UV-uithardende lijmen, coatings en potting compounds selecteren

UV-uithardende lijmen, coatings en potting compounds combineren korte procestijden met een uitharding die doelbewust kan worden gestuurd. Welke materiaalklasse geschikt is, hangt echter niet alleen af van de beschikbare UV-golflengte. Transmissie van het substraat, laagdikte, pigmentatie, vulstofgehalte, zuurstofcontact en afgeschermde zones bepalen of een radicalair, kationisch of dual-curing systeem geschikt is. Het hieronder beschreven selectiehulpmiddel rangschikt de materiaalklassen naar toepassing, procesgrenzen en de nabehandeling die zij vereisen.

De uithardingsreactie zelf wordt behandeld op de basispagina over hoe UV-uitharding en fotopolymerisatie werken; hoe u een verlijmings- of potting-proces in de verbinding ontwerpt, wordt beschreven onder het ontwerpen van UV-verlijmings- en potting-processen.

Bij UV-uitharding activeert straling een fotoinitiator en start de vernetting van het materiaal. Een gedetailleerde beschrijving van reactiepaden, bestralingssterkte en dosis is te vinden op de vakpagina over reactiepaden, bestralingssterkte en dosis bij UV-uitharding.

Voor de materiaalkeuze zijn hierbij vooral de chemie, de optische eigenschappen en de toegankelijkheid van de volledige reactiezone van belang.

Twee onderscheidende niveaus zijn van belang bij het kiezen van een materiaal: de chemie van het bindersysteem – vrije-radicaal versus kationisch – en de keuze tussen single-cure- en dual-cure-systemen voor geometrisch veeleisende onderdelen.

Wat de stralingsbron betreft, is hier een opmerking voldoende: kwikdamplampen stralen breedbandig uit, UV-LED's smalbandig bij discrete pieken (365, 385, 395 en 405 nm). Voor de materiaalkeuze is alleen van belang of de absorptieband van de gebruikte fotoinitiator daadwerkelijk wordt geraakt. De bronnen zelf worden vergeleken op de technologiepagina op UV-LED's voor UVA, UVB en UVC.

De matrix koppelt aan elke typische eis het materiaalsysteem dat als eerste moet worden onderzocht en de grens waarbij dat systeem faalt.

Of de gekozen bron daadwerkelijk de benodigde straling bij het onderdeel levert, blijkt alleen uit een meting: welke sensor welke grootheid betrouwbaar meet, wordt behandeld onder het selecteren van geschikte UV-sensoren; waarom twee instrumenten bij dezelfde bron verschillende waarden kunnen tonen, wordt uitgelegd onder spectrale mismatch.

Een aantal aannames komt bij materiaalselectie steeds terug en kan leiden tot onvolledige uitharding of tot klachten van klanten. De algemene misvattingen over lampvermogen, dosis en reciprociteit worden behandeld op de basispagina over de grenzen van de dosis en de reciprociteitswet:

• „Zuurstofinhibitie treft het hele volume": opgeloste zuurstof in de bulk wordt onder bestraling snel verbruikt; het werkelijke probleem is de continu opnieuw diffunderende zuurstoflaag aan het oppervlak, die kleverige, niet-uitgeharde oppervlakken achterlaat, vooral bij lage bestralingssterkte.
• „Een acrylaat dat is geformuleerd voor 365 nm hardt tackvrij uit met elke 365 nm LED": voor een tackvrij oppervlak hebben verschillende gangbare acrylaatlijmsystemen extra straling in het bereik van 220–260 nm nodig om zuurstofinhibitie te overwinnen – een vereiste waaraan LED-systemen die alleen bij 365 nm emitteren niet kunnen voldoen, en waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van de formulering.
• „Directe zichtlijn tussen lamp en lijmnaad is optioneel": in gebieden die worden afgeschermd door voor UV ondoorzichtige delen (metalen, keramiek, gevulde kunststoffen) blijft een puur UV-materiaal vloeibaar, ook wanneer direct beliohte gebieden ernaast volledig zijn uitgehard.

