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Auteur(s)
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Christian DECKER : Directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS)
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Cet article a pour objectif de présenter brièvement les principes généraux des polymérisations photoamorcées et les différents types de systèmes photopolymérisables actuellement utilisés. On examinera également l’aspect cinétique de ces processus ultrarapides qui transforment la molécule réactive en un matériau ayant les propriétés requises pour l’application envisagée.
Pour plus de détails sur la mise en œuvre du procédé photochimique, les performances des divers systèmes et les caractéristiques des photopolymères obtenus, le lecteur se reportera aux monographies et articles de synthèse [1] à [12] récemment publiés sur le sujet [Doc. AM 3 044].
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Applications des résines photopolymérisables
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5. Propriétés des polymères photoréticulés
Les réseaux polymères tridimensionnels formés par photopolymérisation de monomères multifonctionnels sont totalement insolubles dans les solvants organiques et présentent un faible taux de gonflement par suite de leur degré de réticulation élevé. Cette propriété est mise à profit en photolithographie pour réaliser les images en relief à haute définition qui sont nécessaires à la fabrication des microcircuits et des plaques d’impression. Le pouvoir de résolution est fonction de la longueur d’onde d’irradiation ; il atteint une valeur limite de 0,4 µm pour le rayonnement proche UV. Rappelons que c’est grâce à l’emploi de polymères photosensibles (photorésists) qu’on est parvenu à augmenter la densité d’intégration de microcircuits et à miniaturiser les composants électroniques.
La plupart des polymères photoréticulés présentent une bonne tenue thermique et ne commencent à se décomposer qu’à des températures supérieures à 400 C. Ainsi, pour les résines acrylates, des tests de vieillissement thermique réalisés à 110 C en présence d’air ne révèlent aucune modification chimique après 1 000 h de traitement, le spectre infrarouge restant inchangé [32]. L’addition d’antioxydants et de capteurs de radicaux dans la résine liquide permet d’améliorer encore la résistance thermique du matériau photoréticulé, sans perturber pour autant la cinétique de polymérisation.
Le comportement viscoélastique des polymères photoréticulés dépend principalement de la structure chimique, de la fonctionnalité, de la masse molaire et de la concentration des divers constituants de la résine, ainsi que des conditions d’irradiation et du taux de polymérisation. Les chaînes aliphatiques polyuréthanes confèrent une grande élasticité et une très bonne résistance à l’impact au polymère réticulé dont la température de transition vitreuse est en général inférieure à − 20 C. Par contre, les chaînes polyesters ou polyéthers aromatiques conduisent à des matériaux durs et vitreux possédant une grande résistance à la rupture pour une faible élongation. Des performances similaires ont été obtenues avec des polymères aliphatiques diacrylates, à condition de les associer à un monomère...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - UV-curing science and technology - . − Pappas (S.P.) (éd.). Technology Marketing Corporation. Stamford (C.T.). Vol. 1 (1978), vol. 2 (1985).
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(2) - DECKER (C.) - * - Dans Handbook of polymer Science and Technology. Vol. 3 (éd. Cheremisinoff (N.P.)) Marcel Dekker, New York p. 541 (1989).
-
(3) - Radiation curing of polymeric materials - . − Hoyle (C.E.), Kinstle (J.F.) (éds). ACS Symp. Ser. 417 (1990).
-
(4) - Chemistry and technology of UV and EB formulation for coatings, inks and paints - . Vol. 1-4 (Oldring (P.K.T.)) (éd.). Wiley SITA Technology, Londres (1991).
-
(5) - Radiation Curing-Science and Technology - . Pappas (S.P.), (éd.) Plenum Press. New York (1992).
-
(6) - Radiation Curing in Polymer Science and Technology - . − Fouassier (J.P.), Rabek (J.F.) (éd). Elsevier,...
TOURÉ (M.L.) - Exposition UV spectrale [Texte imprimé] : instrumentation et modélisation. - Université Joseph Fourier (Grenoble) (2003).
PERNY (S.) - Alignement de cristaux liquides par irradiation en lumière UV linéairement polarisée de films minces de polymères photoréticulaires - (1998).
HAUT DE PAGE
Une installation industrielle d’irradiation UV comprend trois éléments de base (figure 1) :
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une source lumineuse (S) munie d’un réflecteur parabolique ou elliptique. Il s’agit en général d’une lampe à vapeur de mercure moyenne pression qui peut être dopée avec un sel de gallium pour déplacer le spectre d’émission vers le proche UV et le visible ;
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un système d’extraction de l’ozone formé et un système de refroidissement de la lampe par ventilation (V) ;
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un convoyeur (C) dont la vitesse de défilement peut être régulée, typiquement entre 5 et 200 m/min, selon le type d’application.
Des installations d’irradiation UV de différentes tailles sont construites par les sociétés...
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