UV固化之涂料应用介绍
UV涂料的兴起
UV涂料大约在30年前就开始在工业中使用,当初主要是因为能源危机而发展出的一种较低成本的涂料。在1970年代初期,由于工业界对UV涂料的认知非常贫乏,因此开始没有大量被接受。但随着各种光引发剂的开发,供应商无法再独占市场,UV涂料才逐渐被工业界所接受。
UV的市场需求
逐渐被业界了解与肯定下,UV涂料的需求量开始快速成长。以2008年为例,全球UV涂料需求量超过15万吨,其中北美洲地区即约占8万吨左右,同时其年成长率超过了其他各类树脂的平均成长幅度,属于成长型的产业。也因此最近几年相关的各种研究开发与应用变得多样化,特别是最近几年成长快速的光电行业,虽然其使用量与涂料比起来有如小巫见大巫,仅占约十分之一左右,但其年成长率却是大许多。
UV涂料的光合作用
当紫外线穿过含有光引发剂的UV涂料时,部分特定波长的光线会被引发剂吸收,被吸收的能量有下列的关系:A=ε1C(Beer-Lambert law),其中A称为Absorbance,值越大表示有较大的吸收,它也可以表示为A=log,其中Io是光未被吸收前得光强度,而It为光穿过UV涂料后剩下的光强度。1为UV涂料的厚度,C是光引发剂的浓度,而ε则为molar extinction coefficient。ε值时每一个光引发剂的特性吸收值,ε值越大,表示该光引发剂对这特定波长光的吸收能力越强。Beer-Lambert law表示的意义为,光线穿过UV涂料层其光能量就逐渐减少,使得为每一层UV涂料的光引发剂被激发引起的反应性自由基或阳离子基也在逐渐变小,所以理论上每一层的硬化程度不一,物性也不一样。这也是为什么UV涂料的厚度不能太厚的原因。一般厚度最好不用超过0.5cm。若为特定需要必须使用较厚涂抹,在配方调配上就要做些调整,同时UVLED光源也要能配合好。
UV固化前的四大注意事项
①照射时间
随着UVLED照射时间的增加,UV涂料(如物性,附着力)因固化反应而逐渐变高。但经过一段时间,因照射引起的分子老化或体积过度收缩,UV物性变差。所以使用上要特别注意,UVLED照射时间不能果断,但过长也不好。
②了解被涂装材质
被涂装材质的表面清理(如油渍,水渍……等)、表面粗糙度、以及底漆干燥度,都会影响UV涂料的附着能力。
除了表面性质外,素材材质也很重要,部分塑料材料常加入抗紫外线吸收剂,以增加塑料的抗老化性,但添加剂在某种程度下会被UV光吸收,造成UV固化不良或甚至没有固化。
③了解使用的UV配方特性
在UV固化中厚度是一个重要的变数,有时同种材质的喷涂,会有不同的效果。因为UV涂料在调配适用于不用厚度时的配方常常不同,有时适用于较薄厚度的产品,不能用于较厚,反之亦同。
④光能量的测量
UVLED光源在使用中除了放出的能量会逐渐降低外,也有可能因灯珠表面污染,以及反射罩表面被异物或挥发性涂料污染而降低能量输出。不明的原因也可能时光的能量出现性能不佳。为了确保硬化条件的均一性,应定期检测UVLED照射器的光能量,UVLED检测设备的校正也因以一年一次为佳。
UV涂料喷涂后常会出现的状况,分析及解决办法
① 流挂
流挂现象是在喷涂后UV照射均化阶段最容易初心的一类弊病,在垂直涂装中最易流挂,它的形状像小水珠一样沿着边角垂直流淌,形成的表面缺陷。
◎ 原因分析:
原漆的粘度太低、工件离喷枪距离太近涂抹过厚,产线速度太慢是造成流挂的主要原因。
★ 解决方法:
提高UV涂料粘度、增加固含量,提高溶剂挥发速度,调整喷枪距离和出油量、调整产线速度、降低涂装厚度和照射时间。
UV涂料喷涂后出现流挂现象
② 针孔
面漆上的气泡行如麻点、中间有小孔、像针扎一样密密麻麻的凹于涂层表面。
◎ 原因分析:
面漆喷得太厚(特别是施工粘度偏高,容易造成面漆喷得太厚),气温急剧下降,助剂或溶剂配比不合理是造成针孔的主要原因。
★ 解决方法:
增加原油比例以降低粘度,降低涂装厚度,提高外部温度或者给UV漆加热,放慢UV流水线速度都可以解决针孔问题
③ 雾光
高光UV面漆固化后有一层像雾一样的表面缺陷,这种问题再黑底上最容易出现。
◎ 原因分析:
溶剂挥发太快、温度和湿度偏高是造成雾光的主要原因,容易挥发太快使UV涂料表面吸水、油水不混溶。
如果UV涂料溶解力太强或底漆耐溶性偏差,底漆未干透,也容易UV漆咬底漆,也容易造成失光。
★ 解决方法:
1.调整溶剂挥发速率。
2.将底漆烘干且适当降低涂装厚度,使底漆在短时间照射时相对会干的透一点。
④ 鱼眼
鱼眼又称凹陷,它一般呈现出圆形凹痕、边缘凸起、看上去就像鱼的眼镜。
◎ 原因分析:
工件表面和环境不干净,压缩空气不干净所造成。
★ 解决方法:
重新清洁待涂装的工件和环境、检查 压缩空气过滤系统是否正常。
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