Veroudering van de bron draagt hieraan bij: bestralingssterkte en spectrum verschuiven in de loop van de bedrijfstijd, dus een vrijgegeven procesvenster moet regelmatig opnieuw worden gemeten – zie veroudering van UV-lampen en UV-LED's.

Gevulde of gepigmenteerde formuleringen gedragen zich fundamenteel anders dan heldere systemen. Opake pigmenten zoals carbon black of titaandioxide absorberen een deel van de UV-straling die de fotoinitiator nodig heeft voordat deze de diepere lagen bereikt; anorganische vulstoffen zoals glasbolletjes of silica verstrooien het licht bovendien en verminderen de intensiteit exponentieel met de diepte.

Het resultaat is een uithardingsgradiënt waarbij het materiaal nabij het oppervlak volledig uithardt terwijl de kern vloeibaar blijft. De wet van Lambert-Beer beschrijft dit kwantitatief via de penetratiediepte D_p, waarbij de intensiteit is gedaald tot 1/e van de oorspronkelijke waarde, en de kritische energie E_c die minimaal nodig is om de polymerisatie te starten.

Bij gepigmenteerde systemen loont het om over te schakelen naar langere golflengten (385 of 405 nm in plaats van 365 nm), omdat veel pigmenten deze minder sterk verstrooien en absorberen. Simpelweg de dosis verhogen helpt slechts tot een bepaald punt: het kan leiden tot overmatige vernetting en vergeling nabij het oppervlak zonder de uitharding in de kern te verbeteren. De laagdikte beïnvloedt ook de krimpspanning die tijdens de uitharding ontstaat: typische waarden zijn 1–2 % lineaire en 2–5 % volumetrische krimp, wat in dikkere lagen driedimensionaal werkt en mechanische spanning op aangrenzende onderdelen kan uitoefenen wanneer de uitharding sneller verloopt dan de spanningen kunnen ontspannen.

Voor geometrisch veeleisende onderdelen met ondersnijdingen of UV-opake materialen (metalen, keramiek, gevulde kunststoffen) hebben dual-cure-systemen zich bewezen. Ze combineren een primaire UV-uitharding met een secundair mechanisme: UV plus vochtuitharding voor afgeschermde gebieden zonder extra warmte-inbreng, UV plus thermische nauitharding voor zwaarbelaste verbindingen, en UV plus anaerobe uitharding voor inactieve substraten.

Kationische epoxysystemen bieden een alternatief dat in de chemie zelf verankerd is: na afloop van de belichting zetten hun onium-fotoinitiatoren een zuurgekatalyseerde donkerreactie voort en kunnen daardoor afgeschermde gebieden bereiken zonder tweede uithardingsmechanisme – ten koste van een lagere initiële sterkte en een hogere vochtgevoeligheid dan acrylaten. Voor toepassingen waarbij er helemaal geen zichtlijn is tussen lichtbron en lijmnaad, wordt ook experimenteel onderzoek gedaan naar niet-optische excitatie zoals röntgenstraling, waarvoor geen directe zichtlijn nodig is; deze aanpak bevindt zich nog in de onderzoeksfase en wordt niet breed industrieel toegepast.

• Golflengteverschuiving van 365 nm naar 385, 395 en 405 nm: UV-LED's bereiken een hoger wandcontactrendement bij langere golflengten, maar dit vraagt om geherformuleerde fotoinitiatorsystemen die op de golflengte zijn afgestemd, omdat klassieke initiatoren die voor kwiklampen zijn ontwikkeld bij 405 nm efficiëntie kunnen verliezen.
• Meer dual-cure-formuleringen: nieuwe productlijnen combineren UV met vochtuitharding om afgeschermde zones te bereiken zonder extra warmte-inbreng; het technische gevolg is een extra, tijdgescheiden nabewerkingsstap in de productieplanning.
• Fotoinitiatoren zonder kritische classificatie: als reactie op de REACH-classificatie van TPO worden alternatieve alifatische multifunctionele initiatoren met een lagere cytotoxiciteit ontwikkeld, wat betekent dat bestaande formuleringen bij elke wijziging van een grondstof opnieuw beoordeeld moeten worden op uithardingsgedrag en absorptie.
• Miniaturisering in elektronica en optica: kleinere onderdeelgeometrieën met nauwere holtes vergroten de behoefte aan dual-cure-systemen en nauwkeurige dosisbewaking, omdat vlakbestraling haar geometrische grenzen bereikt.

