Menu
Saturday, 27 Maggio 2017
Attenzione
  • JUser: :_load: non è stato possibile caricare l'utente con ID: 69

Come utilizzare al meglio le resine UV

Gli incollaggi industriali, sempre più importanti nei processi produttivi, sono una valida alternativa a tecnologie di giunzione più complesse. I vantaggi dell’incollaggio possono, tuttavia, essere compresi solo se il relativo processo applicativo è completamente chiaro e, quindi, efficace. La gamma di prodotti EPO-TEK, realizzati dall’azienda statunitense Epoxy Technology e distribuiti in Italia da Remak, comprende anche gli adesivi UV, i cui principi fondamentali e il cui corretto utilizzo sono oggetto di questo articolo.

di Sergio Soriano

Marzo-Aprile 2016

L’azienda statunitense Epoxy Technology celebra proprio quest’anno il suo 50mo anniversario: fondata nel 1966, è specializzata nella produzione di adesivi epossidici per l’industria, presenti sul mercato con il marchio EPO-TEK e distribuiti in Italia da Remak. Questi prodotti sono particolarmente indicati per specifici campi applicativi, quali l’elettromedicale, la micro e optoelettronica, l’ambito aerospaziale, le telecomunicazioni e l’industria ottica. L’articolo riporta alcuni principi fondamentali per lavorare con gli adesivi UV, una tecnologia che fa parte della gamma di prodotti EPO-TEK.

Forza adesiva, affidabilità e resistenza tra i vantaggi degli adesivi epossidici
Per scegliere l’adesivo più adatto non devono essere presi in considerazione solo i requisiti di ingegneria di processo - vale a dire la tipologia di polimerizzazione - ma anche i requisiti tecnici e il carico operativo che si richiedono all’adesivo, non ultime le condizioni di test a cui sottoporlo. A questo riguardo, la base chimica dell’adesivo gioca un ruolo importante. Se si parla di adesivi UV, ci si riferisce solo alla loro metodologia di polimerizzazione, ma non alla loro composizione chimica. La maggior parte di tali adesivi sono realizzati su una base acrilata o epossidica. I vantaggi degli adesivi a base epossidica rispetto a quelli acrilati risiedono soprattutto nella loro eccellente forza adesiva e affidabilità, a cui va aggiunta una maggiore resistenza all’umidità e agli agenti chimici e una bassa diminuzione di volume, compresa tra 1 e 5%. Questo porta a una bassa tensione residua, che a sua volta favorisce l’adesione. Con poche eccezioni, gli adesivi a base epossidica e polimerizzazione UV induriscono grazie anche alla presenza di cationi, i quali producono il cosiddetto polimero vivente che, anche senza irraggiamento UV, agevola la polimerizzazione dell’adesivo anche in aree non raggiungibili dai raggi UV.

Scegliere una sorgente UV adatta è un prerequisito per il successo del processo
Il grafico riportato in Figura 1 mostra come, entro 24 ore, la resistenza al taglio di una resina epossidica cationica si raddoppi dopo un trattamento UV per 30 secondi a causa dell’apporto cationico post-polimerizzazione. Tutto ciò è importante se le misure di resistenza al taglio vengono utilizzate per valutare e confrontare le performance dei collanti. L’utilizzatore deve sapere se sta testando un adesivo a indurimento cationico, che viene di solito selezionato laddove il contesto operativo preveda incollaggi in zone d’ombra difficilmente raggiungibili dai raggi UV. Rispetto ai collanti tradizionali, quelli a polimerizzazione UV hanno il vantaggio di fotoiniziatori cationici che non possono essere inibiti dall’ossigeno. Inoltre, polimerizzano ulteriormente se stimolati termicamente. Con l’apporto di calore si ottiene, infatti, un alto grado di reticolazione, superiore a quello conseguito dalla sola polimerizzazione UV. La polimerizzazione UV iniziale, tuttavia, è un requisito essenziale per i migliori risultati in combinazione con tale stimolazione termica. Un elevato grado di reticolazione comporta una temperatura di transizione vetrosa più alta, una maggiore tenuta del collante e resistenza all’umidità e ad agenti chimici più estesa. Quando si utilizza una sorgente di raggi UV adatta, impostata secondo parametri ottimali, gli adesivi UV possono polimerizzare nel giro di pochi secondi o, al massimo, di un minuto. La scelta di una sorgente UV adatta a un particolare tipo di adesivo è un prerequisito per un processo di successo. Ci sono differenze nel tipo di lampada o spettro UV che le sorgenti coprono (Figura 2), così come ci sono differenze significative tra l’efficacia di una lampada a LED o una lampada a vapori di mercurio (lampada Hg). Una sorgente di raggi Hg emette uno spettro ultravioletto esteso. In una lampada a LED, d’altro canto, vi sono lunghezze d’onda predefinite, per esempio 365, 385 o 405 nm. Poiché non tutti i fotoiniziatori richiedono soltanto raggi di tali lunghezze d’onda, la polimerizzazione sotto una fonte di luce a LED può non risultare ottimale per molti tipi di adesivi UV. Il risultato potrebbe essere una polimerizzazione inadeguata, con scarse proprietà finali.

