عملية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية والإلكترونات

يشير مصطلح المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية وحزمة الإلكترونات عادةً إلى استخدام حزمة الإلكترونات أو الأشعة فوق البنفسجية أو الضوء المرئي لبلمرة مزيج من المونومرات والأوليغومرات على سطح ما. ويمكن صياغة مادة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية وحزمة الإلكترونات في صورة حبر أو طلاء أو مادة لاصقة أو منتج آخر. تُعرف هذه العملية أيضًا بالمعالجة الإشعاعية لأن الأشعة فوق البنفسجية وحزمة الإلكترونات مصادر طاقة إشعاعية. وتشمل مصادر الطاقة المستخدمة في المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية أو الضوء المرئي عادةً مصابيح الزئبق متوسطة الضغط، ومصابيح الزينون النبضية، ومصابيح LED، أو الليزر. تتميز حزمة الإلكترونات - على عكس فوتونات الضوء التي تميل إلى الامتصاص بشكل أساسي على سطح المواد - بقدرتها على اختراق المادة.
ثلاثة أسباب مقنعة للتحول إلى تقنية الأشعة فوق البنفسجية والإلكترونات
توفير الطاقة وتحسين الإنتاجية: نظرًا لأن معظم الأنظمة خالية من المذيبات وتتطلب أقل من ثانية واحدة من التعرض، فإن مكاسب الإنتاجية تكون هائلة مقارنةً بتقنيات الطلاء التقليدية. وتُعدّ سرعات خطوط الإنتاج التي تصل إلى 1000 قدم/دقيقة شائعة، ويكون المنتج جاهزًا للاختبار والشحن فورًا.

مناسب للركائز الحساسة: لا تحتوي معظم الأنظمة على أي ماء أو مذيبات. بالإضافة إلى ذلك، توفر العملية تحكمًا كاملًا في درجة حرارة المعالجة، مما يجعلها مثالية للتطبيق على الركائز الحساسة للحرارة.

صديقة للبيئة وسهلة الاستخدام: عادةً ما تكون التركيبات خالية من المذيبات، لذا لا تُشكل الانبعاثات أو القابلية للاشتعال مصدر قلق. تتوافق أنظمة المعالجة الضوئية مع جميع تقنيات التطبيق تقريبًا، وتتطلب مساحة صغيرة جدًا. يمكن عادةً تركيب مصابيح الأشعة فوق البنفسجية على خطوط الإنتاج القائمة.

تركيبات قابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية والإلكترونات
المونومرات هي أبسط الوحدات البنائية التي تُصنع منها المواد العضوية الاصطناعية. الإيثيلين مونومر بسيط مشتق من مشتقات البترول، ويرمز له بالصيغة: H₂C=CH₂. يشير الرمز "=" بين ذرتي الكربون إلى موقع تفاعلي، أو ما يُعرف في الكيمياء بالرابطة الثنائية أو عدم التشبع. هذه المواقع هي القادرة على التفاعل لتكوين مواد كيميائية أكبر حجمًا تُسمى قليلات الوحدات والبوليمرات.

البوليمر هو مجموعة من وحدات متكررة متعددة (أي متعددة) من نفس المونومر. يُستخدم مصطلح "أوليغومر" للإشارة إلى البوليمرات التي يمكن تفاعلها لاحقًا لتكوين مجموعة كبيرة من البوليمرات. لا تخضع مواقع عدم التشبع على الأوليغومرات والمونومرات وحدها للتفاعل أو التشابك.

في حالة المعالجة بشعاع الإلكترون، تتفاعل الإلكترونات عالية الطاقة مباشرةً مع ذرات الموقع غير المشبع لتكوين جزيء شديد التفاعل. عند استخدام الأشعة فوق البنفسجية أو الضوء المرئي كمصدر للطاقة، يُضاف مُحفز ضوئي إلى المزيج. يُولّد هذا المُحفز، عند تعرضه للضوء، جذورًا حرة أو مركبات تُحفز عملية الربط المتشابك بين مواقع عدم التشبع.

الأوليغومرات: تتحدد الخصائص العامة لأي طلاء أو حبر أو مادة لاصقة أو رابطة يتم ربطها بواسطة الطاقة الإشعاعية بشكل أساسي من خلال الأوليغومرات المستخدمة في تركيبتها. الأوليغومرات عبارة عن بوليمرات ذات وزن جزيئي منخفض نسبيًا، ويعتمد معظمها على إضافة مجموعة الأكريلات إلى هياكل مختلفة. تُضفي هذه العملية عدم التشبع، أو مجموعة "C=C"، على نهايات الأوليغومر.

المونومرات: تُستخدم المونومرات بشكل أساسي كمخففات لتقليل لزوجة المادة غير المتصلبة لتسهيل تطبيقها. قد تكون أحادية الوظيفة، أي تحتوي على مجموعة تفاعلية واحدة أو موقع عدم تشبع واحد فقط، أو متعددة الوظائف. يسمح عدم التشبع هذا لها بالتفاعل والاندماج في المادة المتصلبة أو النهائية، بدلاً من التبخر في الغلاف الجوي كما هو شائع في الطلاءات التقليدية. تشكل المونومرات متعددة الوظائف، لاحتوائها على موقعين تفاعليين أو أكثر، روابط بين جزيئات الأوليغومر والمونومرات الأخرى في التركيبة.

المحفزات الضوئية: يمتص هذا المكون الضوء وهو المسؤول عن إنتاج الجذور الحرة. الجذور الحرة هي جزيئات عالية الطاقة تحفز تكوين روابط متقاطعة بين مواقع عدم التشبع في المونومرات والأوليغومرات والبوليمرات. لا حاجة للمحفزات الضوئية في الأنظمة المعالجة بشعاع الإلكترون لأن الإلكترونات قادرة على بدء عملية تكوين الروابط المتقاطعة.

المضافات: أكثرها شيوعاً هي المثبتات، التي تمنع التصلب أثناء التخزين والتصلب المبكر الناتج عن التعرض لمستويات منخفضة من الضوء. ومن أمثلة المضافات الأخرى: أصباغ الألوان، والملونات، ومضادات الرغوة، ومحسنات الالتصاق، وعوامل التسطيح، وعوامل الترطيب، وعوامل الانزلاق.