UV涂料應(yīng)用知識(shí)與應(yīng)用

UV知識(shí)與應(yīng)用

第一章

ＵＶ的興起

紫外線(xiàn)硬化型涂料大約在30年前就開(kāi)始在工業(yè)界使用,當(dāng)初主要是因應(yīng)能源危機(jī)而發(fā)展出的一種較低成本的涂料。在1970年代初期,由于工業(yè)界對(duì)紫外線(xiàn)硬化型涂料的知識(shí)非常貧乏,因此開(kāi)始沒(méi)有大量被接受。但隨著各種光起始劑的開(kāi)發(fā),加上許多壓克力單體,不論是單官能基、雙官能基、以至于多官能基的壓克力稀釋劑種類(lèi)逐漸增多,供應(yīng)商無(wú)法再寡占市場(chǎng),紫外線(xiàn)硬化型涂料才漸漸被工業(yè)界所接受。MUSASHIPAINT

第二章

ＵＶ的市場(chǎng)需求逐漸被業(yè)界瞭解與肯定下，紫外線(xiàn)硬化型塗料的需求量開(kāi)始快速成長(zhǎng)。以2008年為例，全球UV／Visible硬化型塗料需求量超過(guò)15萬(wàn)公噸，其中北美洲地區(qū)即約占8萬(wàn)公噸左右。同時(shí)其年成長(zhǎng)率超過(guò)其他各類(lèi)樹(shù)脂之平均成長(zhǎng)幅度，屬成長(zhǎng)型的產(chǎn)業(yè)。也因此如此最近幾年相關(guān)的各種研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用就變得多樣化，特別是最近幾年成長(zhǎng)快速的光電行業(yè)，雖然其使用量與塗料比起來(lái)有如小巫見(jiàn)大巫，僅占約十分之一左右，但其年成長(zhǎng)率卻是大許多。MUSASHIPAINT第三章

（１）何謂UV固化

UV我們把它翻譯成紫外線(xiàn)固化或硬化,它是利用紫外線(xiàn)光源(點(diǎn)光源或是泛光源)，產(chǎn)生高強(qiáng)度的紫外線(xiàn)，照射液態(tài)的UV使它快速發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，變成固態(tài)的塑膠加工過(guò)程。我們稱(chēng)它Curing.硬化Curing與傳統(tǒng)的乾燥Drying加工過(guò)程相似但不相同，其差別在於乾燥的加工過(guò)程有溶劑的揮發(fā)，而硬化的加工過(guò)程則無(wú)溶劑的揮發(fā)。紫外線(xiàn)硬化的光起始反應(yīng)方式也提供業(yè)界一個(gè)非?？焖俚挠不瞥?可縮短制程時(shí)間,以及可依使用者需求進(jìn)行硬化反應(yīng)，再加上紫外線(xiàn)硬化型的配方百分之百為固成份,不含任何有機(jī)溶劑,符合現(xiàn)今環(huán)保的要求。MUSASHIPAINT（２）UV硬化機(jī)理

UV/Visible光被光起始劑吸收，造成光起始劑引發(fā)產(chǎn)生自由基或陽(yáng)離子反應(yīng)基，這些具有高度反應(yīng)性的自由基或陽(yáng)離子基，與組成內(nèi)的壓克力單體或環(huán)氧基單體以及相對(duì)應(yīng)的寡聚物進(jìn)行鏈延長(zhǎng)反應(yīng)。由於自由基反應(yīng)或陽(yáng)離子基反應(yīng)的反應(yīng)性非?？?，在幾秒至幾分鐘內(nèi)反應(yīng)物就完成反應(yīng)，形成具有物性之高分子聚合物。MUSASHIPAINT（３）ＵＶ光源