Hoe de hiervoor benodigde bestralingssterkte en UV-dosis bij het onderdeel worden vastgelegd, wordt behandeld in het productoverzicht van UV-meetinstrumenten en radiometers.

De selectie begint met de vraag welke golflengte het lijmmiddel in de lijmvoeg daadwerkelijk bereikt – bepaald door substraattransmissie, beschaduwde zones en de spectrale afstemming tussen lamp en fotoinitiator – en leidt daaruit af of een single-cure acrylaat voldoende is of dat voor onblootgestelde zones een dual-cure of kationisch systeem nodig is. Pas wanneer toepassing, technisch probleem, meetgrootheid en procesgrootheid en de geschikte technologie zijn verduidelijkt, wordt een concrete productkeuze zinvol.

Welk spectrum de aanwezige bron werkelijk levert, blijkt alleen uit een meting aan het onderdeel; gemeten spectra van gangbare lamptypen zijn ter vergelijking beschikbaar in de spectrale database voor UV-lampen.

De onderstaande selectie is een gedocumenteerd overzicht van commercieel verkrijgbare producten op basis van openbaar toegankelijke datasheets van fabrikanten. Het maakt geen aanspraak op volledigheid; de gegevens over golflengte en chemische basis zijn ontleend aan de betreffende technische datasheets en dienen altijd tegen het actuele datasheet te worden geverifieerd voordat een proces wordt ontworpen. Elke productnaam verwijst naar het geraadpleegde document van de fabrikant – technisch datasheet, productdatasheet of productpagina. Opsytec verkoopt geen lijmen, coatings of potting compounds; dit overzicht dient uitsluitend ter technische oriëntatie.

Selectiecriterium: De chemische basis en het absorptiebereik van de fotoinitiator moeten overeenkomen met de beschikbare bron; verbindingsspleet, substraattransmissie en de vereiste initiële sterkte bepalen vervolgens de keuze tussen een radicaal-acrylaat, een kationische epoxy en een dual-cure-systeem. Beperking: In afgeschermde zones en achter UV-ondoorlatende verbindingsonderdelen blijft een pure UV-acrylaat vloeibaar – daar is een secundair mechanisme nodig. Typische toepassing: Fixeren en verbinden in elektronica, optiek, medische technologie en batterijmontage, waar cyclustijden van enkele seconden en lokaal beperkte warmte-inbreng vereist zijn.

Selectiecriterium: Bepalend voor de keuze zijn de laagdikte, de vereiste oppervlaktehardheid en of het oppervlak plakvrij moet uitharden – dat bepaalt of zuurstofinhibitie wordt geaccepteerd, de atmosfeer wordt geïnerteerd of een daarvoor ontworpen formulering wordt gebruikt. Beperking: Gepigmenteerde en sterk opake coatings harden in de diepte onvolledig uit; het simpelweg verhogen van de dosis leidt tot overmatige vernetting en vergeling nabij het oppervlak. Typische toepassing: Conformal coatings op printplaten, meubel- en onderdelencoatings op weblijnen, en druknabewerking.

Selectiecriterium: Potinghoogte, vulstofgehalte en de vraag of de straling het volledige potingvolume kan bereiken, zijn doorslaggevend; voor optoelektronische onderdelen komen daar brekingsindex en bestendigheid tegen vergeling bij. Grens: Naarmate de potinghoogte en het vulstofgehalte toenemen, ontstaat een uithardingsgradiënt met een vloeibare kern – vanaf enkele millimeters verdienen dual-cure- of kationische systemen met een donkerreactie de voorkeur. Typische toepassing: Inkapseling van sensoren, connectoren en optoelektronische samenstellingen, vochtbestendige poting.

