UV涂料應用知識與應用

UV知識與應用

第一章

ＵＶ的興起

紫外線硬化型涂料大約在30年前就開始在工業(yè)界使用,當初主要是因應能源危機而發(fā)展出的一種較低成本的涂料。在1970年代初期,由于工業(yè)界對紫外線硬化型涂料的知識非常貧乏,因此開始沒有大量被接受。但隨著各種光起始劑的開發(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逐漸增多,供應商無法再寡占市場,紫外線硬化型涂料才漸漸被工業(yè)界所接受。MUSASHIPAINT

第二章

ＵＶ的市場需求逐漸被業(yè)界瞭解與肯定下，紫外線硬化型塗料的需求量開始快速成長。以2008年為例，全球UV／Visible硬化型塗料需求量超過15萬公噸，其中北美洲地區(qū)即約占8萬公噸左右。同時其年成長率超過其他各類樹脂之平均成長幅度，屬成長型的產業(yè)。也因此如此最近幾年相關的各種研究開發(fā)與應用就變得多樣化，特別是最近幾年成長快速的光電行業(yè)，雖然其使用量與塗料比起來有如小巫見大巫，僅占約十分之一左右，但其年成長率卻是大許多。MUSASHIPAINT第三章

（１）何謂UV固化

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

UV/Visible光被光起始劑吸收，造成光起始劑引發(fā)產生自由基或陽離子反應基，這些具有高度反應性的自由基或陽離子基，與組成內的壓克力單體或環(huán)氧基單體以及相對應的寡聚物進行鏈延長反應。由於自由基反應或陽離子基反應的反應性非?？欤趲酌胫翈追昼妰确磻锞屯瓿煞磻?，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,其能量與波長成反比,UV-C的波長在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波長的UV燈來起始反應。

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於發(fā)光源設備不瞭解,常會誤用設備造成接著硬化時,硬化不完全或硬化過度,或有局部不完全反應。

MUSASHIPAINTＵＶ光譜分佈圖

輻射能量從右到左不斷提升。非常低的能量（或是非常長的波長）只能構使分子旋轉,而很高的能量（或很短的波長）能激發(fā)原子內層電子運動。我們通常採用可見光,UVA和UVB輻射來固化。這部分光譜能激發(fā)外層電子,也就是產生很快的化學反應,但仍然可以很安全的使用.MUSASHIPAINT

(4)UV涂料的光合作用

當光線穿過含有光起始劑的UV時,部份特定波長的光線會被起始劑吸收,被吸收的能量有下列的關係式：A＝εlC（Beer-Lambertlaw）,其中A稱為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值是每一個光起始劑的特性吸收值,ε值愈大,表示該光起始劑對該特定波長光的吸收能力愈強。Beer-Lambertlaw顯示的意義為,光線穿過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)引起的反應性自由基或陽離子基也逐漸變小,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0.5㎝。若為特定需要必須使用較厚涂膜,在配方調配上就要做些調整,同時燈源要能配合。

MUSASHIPAINTＵＶ聚合反應變化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.聚合鍵開始生長樹旨被吸引到自由基上，形成新的自由基

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4.反應繼續(xù)進行,

這就是所謂的聚合反應

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5.UV完全固化形成強而有力的立體網狀結構膜,這就是優(yōu)越的的UV抗耐結構

MUSASHIPAINT第四章

UV的四大注意事項1.照射時間：隨著照光時間的增加,UV物性（如物性,附著力）因硬化反應生成而逐漸變高。但經過一段時間,因照光引起的分子老化或體積過度收縮,UV物性變差。所以使用上要特別注意,照光時間不能過短,但過長也不好。

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

MUSASHIPAINT3.瞭解使用之UV配方特性：在UV系統(tǒng)中厚度是一個重要的變數,有時同材質的噴涂,會有不同之結果。因UV在調配適用于不同厚度時的配方常不太一樣,有時候適用於較薄厚度的產品,不能用於較厚之接著,反之亦同。

4.光能量的量測：

UV燈在使用中除了放出的能量會逐漸降低外,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性不佳。為了確保硬化條件的均一性,應隨時以光能量量測儀（Radiometer）量測,量測儀的校正也應以半年一次為佳。

MUSASHIPAINT第五章

UV噴涂後常出現的狀況:

一.流掛:流掛現像是在噴塗後烘烤均化階段最容易出現的一類弊病，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厚，線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：調整噴槍距離和出油量、調整線速度、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、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流水線速度都可以解決針孔問題.

MUSASHIPAINT三.霧光：高光UV面漆固化後有一層像霧一樣的表面缺陷，這種問題在單液黑底上最容易出現。@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、調整溶劑揮發(fā)速率。

2、將底漆烘乾且適當降低塗膜厚度，使底漆在短時間烘烤時相對會乾得透一點！

MUSASHIPAINT四.魚眼：

魚眼又稱凹陷，它一般呈現出圓形凹痕、邊緣凸起、看上去就像魚的眼睛。@原因分析:

工件表面和環(huán)境不乾淨，壓縮空氣不乾淨所造成。@解決方法:

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

MUSASHIPAINT第六章UV八大問題解決方案:一.附著力不佳：

@可能原因:

底漆硬度高,塗裝後放置時間太長,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、調整底漆的硬度，提高底漆烘烤溫度延長烘烤時間。鋁粉含量要控制在合理的範圍。2、調整溶劑的溶解力和揮發(fā)速率,調整膜厚和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，厚塗時附著力越差。

2、UV固化轉化率要求UV固化時能量小於500mj/cm2或大於1000mj/cm2。

3、UV線紅外流平溫度和時間不足(稀釋劑未揮發(fā))、UV曝光能量過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間縮短。

2、增加塗膜厚度,控制在30-40um。

3、增加UV燈光強度，但不宜太高，否則官能團太多，交聯(lián)點太多，體積收縮太大，厚塗時附著力會變差!!

4、調整紅外流平溫度和時間，使UV漆中溶劑在紅外流平時要充分釋放後再進行紫外光固化，但紅外流平溫度過高或時間太長也會造成UV漆咬底漆而降低整個塗層硬度。

MUSASHIPAINT三.針孔和麻點的形成@外界可能因素:

環(huán)境中灰塵太多；

物件表面沒有處理乾淨(灰塵、油污、靜電等)；

底漆塗裝工藝缺陷、細度不夠或反粗。

@塗裝可能因素:

UV過濾不乾淨或塗裝時的濕潤舖展性不夠(銀粉及珍珠最容易出現)，易形成局部團聚，導致麻點產生.

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

1、檢驗噴房內的落塵量

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，曝光時表面凝結有水份。

2、底漆線溫度太高，底漆線稀釋劑揮發(fā)太快，揮發(fā)時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，塗裝時局部表面張力過低容易產生縮孔。

2、塗裝時空壓機有油或水混進了油漆中，引起縮孔。

3、塗料的表面張力過高，被塗物的表面能過低在塗裝時也容易引起縮孔。@解決方案:

1、檢查空壓機中的油水是否長時間未放。

2、檢查油水過濾系統(tǒng)是否運轉正常，最好加裝空氣乾燥過濾器。

3、塗裝前用IPA清潔被塗物的表面，除去表面油質，蠟和其他污漬。