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UV(자외선) 경화 메카니즘

UV 잉크 혹은 uv(자외선) 경화형 수지는 uv를 받으면 수지 중에 있는 광 개시제가 uv 에너지를 받아 중합 반응을 개시하면 UV 잉크 혹은 uv 수지의 주 성분인 모노머와 올리고머를 순간적으로 중합 반응을 시킨다. 광 개시제는 uv 수지의 주성분은 아니지만, UV 잉크 혹은 uv수지에 소량이 들어 있다가 uv라는 에너지를 받으면 개시제 자체가 반응을 잘 일으킬수 있는 라디칼로 되어 이 라디칼이 UV 수지의 주 성분인 올리고머를 순간적으로 중합 반응을 시켜 폴리머로 만든다. 이때 중합 반응은 순간적으로 이루어 진다.

**모노머나 올리고머는 분자량이 작으므로 액체 상태이고, 중합이 이루어져 분자량이 매우 큰 고체 상태로 바뀌고 이때 경화되기 전의 액체 상태의 수지가 순간적으로 고체 상태로 바뀌어서 일반인이 보기에는 "마르는 것 처럼 보이므로 uv 경화라는 단어 보다 "uv건조" 라고 부르는 경우가 많다.

광 개시제 ----------------a올리고머---------------a폴리머
          반응 개시            액체                고체
                         경화 되기 전             경화된 상태

*올리고머의 종류 - 현재 사용하고 있는 올리고머의 종류는 관능기의 화학성분에 따라 다음과 같은 것들이 사용된다.
가. 에폭시 아크릴레이트 계
나. 폴리 에스테르 아크릴레이트 계
다. 우레탄 아크릴레이트 계
라. 폴리 부타디엔 아크릴레이트 계
마. 실리콘 아크릴레이트 계
바. 알킬 아크릴레이트 계

* 경화반응 단계
한편 UV 수지 혹은 잉크가 경화되는 단계를 다음과 같은 과정을 거쳐 경화된다.

1단계 : 광 개시 반응
uv 수지의 표면에 uv가 도달하면 uv는 수지의 전 방향으로 방사되면서 광 개시제가 자외선 에너지를 받아 여기되고, 여기된 개시제는 매우 짧은 시간 내에 올리고머를 광 중합하여 중합 반응을 완료한다. 여기된 개시제는 광 중합 반응을 연속적으로 일으켜 uv 수지의 주 성분인 모노머와 올리고머를 순간적으로 중합 반응을 완료한다.

2단계 : 광 중합 반응
uv 중합반응은 올리고머가 순간적으로 광중합하여 딱딱한 폴리머로 변하여 광 중합이 완료되며, 외형적으로는 물 같은 액체 상태의uv 수지가 딱딱한 폴리머로 변하여 마치 액체가 건조된 것처럼 변하므로 "uv 건조"되었다고 말하기도 한다.
** uv 수지의 종류에 따라 표면과 일정한 깊이까지의 수지만 경화된다. 일단 경화된 수지는 uv 투과율을 지극히 나쁘게 하여 uv가 수지의 바닥으로 침투하는 것을 방해하는 경우도 있다. 경화된 uv 수지의 uv 투과율이 나쁘거나 코팅 두께가 두꺼우면 수지의 제일 바닥면 즉 제품의 제일 윗면 까지 uv가 도달하지 못하여 uv 수지의 바닥면(제일 깊은부분)과 코팅소재 사이의 2 계면 사이에 있는 uv 수지는 광 중합하지 못하고 액체 상태로 남아 있어서 코팅이 쉽게 벗겨 지거나 손으로 밀면 밀리는 수도 있으므로 수지의 종류, 코팅 두께등을 잘 선택하여야 한다.

광 개시제가 uv에 의해 여기되어 광 중합 반응을 개시하고 연속적으로 광 중합 반응을 일으키는 메카니즘은 개시제가 uv에 의해 여기되는 과정, 여기된 개시제가 올리고머를 중합 시키는 과정, Pigment의 방해 작용등 광 중합 반응을 더 세분하여 설명할 수 있지만, uv 수지 설계 전문가가 아닌 소비자이므로 세부적인 메커니즘까지 알 필요는 없다.