Hoe hangen golflengte, bestralingssterkte en dosis samen?
De golflengte bepaalt of de fotoinitiator überhaupt wordt geactiveerd, de bestralingssterkte bepaalt de snelheid waarmee radicalen of zuur worden gevormd, en de dosis is de tijdintegraal van die bestralingssterkte. Een hogere bestralingssterkte compenseert geen mismatch in golflengte, en een dosiswaarde alleen laat niet toe het proces te reconstrueren. Dit wordt afgeleid – inclusief de beperkingen van de reciprociteitswet – op de basispagina over de procesvariabelen van UV-uitharding.

Wat onderscheidt vrije-radicaal- van kationische UV-uitharding?
Vrije-radicaal acrylaatsystemen harden binnen enkele seconden uit, maar zijn aan het oppervlak gevoelig voor zuurstof en tonen een lineaire krimp van 1–2 %. Kationische epoxysystemen zijn ongevoelig voor zuurstof, harden na afloop van de bestraling in het donker verder na en krimpen minder, maar reageren gevoelig op vocht en bouwen initiële sterkte langzamer op.

Wanneer is een dual-cure-systeem vereist?
Zodra een deel van de reactiezone geen direct zicht heeft op de stralingsbron – onderschijdingen, holtes, verlijmingsvlakken achter metaal, keramiek of gevulde kunststoffen. Het secundaire mechanisme (vocht, warmte of anaeroob) hardt die gebieden achteraf uit, maar vereist een afzonderlijke nabehandelingsstap in het procesplan. Kationische epoxyharsen bereiken beschaduwde gebieden deels zonder een tweede mechanisme dankzij hun donkerreactie.

Waarom blijven UV-lijmen in beschaduwde gebieden vaak vloeibaar?
Vrije-radicaal-uithardingssystemen hebben direct zicht op de lichtbron nodig, omdat activering van de fotoinitiator afhankelijk is van fotonen die daadwerkelijk aankomen. Gebieden achter UV-ondoorzichtige onderdelen, metalen of in onderschijdingen ontvangen onvoldoende bestraling en harden niet uit, tenzij een tweede uithardingsmechanisme zoals vocht- of warmtenabehandeling wordt toegepast.

Welke rol speelt zuurstof bij UV-uitharding?
Zuurstof dooft radicalen tot niet-reactieve peroxyradicalen en werkt daarom vooral als oppervlakte-effect, omdat opgeloste zuurstof in de bulk snel wordt verbruikt onder bestraling, terwijl zuurstof die continu vanuit de lucht aan het grensvlak diffundeert een tackvrije uitharding vertraagt. Kationische systemen ondervinden hier geen last van, maar zijn wel gevoelig voor vocht.

Hoe beïnvloeden pigmentering en laagdikte de uitharding?
Pigmenten zoals carbon black of titaandioxide absorberen en verstrooien een deel van de straling voordat deze diepere lagen bereikt; naarmate de laag dikker wordt, ontstaat een uithardingsgradiënt met een uitgeharde oppervlaktelaag en een vloeibare kern. Overschakelen naar langere golflengtes (385 of 405 nm in plaats van 365 nm) helpt hierbij, terwijl het simpelweg verhogen van de dosis dat niet doet – dit leidt tot oververknoping en vergeling nabij het oppervlak zonder de uitharding in de kern wezenlijk te verbeteren.

Welke bestralingssterkte heeft een UV-lijm nodig?
Hierop bestaat geen algemeen antwoord – bepalend zijn het gegevensblad van de lijm en het absorptiebereik van de fotoinitiator. Typische waarden liggen tussen enkele tientallen en enkele honderden mW/cm² in het bijbehorende golflengtebereik, samen met een minimale dosis.

