Mitigación de la inhibición del oxígeno en los adhesivos UV
P: En el pasado, hemos visto que algunos adhesivos curables se veían afectados por una forma de inhibición, lo que dejaba un residuo en la superficie. ¿Qué causa este fenómeno y cómo podemos evitarlo?
Este fenómeno se conoce como inhibición de oxígeno y su mitigación depende de varios factores:
- Intensidad generada sobre el espectro UV (280-390 nm)
- Tiempo de exposición
- El calor generado por el sistema de curado UV.
- La formulación específica del adhesivo.
Los adhesivos curables fotocurables se curan cuando sus fotoiniciadores se exponen a diferentes longitudes de onda de luz, que descomponen los fotoiniciadores en especies radicales. Estas especies radicales reaccionan con los oligómeros del adhesivo para crear cadenas largas y enlaces cruzados. (Cuando se aplica una luz al adhesivo, este se vuelve sólido).
Por lo general, eligiendo una luz de alta intensidad de >1 W/cm 2 / 1.000 mW/cm2 2 y en un amplio rango de espectro de 280 a 450 nm para curar adhesivos UV, hay tanta energía que los adhesivos se reticulan extremadamente rápido, dejando una superficie firme libre de pegajosidad.
Algunos monómeros y oligómeros, que son los componentes básicos de los adhesivos curables por luz, pueden ser susceptibles a la inhibición por oxígeno durante el curado. El fenómeno ocurre durante la etapa de curado y, si hay oxígeno presente, puede penetrar la superficie e interferir con la polimerización radical, dejando atrás monómeros y oligómeros parcialmente reaccionados. El resultado es la sensación pegajosa que algunas personas sienten cuando frotan un dedo sobre la superficie de un adhesivo o los rastros de residuos húmedos que quedan en su mano enguantada.
Para mitigar la inhibición del oxígeno, el curado de un adhesivo curable por luz hasta lograr un "acabado liso y seco" o una superficie libre de pegajosidad depende de la fórmula del material y de la intensidad y longitud de onda de la luz utilizada. Se ha demostrado que cuanto mayor sea la intensidad de la luz ultravioleta, mejor será el acabado de la superficie.
Por lo general, la luz ultravioleta de longitud de onda corta y media (280-320 nm) generada por lámparas de vapor de mercurio logra curados de superficie más eficientes, pero presenta problemas de profundidad de curado. Los sistemas de longitud de onda más larga (400-500 nm) generalmente emiten una pequeña fracción de luz ultravioleta en las longitudes de onda más bajas y tienen una mejor profundidad de curado. El espectro de luz visible/UV en el rango de 320-450 nm parece tener la mejor combinación de superficie y profundidad de curado.
Al alterar el proceso de curado con una mayor intensidad de luz, un tiempo de curado más prolongado o un ligero ajuste de la longitud de onda de la luz, se puede eliminar la adherencia de la superficie. Algunos adhesivos UV nunca se curarán sin adherencia, incluso con estas modificaciones, ya que están hechos para aplicaciones sin exposición al aire, como aplicaciones de pegado entre dos sustratos.
*El tiempo necesario para curar un adhesivo curable por luz hasta que no esté pegajoso no debe confundirse con el tiempo necesario para alcanzar un curado completo. Solo indica la capacidad del material para superar la inhibición del oxígeno en su superficie después de la exposición a un nivel de intensidad de luz determinado durante un tiempo específico.
Como resultado, los usuarios deben considerar la intensidad de las lámparas de curado que utilizarán.
Las lámparas de mayor intensidad pueden generar cantidades masivas de intensidades medidas en W/cm 2 Por ejemplo, algunos sistemas de focos emiten hasta 15-20 vatios/cm 2 (medido a 365 nm). Es relativamente fácil curar la mayoría de los adhesivos hasta que no estén pegajosos con un sistema de curado por luz de alta intensidad que emite luz visible.
Hemos observado que la mayoría de los adhesivos tienen un umbral de intensidad mínima en el que se deshacen al tacto en un tiempo específico y un umbral de energía total mínimo para conseguir un curado completo.
Mira la ecuación "Watt/cm 2 x segundos = julios/cm 2 "Puede variar la intensidad en vatios frente al tiempo de exposición en segundos para obtener la misma cantidad de julios/cm 2 :
2 julios/cm 2 = 2 vatios/cm 2 x 1 segundo o 2 julios/cm 2 = 0,02 vatios/cm 2 x 100 segundos.
Obtendrás la misma energía total en ambas situaciones (alta intensidad durante un corto período de tiempo o baja intensidad durante un largo período de tiempo), pero puedes caer por debajo del umbral de intensidad mínima de 0,1 vatios/cm. 2 – por lo que nunca conseguirás una superficie libre de pegajosidad.
A veces, a las personas les resulta beneficioso solucionar el problema de la inhibición del oxígeno de otra manera e inundar el área de curado con nitrógeno o gas argón (inerte) durante el curado. El gas inerte desplaza el oxígeno de la superficie, lo que proporciona un acabado sin pegajosidad incluso con fuentes de luz de baja intensidad.
Es posible mitigar la inhibición del oxígeno en materiales curables con luz eligiendo el adhesivo, el proceso, la longitud de onda de la luz, el tiempo de exposición y la intensidad de la lámpara adecuados.