta los recubrimientos, tintas y adhesivos de curado por luz, siguen ampliándose y formando una nueva industria.
Los productos de fotopolimerización se dividen comúnmente en recubrimientos UV, tintas UV y adhesivos UV. Su característica más destacada es su rápida velocidad de curado, que suele oscilar entre unos segundos y varias decenas de segundos, pudiendo llegar a curarse en tan solo 0,05 a 0,1 segundos, lo que los convierte en los recubrimientos, tintas y adhesivos de secado y curado más rápidos que existen en la actualidad.
El curado UV es el curado por rayos ultravioleta, UV es la abreviatura de luz ultravioleta, y el curado se refiere al proceso de transformación de sustancias de moléculas bajas a moléculas altas. El curado UV se refiere generalmente a la necesidad de curado UV de recubrimientos (pinturas), tintas, adhesivos (pegamentos) u otros selladores de encapsulado, condiciones o requisitos de curado, que se distinguen del curado por calor, el curado por enlace de pegamento (agente de curado), el curado natural, etc. [1].
Los componentes básicos de los productos fotopolimerizables incluyen oligómeros, diluyentes reactivos, fotoiniciadores, aditivos y otros. Los oligómeros son el cuerpo principal de los productos fotopolimerizables y su rendimiento determina básicamente las propiedades principales del material curado, por lo que la selección y el diseño de los oligómeros es sin duda una parte importante de la formulación de los productos fotopolimerizables.
El denominador común de estos oligómeros es que todos tienen «
resina de doble enlace insaturado, según la velocidad de reacción de polimerización por radicales libres en orden de velocidad: acriloiloxi > metacriloiloxi > vinilo > alilo.
Por lo tanto, la fotopolimerización por radicales libres que utiliza oligómeros es principalmente de varios tipos de resinas acrílicas, como acrilato epoxi, acrilato de uretano, acrilato de poliéster, acrilato de poliéter, resina acrilato acrilada o resina vinílica, etc. Las aplicaciones más prácticas son la resina de acrilato epoxi, la resina de acrilato de uretano y la resina de acrilato de poliéster. A continuación se presentan brevemente estas tres resinas.
Acrilato epoxi
El acrilato epoxi es actualmente el oligómero fotopolimerizable más utilizado y el de mayor cantidad, y se obtiene a partir de la esterificación de resina epoxi y (met)acrilato. El acrilato epoxi se puede dividir en acrilato epoxi de bisfenol A, acrilato epoxi fenólico, acrilato epoxi modificado y acrilato epoxi según el tipo de estructura, siendo el acrilato epoxi de bisfenol A el más utilizado.
El acrilato epoxi de bisfenol A en el oligómero es el que tiene la velocidad de fotopolimerización más rápida, formando una película curada con dureza, alto brillo, excelente resistencia química, buena resistencia al calor y buenas propiedades eléctricas. Además, la fórmula del acrilato de bisfenol A como materia prima es simple y barata, por lo que se utiliza comúnmente en papel fotopolimerizable, madera, plástico y recubrimientos metálicos como resina principal, pero también como resina principal en tintas fotopolimerizables y adhesivos fotopolimerizables.
Acrilato de poliuretano
El acrilato de poliuretano (PUA) es otro oligómero fotopolimerizable importante. Se sintetiza mediante una reacción en dos etapas con poliisocianato, diol de cadena larga e hidroxi acrilato. Dado que se pueden seleccionar las múltiples estructuras de los poliisocianatos y los dioles de cadena larga para sintetizar oligómeros con propiedades definidas mediante diseño molecular, es el oligómero con el mayor número de grados de producto y se utiliza ampliamente en recubrimientos, tintas y adhesivos fotopolimerizables.
Acrilatos de poliéster
El acrilato de poliéster (PEA) es también un oligómero común, que se produce mediante la esterificación de dioles de poliéster de bajo peso molecular con ácido acrílico. El bajo precio y la baja viscosidad del acrilato de poliéster son sus características más importantes. Debido a su baja viscosidad, el acrilato de poliéster puede utilizarse tanto como oligómero como diluyente reactivo. Además, los acrilatos de poliéster tienen en su mayoría bajo olor, baja irritación, buena flexibilidad y propiedades de humectación de pigmentos, lo que los hace adecuados para pinturas de color y tintas. Para mejorar la alta velocidad de curado, se puede preparar acrilato de poliéster con múltiples funcionalidades; el uso de acrilato de poliéster modificado con amina no solo puede reducir el efecto de bloqueo del oxígeno y mejorar la velocidad de curado, sino también mejorar la adhesión, el brillo y la resistencia a la abrasión.
