Verfolgung von UV-initiierten Reaktionen

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Harald Oehler

Ein wesentlicher Vorzug der Strahlungshärtung von Klebstoffen oder Lacken ist die Schnelligkeit der Härtung, die für viele Anwendungen erforderlich ist. Für die Entwicklung neuer Formulierungen für photohärtende Klebstoffe oder deren Optimierung ist eine schnelle Erfassung der mechanischen Eigenschaften während photoinduzierter Vernetzungsreaktionen notwendig. Da dies aufgrund oft geringen Schichtdicken und der sehr kurzen Härtungszeit mit klassischen Methoden kaum möglich ist, wurde ein am Deutschen Kunststoff-Institut in Darmstadt entwickeltes Ultraschallreflexionsverfahren an die speziellen Anforderungen der zeitaufgelöste Messung mechanischer Moduln während der Photohärtung angepasst.

Mit einer einzigen Messung können der komplexe Schub- (G*) und Longitudinalwellenmodul (L*) gemessen daraus und der Elastizitätsmodul (E), der Kompressionsmodul (K) und die Querkontraktionszahl (v) berechnet werden.

Das Verfahren erlaubt Untersuchungen an Klebstoffschichten ab etwa 100 m. Die Frequenz der Schallwellen beträgt zwischen fünf und zehn MHz. Durch Verwendung moderner Messtechnik ist eine zeitliche Auflösung von etwa einer Millisekunde (entspricht 1000 Messpunkten pro Sekunde) erreichbar, sodass auch sehr schnelle Härtungsprozesse erfasst werden können.

Die Abbildungen zeigen den Messplatz mit Messzelle, UV-Lampe und weiteren elektronischen Komponenten sowie die Schubmodul-Zeit-Kurve eines UV-initiierten Acrylatklebstoffes während der Härtung.

Das Ultraschallmessverfahren soll zukünftig um ein NIR-Transmissionsverfahren erweitert werden, sodass gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften eines Klebstoffes und der chemische Umsatz während sekundenschneller Härtungsprozesse bestimmt werden können.