Les différentes techniques de traitement de surface UV curing

Les différentes techniques de
traitement de surface
UV curing
Professeur A. Périchaud, Catalyse
Traitements et revêtements de surface des biomatériaux, IB Sud / CA R M A
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Pourquoi un traitement de surface ?
> Conférer de nouvelles propriétés de
surface au matériau
> …tout en conservant les propriétés
initiales du matériau de base (substrat)
> …et en assurant une continuité physique.
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Nouvelles propriétés…
Par copolymérisation ou modification
chimique on peut obtenir de nouveaux
matériaux organiques
Qui peuvent être extrudés, injectés…
pour fabriquer des objets modifiés
dans la masse
Mais on veut parfois conserver
les propriétés de base du matériau
et n’en modifier que la surface.
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Schéma de principe du traitement de surface
Zone modifiée
sans
discontinuité
physique
Zone non
modifiée
du matériau
Avant
traitement
de surface
Après
traitement
de surface
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Energies de Surface
Polymères
ES (mJ.m-2)
PTFE
Silicone
19
22
PP, PE
PMMA, PS
31
40
PET, PC
Epoxy, PA
43
46
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Longueurs d’onde des radiations électromagnétiques
Rayons
Rayons
cosmiques gamma
Rayons
X
UV-visible
Ultra Violet
Infrarouge
Ondes
radio
Visible
Extrême Lointain Moyen Proche
40
100
200
300
400
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800 nm
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Différentes technologies
de traitement de surface
> Chimiques
oxydation chromique
organo-métalliques
primaires d’adhésion
> Mécaniques
grattage
sablage
> Flammage
> Rayonnements électromagnétiques
décharges couronnes
plasma froid
bombardement électroniques
rayons gamma
rayons Ultra-Violet
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DEFINITION de l’« UV CURING »
L’UV Curing représente
traitement de surface :
- qui utilise la
(radiation U.V)
une
radiation
technologie
de
électromagnétique
- pour induire des changements chimiques
et physiques à la surface de matériaux
organiques (matériaux de base ou substrats)
- par la formation de réseaux polymères
réticulés.
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La technologie UV curing
• Utilise la radiation UV de haute intensité pour
polymériser une formulation.
• Le durcissement est réalisé presque instantanément.
• Les formulations utilisées peuvent être modifiées pour
être compatibles avec toutes les types de méthodes
d ’application comme spray, rouleau, imprégnation,
« litho screen » et même gravure.
•Plusieurs types de substrats peuvent être traités
(matériaux plastiques, bois, papier, textile, métal
verre…).
•Les systèmes peuvent être formulés pour obtenir un
large spectre de propriétés finales.
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Avantages de la technologie UV
•
•
•
•
•
•
Efficacité de surface
Pas de relargage
Durabilité
Pas de dégagement de produits volatils
Bas prix de revient du traitement
Possibilité de modifier la formulation pour obtenir
d ’autres propriétés particulières
ü Bonne adhésion
ü Dureté / flexibilité
ü Résistance chimique
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AUTRES AVANTAGES DE L’UV CURING…
• Composition liquide, sans solvants
• Baisse de la pollution
• Durcissement à la température ambiante
• Consommation réduite d'énergie
• Bonne productivité
• Bonne performance des produits
• Brillance et dureté élevées de la couche déposée
• Pas de durcissement prématuré dans l’équipement
• Utilise des méthodes d ’applications conventionnelles
• Possibilité de synthétiser de nouveaux produits ayant
des propriétés de surface améliorées.
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Agents de greffage :
> amorceurs de greffage (greffage direct)
- Peroxydes organiques (hydroperoxydes,
peroxyesters…)
- Peroxydes inorganiques (couples redox)
> agents de couplage (greffage indirect)
- Silanes
- Organométalliques
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Amorceurs de greffage :
CH2
CH
CH2
CH
Cl
Cl
n
A.G.
CH2
l
C
Cl
CH2
CH
Cl
+ M
UV
n
M-M-M-M-M-M-MCH2
C
Cl
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CH2
CH
Cl
n
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Agents de couplage :
OH
CH3O
OH
OH
CH
CH2
Si
OCH3
c
Fon
ct.
n
o
F
CH
OCH3
CH2
CH2
CH2
CH2
CH
CH
CH
Si
Si
Si
O
O
O
O
O
CH2
CH
Fonct.
CH
CH2
ct.
Fon
CH
CH2
CH2
CH
CH
Si
O
O
t.
Si
O
Fon
CH2
CH2
CH2
ct.
Fon
CH
Fon
ct.
CH
CH2
ct.
CH
CH2
CH
O
Si
O
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Comparaison des 2 types
de Photopolymérisation
radicalaire
cationique
Vitesse
grande
faible
Oxygène
inhibition
pas d’inhibition
Eau
pas d’inhibition
inhibition
Viscosité
grande
faible
Coût
bas
modéré
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Composition d’une
formulation photosensible
>
>
>
>
Monomère fonctionnalisé
Photoamorceur
Agent de greffage
Autres additifs
- oligomère de réticulation
- flexibilisateur
- solvant réactif
…
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Application du principe
Formulation réactive
M (monomère
fonctionnalisé)
Radiation UV
…
-M
-M M…
M
MM- …
M- -M- M-M
M
M
M- -M- M-MM
M
… MM- M-M
M M… MM… M-
Nouveau matériau greffé
en surface
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