UV/Visible光是一種輻射線(xiàn),其能量與波長(zhǎng)成反比,UV-C的波長(zhǎng)在100-280nm為最短的UV光,其能量比UV-B（280～315nm）以及UV-A（315～380nm）為高,當(dāng)然比可視光（380～780nm）更高。早期光起始劑主要的吸收在UV-C,許多起始劑都需要能放出大量UV-C波長(zhǎng)的UV燈來(lái)起始反應(yīng)。

注意:UV/Visible燈源與反射罩的選用非常重要,由於大部份的使用者對(duì)於發(fā)光源設(shè)備不瞭解,常會(huì)誤用設(shè)備造成接著硬化時(shí),硬化不完全或硬化過(guò)度,或有局部不完全反應(yīng)。

MUSASHIPAINTＵＶ光譜分佈圖

輻射能量從右到左不斷提升。非常低的能量（或是非常長(zhǎng)的波長(zhǎng)）只能構(gòu)使分子旋轉(zhuǎn),而很高的能量（或很短的波長(zhǎng)）能激發(fā)原子內(nèi)層電子運(yùn)動(dòng)。我們通常採(cǎi)用可見(jiàn)光,UVA和UVB輻射來(lái)固化。這部分光譜能激發(fā)外層電子,也就是產(chǎn)生很快的化學(xué)反應(yīng),但仍然可以很安全的使用.MUSASHIPAINT

(4)UV涂料的光合作用

當(dāng)光線(xiàn)穿過(guò)含有光起始劑的UV時(shí),部份特定波長(zhǎng)的光線(xiàn)會(huì)被起始劑吸收,被吸收的能量有下列的關(guān)係式：A＝εlC（Beer-Lambertlaw）,其中A稱(chēng)為Absorbance,值愈大表示有較大的吸收,它也可以表示為A＝log,其中Io是光未被吸收前之lightintensity,而It為光穿過(guò)UV後剩下之lightintensity。l為UV厚度,C是光起始劑的濃度,而ε則為molarextinctioncoefficient。ε值是每一個(gè)光起始劑的特性吸收值,ε值愈大,表示該光起始劑對(duì)該特定波長(zhǎng)光的吸收能力愈強(qiáng)。Beer-Lambertlaw顯示的意義為,光線(xiàn)穿過(guò)UV層其光能量就逐漸減少,使得為每一層UV其光起始劑被激發(fā)引起的反應(yīng)性自由基或陽(yáng)離子基也逐漸變小,所以理論上每一層的硬化程度不一,物性也不一樣。這也是為什麼UV/Visible厚度不能太厚的原因。一般厚度最好不要超過(guò)0.5㎝。若為特定需要必須使用較厚涂膜,在配方調(diào)配上就要做些調(diào)整,同時(shí)燈源要能配合。

MUSASHIPAINTＵＶ聚合反應(yīng)變化11.固化前的UV

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22.UV光激發(fā)光起始劑，使其生成自由基

33.聚合鍵開(kāi)始生長(zhǎng)樹(shù)旨被吸引到自由基上，形成新的自由基

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4.反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,

這就是所謂的聚合反應(yīng)

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5.UV完全固化形成強(qiáng)而有力的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)膜,這就是優(yōu)越的的UV抗耐結(jié)構(gòu)

MUSASHIPAINT第四章

UV的四大注意事項(xiàng)1.照射時(shí)間：隨著照光時(shí)間的增加,UV物性（如物性,附著力）因硬化反應(yīng)生成而逐漸變高。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,因照光引起的分子老化或體積過(guò)度收縮,UV物性變差。所以使用上要特別注意,照光時(shí)間不能過(guò)短,但過(guò)長(zhǎng)也不好。

2.瞭解被涂裝材質(zhì)：被涂裝材質(zhì)之表面清潔(如油漬,水漬…等)、表面粗糙度、以及底漆乾燥度,都會(huì)影響UV附著能力。除了表面性質(zhì)外,素材材質(zhì)也很重要,部份塑膠材料常加入抗紫外線(xiàn)吸收劑,以增加塑膠的抗老化性,但添加劑在某種程度下會(huì)被UV光吸收,造成UV硬化不良或甚至沒(méi)有硬化。