Los diluyentes reactivos suelen contener grupos reactivos, que desempeñan una función solubilizante y diluyente para los oligómeros y desempeñan un papel importante en el proceso de curado por luz y en las propiedades de la película de recubrimiento. Según el número de grupos reactivos que contienen, los diluyentes reactivos monofuncionales incluyen comúnmente acrilato de isodecilo, acrilato de laurilo, metacrilato de hidroxietilo, metacrilato de glicidilo, etc.; los diluyentes reactivos bifuncionales incluyen la serie de diacrilato de polietilenglicol, diacrilato de dipropilenglicol, diacrilato de neopentilglicol, etc.; y los diluyentes reactivos multifuncionales, como el triacrilato de trimetilolpropano [2 ].
El iniciador tiene un impacto importante en la velocidad de curado de los productos fotopolimerizables, y la cantidad de fotoiniciador añadida en los productos fotopolimerizables es generalmente del 3 % al 5 %. Además, los pigmentos y los aditivos de relleno también tienen un impacto importante en el rendimiento final de los productos fotopolimerizables.
Tecnología de fotopolimerización en diferentes campos de aplicación】
Los productos fotopolimerizables, debido a sus ventajas de curado rápido, ahorro de energía y protección del medio ambiente, tienen una amplia gama de aplicaciones, utilizándose inicialmente principalmente en el campo de los recubrimientos para madera. En los últimos años, con el desarrollo de nuevos iniciadores, diluyentes activos y oligómeros fotosensibles, la aplicación de los recubrimientos fotopolimerizables se ha extendido gradualmente al papel, los plásticos, los metales, los tejidos, las piezas de automóviles y otros campos. A continuación se presentan brevemente varias tecnologías de fotopolimerización en diferentes campos de aplicación.
Impresión 3D fotopolimerizable
La impresión 3D fotopolimerizable es una de las tecnologías de fabricación aditiva más precisas y disponibles en el mercado. Presenta numerosas ventajas, como bajo consumo energético, bajo coste, alta precisión, superficie lisa y repetibilidad, y ha comenzado a utilizarse ampliamente en los campos aeroespacial, automovilístico, de fabricación de moldes, diseño de joyería y médico.
Por ejemplo, al imprimir un prototipo de motor de cohete con una estructura compleja y analizar el patrón de flujo de los gases, se puede diseñar un motor de cohete con una estructura más compacta y una mayor eficiencia de combustión, lo que puede mejorar eficazmente la eficiencia del desarrollo de piezas de repuesto complejas y acortar el ciclo de desarrollo de los automóviles; también se pueden imprimir directamente moldes o moldes invertidos, para fabricar rápidamente moldes, etc.
La tecnología de impresión 3D fotopolimerizable ha desarrollado la estereolitografía (SLA), la tecnología de proyección digital (DLP) y la formación tridimensional por inyección de tinta (3DP), el crecimiento líquido continuo (CLIP) y otras tecnologías [3]. Como materiales de impresión, las resinas fotosensibles para la impresión 3D fotopolimerizable también han avanzado mucho y se han desarrollado hacia la funcionalización según las necesidades de las aplicaciones.
Productos fotopolimerizables con luz UV para embalajes electrónicos
La innovación en la tecnología de embalaje ha llevado a la transición de los materiales de embalaje metálicos y cerámicos al plástico. El encapsulado plástico y la resina epoxi son los más utilizados, con excelentes propiedades mecánicas y térmicas, y la resistencia al calor y a la humedad es la premisa de un embalaje de alta calidad y determina el rendimiento de la resina epoxi. Además de la estructura de la resina epoxi principal, el impacto del agente de curado también es un factor muy importante.
En comparación con la resina epoxi convencional utilizada en el método de curado térmico, el curado UV catiónico no solo tiene una mejor estabilidad química del fotoiniciador, sino que la velocidad de curado del sistema es más rápida, completándose en decenas de segundos, la eficiencia es muy alta, no hay agregación por bloqueo de oxígeno y se puede realizar un curado profundo. Estas ventajas resaltan la importancia de la tecnología de curado UV catiónico en el campo del embalaje electrónico.
Con el rápido desarrollo de la tecnología de semiconductores, los componentes electrónicos tienden a ser cada vez más integrados, miniaturizados, ligeros, resistentes, con buena resistencia al calor y excelentes propiedades dieléctricas, etc. El desarrollo de nuevos materiales de encapsulado epoxi de alto rendimiento y la tecnología de curado por luz desempeñarán un papel más importante en el desarrollo de la industria del encapsulado electrónico.