I fattori da considerare per utilizzare nel modo più efficace la tecnologia
Con le lampade Hg è però fondamentale selezionare accuratamente sia lo spettro che il filtro. Per tutte le sorgenti luminose si pone la domanda se utilizzare lampade a irraggiamento diffuso oppure a spot. Una lampada Hg a irraggiamento diffuso produce un certo calore sul substrato del collante; ciò promuove la polimerizzazione dei prodotti catationici. Inoltre, giocano un ruolo importante anche l’intensità UV e la distanza della sorgente dalla zona di incollaggio. È, quindi, buona norma munirsi di un radiometro, così da poter misurare efficacemente la quantità di energia realmente irraggiata nella zona di polimerizzazione della resina. Infine, deve essere tenuto in considerazione lo spessore dell’adesivo polimerizzato. Spesso per polimerizzare strati di resina consistenti (>25 µm), si ricorre alla soluzione di aumentare l’intensità della sorgente di luce UV. Si ottiene, quindi, il risultato opposto: lo strato superiore risulterà troppo polimerizzato mentre i raggi UV, riuscendo a penetrare solo parzialmente all’interno del collante, non saranno in grado di polimerizzare efficacemente gli strati più interni.

TECHNIQUE

How to Use UV Resins at Their Best

Adhesive resins are becoming increasingly important in production processes and provide a viable alternative to other more complex bonding technologies. The benefits of bonding with resins can be understood only if its application process is completely clear, and therefore effective. EPO-TEK products, manufactured by the US company Epoxy Technology and distributed in Italy by Remak, also include UV adhesives, whose basics and correct use are the focus of this article.

The US company Epoxy Technology celebrates in the current year its 50th anniversary: founded in 1966, the company manufactures epoxy adhesives for the electronic industry under the trademark EPO-TEK, distributed in Italy by Remak. EPO-TEK products excel in fields such as micro- and optoelectronics, aerospace, telecom and optical industry. This article deals with some basics to work with UV adhesive resins, part of the EPO-TEK range of products.

Adhesive strength, reliability and resistance are among the advantages of epoxy-based adhesives
To choose the most suitable adhesive, it is not sufficient to take into consideration the engineering requirements of the process alone - namely the type of curing - but it is also necessary to consider the technical requirements, the conditions of tests and the operational load that the adhesive must meet. In this regard, the chemical basis of the adhesive plays a big role. If the talk is about UV adhesives, we are referring only to their method of curing, but not to their chemical composition. Most of them are made with acrylate or epoxy bases. The advantages of epoxy-based adhesives on those made by acrylate bases are especially in their excellent adhesive strength and reliability, to which must be added a greater moisture resistance, a relevant chemical resistance and a low volume decrease between 1 and 5%. This leads to a low residual stress, which in turn benefits adhesion. With few exceptions, UV curing epoxy adhesives harden thanks to the presence of cations, which produce the so-called “living polymer” that, even without UV irradiation, facilitates the polymerization of the adhesive even in areas not reached by UV rays.

The choice of the most suitable UV source is a prerequisite for a successful process
The graph in Figure 1 shows that, within 24 hours after UV treatment for 30 seconds, the shear strength of a cationic epoxy resin can double due to the contribution of cationic post curing. This is important if the measures of shear strength are used to evaluate and compare the performance of different adhesives. The user should know if he’s testing a cationic curing adhesive and that this kind of adhesive is usually selected if the operating environment needs bonding in shady areas difficult to reach by UV rays. Compared to traditional adhesives, these UV curing resins have the advantage to have cationic photoinitiators that can’t be inhibited by oxygen. In addition to this, they cure further if thermally stimulated. In fact, a high degree of cross-linking is obtained with the supply of heat, higher than that achieved by the UV curing alone. However, the initial UV curing is an essential requirement for the best results in combination with the thermal stimulation. A high degree of cross-linking involves a higher glass transition temperature, a greater hold of the adhesive and more extensive resistance to chemical agents and moisture. When using a suitable source of UV rays set with optimal parameters, UV adhesives can cure within a few seconds or at most a minute. The choice of the most suitable UV lamp for a particular type of adhesive is a prerequisite for a successful process. There are relevant differences in the type of lamps and UV spectrum they cover (see Figure 2). There are also significant differences between the effectiveness of a led lamp or a mercury vapor lamp (Hg lamp). A Hg-ray source emits an extended ultraviolet spectrum. In a led lamp, on the other hand, wavelengths are set by default (for instance 365, 385 or 405 nm). Since not all the photoinitiators only need these wavelengths to cure, the polymerization under a led lamp may not be optimal for many types of UV adhesive. An inadequate polymerization with poor properties might be the final result.

The factors to be considered to use technology effectively
When using mercury lamps it is however important to carefully select spectrum and filter. Moreover, for all light sources, the question arises whether to use a spot or a flow lamp. A Hg flood lamp produces some heat on the substrate of the adhesive, this promotes the curing of catationic adhesives. Moreover, UV intensity and the distance of the UV source from the bonding area play an important role as well. Another good general rule is to use a radiometer to effectively measure the amount of energy actually radiated in the bonding area. Finally, the thickness of the adhesive to be cured must be taken into account. While curing thick layers of adhesives (>25 µm) the operator might think that simply increasing the intensity of the UV light source will do the job. Doing this the opposite result is achieved: the top layer will be excessively cured while the UV rays, only partially penetrating the adhesive layers, will not be able to effectively cure the inner.

Lascia un commento

Make sure you enter all the required information, indicated by an asterisk (*). HTML code is not allowed.

Torna in alto

Comunicazione tecnica per l'industria