MUSASHIPAINT3.瞭解使用之UV配方特性：在UV系統(tǒng)中厚度是一個(gè)重要的變數(shù),有時(shí)同材質(zhì)的噴涂,會(huì)有不同之結(jié)果。因UV在調(diào)配適用于不同厚度時(shí)的配方常不太一樣,有時(shí)候適用於較薄厚度的產(chǎn)品,不能用於較厚之接著,反之亦同。

4.光能量的量測(cè)：

UV燈在使用中除了放出的能量會(huì)逐漸降低外,也有可能因燈泡表面污染,以及反射罩表面被異物或揮發(fā)性單體污染而降低能量輸出。不明的原因也可能使光的能量再現(xiàn)性不佳。為了確保硬化條件的均一性,應(yīng)隨時(shí)以光能量量測(cè)儀（Radiometer）量測(cè),量測(cè)儀的校正也應(yīng)以半年一次為佳。

MUSASHIPAINT第五章

UV噴涂後常出現(xiàn)的狀況:

一.流掛:流掛現(xiàn)像是在噴塗後烘烤均化階段最容易出現(xiàn)的一類(lèi)弊病，在垂直塗裝中最易流掛，它的形狀像小水珠一樣沿著邊角垂直流淌，形成的表面缺陷。

@原因分析:

原漆的粘度太低、工件離噴槍距離太近塗膜過(guò)厚，線(xiàn)速度太慢是造成流掛的主要原因。

@解決方法:

提高塗裝粘度、增加固含量，提高溶劑揮發(fā)速度：調(diào)整噴槍距離和出油量、調(diào)整線(xiàn)速度、降低塗裝膜厚和烘烤溫度.MUSASHIPAINT二.針孔:面漆上的氣泡形如麻點(diǎn)、中間有小孔、象針紮一樣密密麻麻的凹于塗層表面。

@原因分析:

面漆噴得太厚(特別是施工粘度偏高，更易造成面漆噴得太厚),氣溫急劇下降,助劑、或溶劑配比不合理是造成針孔的主要原因。)

@解決方法:增加原油比例以降低粘度，降低塗裝膜厚,提高紅外流平溫度或者給UV漆加熱,放慢UV流水線(xiàn)速度都可以解決針孔問(wèn)題.

MUSASHIPAINT三.霧光：高光UV面漆固化後有一層像霧一樣的表面缺陷，這種問(wèn)題在單液黑底上最容易出現(xiàn)。@原因分析:

1、溶劑揮發(fā)太快、溫度和濕度偏高是造成霧光的主要原因，溶劑揮發(fā)太快使UV表面吸水、油水不混容.如果UV漆溶解力太強(qiáng)或底漆耐溶劑性偏差，底漆未乾透，也易使UV漆咬底漆，也容易造成失光．@解決方法:1、調(diào)整溶劑揮發(fā)速率。

2、將底漆烘乾且適當(dāng)降低塗膜厚度，使底漆在短時(shí)間烘烤時(shí)相對(duì)會(huì)乾得透一點(diǎn)！

MUSASHIPAINT四.魚(yú)眼：

魚(yú)眼又稱(chēng)凹陷，它一般呈現(xiàn)出圓形凹痕、邊緣凸起、看上去就像魚(yú)的眼睛。@原因分析:

工件表面和環(huán)境不乾淨(jìng)，壓縮空氣不乾淨(jìng)所造成。@解決方法:

重新清潔待塗裝的工件和環(huán)境、檢查壓縮空氣過(guò)濾系統(tǒng)是否正常。

MUSASHIPAINT第六章UV八大問(wèn)題解決方案:一.附著力不佳：

@可能原因:

底漆硬度高,塗裝後放置時(shí)間太長(zhǎng),乾得太透；鋁粉漆的鋁粉含量偏高都是影響層間附著力的重要因素。@解決方案:1、調(diào)整底漆的硬度，提高底漆烘烤溫度延長(zhǎng)烘烤時(shí)間。鋁粉含量要控制在合理的範(fàn)圍。2、調(diào)整溶劑的溶解力和揮發(fā)速率,調(diào)整膜厚和UV燈功率。

MUSASHIPAINT二.硬度@可能原因:

1、底漆硬度和塗膜厚度太厚，單體官能度越高硬度越高體積收縮越大，厚塗時(shí)附著力越差。

2、UV固化轉(zhuǎn)化率要求UV固化時(shí)能量小於500mj/cm2或大於1000mj/cm2。

3、UV線(xiàn)紅外流平溫度和時(shí)間不足(稀釋劑未揮發(fā))、UV曝光能量過(guò)高或低以及乾噴底漆方式。@解決方案:

1、整底漆硬度或烘烤時(shí)間縮短。

2、增加塗膜厚度,控制在30-40um。

3、增加UV燈光強(qiáng)度，但不宜太高，否則官能團(tuán)太多，交聯(lián)點(diǎn)太多，體積收縮太大，厚塗時(shí)附著力會(huì)變差!!

4、調(diào)整紅外流平溫度和時(shí)間，使UV漆中溶劑在紅外流平時(shí)要充分釋放後再進(jìn)行紫外光固化，但紅外流平溫度過(guò)高或時(shí)間太長(zhǎng)也會(huì)造成UV漆咬底漆而降低整個(gè)塗層硬度。

MUSASHIPAINT三.針孔和麻點(diǎn)的形成@外界可能因素:

環(huán)境中灰塵太多；

物件表面沒(méi)有處理乾淨(jìng)(灰塵、油污、靜電等)；

底漆塗裝工藝缺陷、細(xì)度不夠或反粗。

@塗裝可能因素:

UV過(guò)濾不乾淨(jìng)或塗裝時(shí)的濕潤(rùn)舖展性不夠(銀粉及珍珠最容易出現(xiàn))，易形成局部團(tuán)聚，導(dǎo)致麻點(diǎn)產(chǎn)生.

噴塗粘度過(guò)高,一次塗膜太厚引起的針孔，底面的微小氣泡上升而沒(méi)有破裂.@解決方案:

1、檢驗(yàn)噴房?jī)?nèi)的落塵量

2、素材除油除靜電

3、銀粉漆控制在30微米以下，平衡底漆的膜厚、平整性和遮蓋力.

4、控制稀釋劑的溶解力和揮發(fā)速度，做到溶解力、揮發(fā)速率和咬底性的三方

MUSASHIPAINT四.塗膜發(fā)白:@可能原因:

1、固化塗裝環(huán)境溼度太高，曝光時(shí)表面凝結(jié)有水份。

2、底漆線(xiàn)溫度太高，底漆線(xiàn)稀釋劑揮發(fā)太快，揮發(fā)時(shí)水份落在底漆表面而泛白。@解決方案:

1、塗裝環(huán)境的溼度盡量控制在不高於80%；應(yīng)在40%-70%，溫度20℃-30℃。

2、降低溶劑的揮發(fā)速度，降低塗膜厚度。

MUSASHIPAINT五.縮孔:@形成原因與分析:

1、被塗物表面有油污或表面有蠟和灰塵，塗裝時(shí)局部表面張力過(guò)低容易產(chǎn)生縮孔。

2、塗裝時(shí)空壓機(jī)有油或水混進(jìn)了油漆中，引起縮孔。

3、塗料的表面張力過(guò)高，被塗物的表面能過(guò)低在塗裝時(shí)也容易引起縮孔。@解決方案:

1、檢查空壓機(jī)中的油水是否長(zhǎng)時(shí)間未放。

2、檢查油水過(guò)濾系統(tǒng)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，最好加裝空氣乾燥過(guò)濾器。

3、塗裝前用IPA清潔被塗物的表面，除去表面油質(zhì)，蠟和其他污漬。