Tinta de impresión
En el campo de la impresión de envases, la tecnología de impresión flexográfica se utiliza cada vez más y representa una proporción cada vez mayor, convirtiéndose en la tecnología dominante de la impresión y el embalaje, y es la tendencia inevitable del desarrollo futuro.
La tinta flexográfica tiene una gran variedad de tipos, que incluyen las siguientes categorías: tintas a base de agua, tintas a base de disolventes y tintas curables por ultravioleta (UV). Las tintas con base de disolvente se utilizan principalmente para la impresión de películas plásticas no absorbentes; las tintas con base de agua se utilizan principalmente en materiales de impresión como periódicos, cartón corrugado y cartón; las tintas UV se utilizan más ampliamente y son más eficaces en la impresión sobre películas plásticas, papel y láminas metálicas [4].
La tinta UV es respetuosa con el medio ambiente, altamente eficiente, ofrece una buena calidad de impresión y es adaptable, entre otras características, por lo que actualmente es muy popular y está recibiendo mucha atención como nueva tinta respetuosa con el medio ambiente, con muy buenas perspectivas de desarrollo.
La tinta UV flexográfica para la impresión de envases tiene una amplia gama de aplicaciones. La tinta UV flexográfica presenta las siguientes ventajas [5].
(1) La tinta UV flexográfica no contiene disolventes, es segura y fiable, tiene un punto de fusión alto y no es contaminante, por lo que es adecuada para la producción de materiales de embalaje seguros y no tóxicos que requieren un alto nivel de seguridad alimentaria, como envases para alimentos, medicamentos y bebidas.
(2) Las propiedades físicas de la tinta permanecen inalteradas durante la impresión y, al no contener disolventes volátiles, la viscosidad se mantiene constante, lo que evita daños en la plancha de impresión y fenómenos como la acumulación de tinta o la formación de grumos. Además, al utilizar tintas de mayor viscosidad, el efecto de impresión es aún mejor.
(3) La velocidad de secado de la tinta y la eficiencia de impresión del producto permiten su uso en una amplia variedad de métodos de impresión, en plásticos, papel, películas y otros sustratos.
Con la nueva estructura de oligómeros, el desarrollo de diluyentes activos e iniciadores, las áreas de aplicación futuras de los productos fotopolimerizables son inconmensurables y el espacio de desarrollo del mercado es ilimitado.
| Polythiol/Polymercaptan | ||
| DMES Monomer | Bis(2-mercaptoethyl) sulfide | 3570-55-6 |
| DMPT Monomer | THIOCURE DMPT | 131538-00-6 |
| PETMP Monomer | PENTAERYTHRITOL TETRA(3-MERCAPTOPROPIONATE) | 7575-23-7 |
| PM839 Monomer | Polyoxy(methyl-1,2-ethanediyl) | 72244-98-5 |
| Monofunctional Monomer | ||
| HEMA Monomer | 2-hydroxyethyl methacrylate | 868-77-9 |
| HPMA Monomer | 2-Hydroxypropyl methacrylate | 27813-02-1 |
| THFA Monomer | Tetrahydrofurfuryl acrylate | 2399-48-6 |
| HDCPA Monomer | Hydrogenated dicyclopentenyl acrylate | 79637-74-4 |
| DCPMA Monomer | Dihydrodicyclopentadienyl methacrylate | 30798-39-1 |
| DCPA Monomer | Dihydrodicyclopentadienyl Acrylate | 12542-30-2 |
| DCPEMA Monomer | Dicyclopentenyloxyethyl Methacrylate | 68586-19-6 |
| DCPEOA Monomer | Dicyclopentenyloxyethyl Acrylate | 65983-31-5 |
| NP-4EA Monomer | (4) ethoxylated nonylphenol | 50974-47-5 |
| LA Monomer | Lauryl acrylate / Dodecyl acrylate | 2156-97-0 |
