Fotoinitiatoren der nächsten Generation: Hochleistungsfähige UV-härtende Verbundwerkstoffe
Die Verbundwerkstoffindustrie richtet ihren Blick zunehmend auf die UV-Härtung als transformative Technologie für automatisierte und effiziente Produktion. Aktuelle Untersuchungen von IGM zeigen, dass UV-gehärtete Verbundwerkstoffe durch den Einsatz von Photoinitiatoren der nächsten Generation und Sensibilisator-Kombinationen die mechanische Leistungsfähigkeit traditioneller Kalt-Härtungssysteme erreichen können – bei gleichzeitig deutlichen Prozessvorteilen.
Strategische Vorteile der UV-Technologie
Bei der UV-Härtung werden herkömmliche Peroxidinitiatoren und Metallbeschleuniger durch Photoinitiatoren ersetzt, die bestimmte Wellenlängen absorbieren und so freie Radikale zur Initiierung der Polymerisation erzeugen. Daraus ergeben sich mehrere entscheidende Vorteile:
- Geschwindigkeit und Effizienz: UV-Systeme erreichen die maximale Exothermie bereits nach 17 Sekunden, verglichen mit 35–40 Minuten bei Standard-MEKP/Cobalt-Systemen (4 mm Harztest). Dies führt zu einer deutlich höheren Werkzeugauslastung.
- Bedarfsgesteuerte Härtung: UV-härtbare Harze bleiben bei Lichtschutz unbegrenzt verarbeitbar, wodurch unbegrenzte Verarbeitungszeit und vollständige Kontrolle über den Start des Härtungsprozesses möglich sind.
- Nachhaltigkeit und Sicherheit: Die schnelle Oberflächenpolymerisation reduziert Styrolemissionen. Zudem ersetzt eine <1 m UV-Anlage einen >10 m langen Ofen, was Platz und Energie spart.
- Vielseitigkeit: Kompatibel mit Standardharzen wie UP und VE sowie mit Verfahren wie CIPP, Wickeln, Pultrusion und Infusion.
Bewältigung der Herausforderung der Durchhärtung
Die größte Herausforderung besteht darin, eine vollständige Durchhärtung in dicken (4–200 mm) Laminaten zu erreichen. Zu hohe Initiatorkonzentrationen führen zu schneller Oberflächenhärtung und blockieren die Lichtpenetration; zu niedrige Konzentrationen führen zu unvollständiger Aushärtung.
IGM setzte daher auf 395 nm LED-Strahler für tiefere Penetration. Zudem sind viele LED-geeignete Photoinitiatoren auch mit Quecksilberlampen kompatibel.
Testmethodik und Ergebnisse
Die Studie, durchgeführt mit Parthian Composite Excellence, zielte darauf ab, mechanische Gleichwertigkeit zwischen UV- und Peroxidsystemen zu erreichen.
1. Harztests
UV-Systeme erreichten 120°C in 17 Sekunden und vergleichbare Härtewerte. Die Festigkeit war zunächst leicht geringer, was weitere Optimierung erforderte.
2. Sensibilisator-Durchbruch
Durch Einsatz von Esacure® 563 wurde die Reaktion verzögert (113 Sekunden), was eine bessere Durchhärtung ermöglichte.
3. Laminattests
ILSS-Tests zeigten eine deutliche Verbesserung durch Sensibilisatoren.
- Referenz: 48 MPa
- Standard UV: 30–37 MPa
- Optimiert: 47 MPa
Fazit
UV-Technologie ermöglicht heute Hochleistungsverbunde ohne mechanische Kompromisse. Mit optimierten Initiatorensystemen können Hersteller effizienter, nachhaltiger und wettbewerbsfähiger arbeiten.
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