Welke normen zijn relevant voor UV-potting compounds?
Voor reactieve giethars-compounds en potting-systemen geldt de IEC 60455-familie, in het bijzonder IEC 60455-2:2023 voor testmethoden zoals uithardingsgraad en mechanische eigenschappen. In de medische technologie gelden daarnaast ISO 10993 voor biologische evaluatie en sectorspecifieke goedkeuringsnormen uit de automotive- en luchtvaartsector, afhankelijk van waar het gepotte onderdeel wordt toegepast.

• ISO 10993-1:2018/2025 – biologische evaluatie van medische hulpmiddelen, deel 1; de herziene uitgave EN ISO 10993-1:2026 is beschikbaar sinds 15 januari 2026.
• IEC 60455-2:2023 – testmethoden voor reactieve harsverbindingen (potting compounds), 4e editie 2023.
• ASTM D1002 / D3163-01(2023) – schuifsterkte van lijmverbindingen van metaal en van stijve kunststof.
• UV-Curable Adhesives Market – Mordor Intelligence, gegevens per 2026; marktvolume en segmentaandelen.
• UV-Curable Coatings Market Report – Grand View Research, 2025; wereldwijde marktcijfers voor UV-coatings.
• RoHS-uitzondering 4(f)-IV – Clarifications on 2027 Expiration, UV+EB Technology, 2026; regelgevende status van kwiklampen.

Een overzicht van de voorschriften die relevant zijn voor UV-toepassingen vindt u onder richtlijnen, normen en standaarden in UV.

De volgende wetenschappelijke publicaties vormen de belangrijkste basis voor de uitspraken in dit rapport over reactiekinetiek, de reciprociteitswet en meetmethodologie. Voor volledige fabrikantendatasheets en normdocumenten verwijzen wij u naar de hierboven genoemde bronnen.

• Wydra JW, Cramer NB, Stansbury JW, Bowman CN: The reciprocity law concerning light dose-relationships applied to BisGMA/TEGDMA photopolymers. Dental Materials 30(6):605–612, 2014.
• Palagummi SV, Hong T, Wang Z, Moon CK, Chiang MYM: Resin Viscosity Determines the Condition for a Valid Exposure Reciprocity Law in Dental Composites. Dental Materials, 2019/2020.
• Sangermano M, Roppolo I, Chiappone A: New Horizons in Cationic Photopolymerization. Polymers 10(2):136, 2018.
• Eibel A, Fast DE, Gescheidt G: Choosing the ideal photoinitiator for free radical photopolymerizations. Polymer Chemistry 9:5107–5115, 2018.
• Lang M, Hirner S, Wiesbrock F, Fuchs P: A Review on Modeling Cure Kinetics and Mechanisms of Photopolymerization. Polymers 14(10):2074, 2022.
• Bennett J: Measuring UV Curing Parameters of Commercial Photopolymers used in Additive Manufacturing. Additive Manufacturing 18:203–212, 2017.
• Stadler E, Eibel A, Fast D, Freißmuth H, Holly C, Wiech M, Moszner N, Gescheidt G: A versatile method for the determination of photochemical quantum yields via online UV-Vis spectroscopy. Photochemical & Photobiological Sciences 17:660–669, 2018.
• Noè C, Hakkarainen M, Sangermano M: Cationic UV-Curing of Epoxidized Biobased Resins. Polymers 13(1):89, 2021.
• Bauer F et al.: Free-Radical Photopolymerization. Polymers, 2022.

Redactionele status: 2 september 2026.

Of het vrijgegeven procesvenster bij de daadwerkelijk gebruikte bron nog wordt gehaald, blijkt pas uit een meting aan het onderdeel. Wij meten het spectrum, de bestralingssterkte en de dosis van uw uithardingsproces en adviseren over geschikte meettechniek – van de vlakke UVpad-spectroradiometer die door de machine reist, via de RMD Pro-radiometer en de UV-uithardingssensoren van de XT-serie voor procesbewaking, tot UV-bestralingskamers voor reproduceerbare uithardingsproeven in het laboratorium. Stuurt u ons uw vraag.