| THFMA Monomer | Tetrahydrofurfuryl methacrylate | 2455-24-5 |
| PHEA Monomer | 2-PHENOXYETHYL ACRYLATE | 48145-04-6 |
| LMA Monomer | Lauryl methacrylate | 142-90-5 |
| IDA Monomer | Isodecyl acrylate | 1330-61-6 |
| IBOMA Monomer | Isobornyl methacrylate | 7534-94-3 |
| IBOA Monomer | Isobornyl acrylate | 5888-33-5 |
| EOEOEA Monomer | 2-(2-Ethoxyethoxy)ethyl acrylate | 7328-17-8 |
| Multifunctional monomer | ||
| DPHA Monomer | Dipentaerythritol hexaacrylate | 29570-58-9 |
| DI-TMPTA Monomer | DI(TRIMETHYLOLPROPANE) TETRAACRYLATE | 94108-97-1 |
| Acrylamide monomer | ||
| ACMO Monomer | 4-acryloylmorpholine | 5117-12-4 |
| Di-functional Monomer | ||
| PEGDMA Monomer | Poly(ethylene glycol) dimethacrylate | 25852-47-5 |
| TPGDA Monomer | Tripropylene glycol diacrylate | 42978-66-5 |
| TEGDMA Monomer | Triethylene glycol dimethacrylate | 109-16-0 |
| PO2-NPGDA Monomer | Propoxylate neopentylene glycol diacrylate | 84170-74-1 |
| PEGDA Monomer | Polyethylene Glycol Diacrylate | 26570-48-9 |
| PDDA Monomer | Phthalate diethylene glycol diacrylate | |
| NPGDA Monomer | Neopentyl glycol diacrylate | 2223-82-7 |
| HDDA Monomer | Hexamethylene Diacrylate | 13048-33-4 |
| EO4-BPADA Monomer | ETHOXYLATED (4) BISPHENOL A DIACRYLATE | 64401-02-1 |
| EO10-BPADA Monomer | ETHOXYLATED (10) BISPHENOL A DIACRYLATE | 64401-02-1 |
| EGDMA Monomer | Ethylene glycol dimethacrylate | 97-90-5 |
| DPGDA Monomer | Dipropylene Glycol Dienoate | 57472-68-1 |
| Bis-GMA Monomer | Bisphenol A Glycidyl Methacrylate | 1565-94-2 |
| Trifunctional Monomer | ||
| TMPTMA Monomer | Trimethylolpropane trimethacrylate | 3290-92-4 |
| TMPTA Monomer | Trimethylolpropane triacrylate | 15625-89-5 |
| PETA Monomer | Pentaerythritol triacrylate | 3524-68-3 |
| GPTA ( G3POTA ) Monomer | GLYCERYL PROPOXY TRIACRYLATE | 52408-84-1 |
| EO3-TMPTA Monomer | Ethoxylated trimethylolpropane triacrylate | 28961-43-5 |
| Photoresist Monomer | ||
| IPAMA Monomer | 2-isopropyl-2-adamantyl methacrylate | 297156-50-4 |
| ECPMA Monomer | 1-Ethylcyclopentyl Methacrylate | 266308-58-1 |
| ADAMA Monomer | 1-Adamantyl Methacrylate | 16887-36-8 |
| Methacrylates monomer | ||
| TBAEMA Monomer | 2-(Tert-butylamino)ethyl methacrylate | 3775-90-4 |
| NBMA Monomer | n-Butyl methacrylate | 97-88-1 |
| MEMA Monomer | 2-Methoxyethyl Methacrylate | 6976-93-8 |
| i-BMA Monomer | Isobutyl methacrylate | 97-86-9 |
| EHMA Monomer | 2-Ethylhexyl methacrylate | 688-84-6 |
| EGDMP Monomer | Ethylene glycol Bis(3-mercaptopropionate) | 22504-50-3 |
| EEMA Monomer | 2-ethoxyethyl 2-methylprop-2-enoate | 2370-63-0 |
| DMAEMA Monomer | N,M-Dimethylaminoethyl methacrylate | 2867-47-2 |
| DEAM Monomer | Diethylaminoethyl methacrylate | 105-16-8 |
| CHMA Monomer | Cyclohexyl methacrylate | 101-43-9 |
| BZMA Monomer | Benzyl methacrylate | 2495-37-6 |
| BDDMP Monomer | 1,4-Butanediol Di(3-mercaptopropionate) | 92140-97-1 |
| BDDMA Monomer | 1,4-Butanedioldimethacrylate | 2082-81-7 |
| AMA Monomer | Allyl methacrylate | 96-05-9 |
| AAEM Monomer | Acetylacetoxyethyl methacrylate | 21282-97-3 |
| Acrylates Monomer | ||
| IBA Monomer | Isobutyl acrylate | 106-63-8 |
| EMA Monomer | Ethyl methacrylate | 97-63-2 |
| DMAEA Monomer | Dimethylaminoethyl acrylate | 2439-35-2 |
| DEAEA Monomer | 2-(diethylamino)ethyl prop-2-enoate | 2426-54-2 |
| CHA Monomer | cyclohexyl prop-2-enoate | 3066-71-5 |
| BZA Monomer | benzyl prop-2-enoate | 2495-35-4 |
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