紫外光固化涂料基础知识介绍

涂料、密封剂和粘合剂业务单元
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两种反射器的示意图
抛物面形 椭圆形
反射器的作用是提高光源的使用率，使绝大部分的光能都能达到被辐照物， 同时还具有使光束聚焦或均匀分布的功能
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Wood Plastic Lithography Dry Film Wet Film LPSM
Metal
I.C. Coatings P.
Acrylate Monomer Epoxy Acrylate Urethane Acrylate Polyester Acrylate Polyether Acrylate Others
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Reduction of properties
with increased amount of reactive thinner, e.g. abrasion resistance
5000
Grit feeder
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氧阻聚影响
130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
L 89 29 S L 20 22 S L 08 23 S L 58 22 S 65 8/1 66 22 99 10 29 22 S 22 2 21 L S S L L LS LS
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4 紫外光固化涂料的基本组成
配方 o 低聚物 o 活性稀释剂（单体） o 光引发剂 o 添加剂 o 填料/颜料 作用 o 提供漆膜基本物性 o 用于调节涂料黏度 o 产生引发聚合的自由基 o 调节涂料附着，流平等性能 o 调节漆膜色彩与打磨等性能
drying by heat
seconds/ milliseconds
electromagnetic radiation
UV- or electronbeam curing
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Application
o 光源的分类 o 辐照装置
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1 光谱能量分布
X射线
UV-A UV-A 用于较厚漆膜的固化。 用于较厚漆膜的固化。
UV-B UV-B 支持并保持引发反应，由于波长较 支持并保持引发反应，由于波长较 长可确保较好的固化效果。 长可确保较好的固化效果。 UV-C UV-C 在印刷油墨聚合作用过程中可见， 在印刷油墨聚合作用过程中可见， 在完全固化后消失不见。 在完全固化后消失不见。
normal air
0.5 % oxygene
1 UV lamp, mercury , 80 W / cm
Formulation FWO 3541: resin as supplied, diluted with HDDA. Ratio resin/ reactive thinner 1:1, 3 % Irgacure 184
200nm
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2光源和辐照装置
光源分类： 汞弧灯 无极灯
在光固化体系中，化学反应所需要的能量来自于光源。 光源的种类必须与光化学反应所需波长匹配。
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紫外光固化涂料的特点
局限性：
– 3D适宜性限制 – – – – – 无法在阴影区进行固化 缺乏柔韧性 固化时会产生收缩 对于一些基材附着困难 某些原材料具有刺激性/光敏性
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3 紫Βιβλιοθήκη Baidu光固化涂料的特点
优点：
– 固化极其快速（按秒计）- 产率高 – – – – 固化单位小 不需要热烘烤 (所需能量少) 应用范围广 (喷射、流动、切割、滚压、旋压) 配方范围广(100%的固体、水性、高固化) - “绿色技 术” – 单组分体系 (无需考虑使用期限) – 性能卓越
HO R N=C=O N=C=O R O O O R O Polyacrylate Polyacrylate RT-150°C R O O NH NH O O R O R O O O Polyacrylate Polyacrylate
+
HO
Polyisocyanate
Polyacrylate
Polyurethane
陶瓷绝缘
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无极灯的通用标准
• 微波激活 • 多灯管的输出功率可达每英寸600瓦 – 与长度无关 • 标准设计: 6” and 10” 宽 • 灯管的使用寿命: 保证达到 8000 小时 • 可快速启动，关灯后可立即从新启动 • 光谱分布范围广，可更好的配合光化 学反应 • 超长时间工作输出功率稳定 • 超长时间工作输出波长稳定
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二 紫外光固化涂料
o 紫外光固化机理 o 氧阻聚影响 o 紫外光固化涂料特点 o 紫外光固化涂料的基本组成
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紫外线固化步骤
+
紫外辐 射
不饱和丙烯酸树脂
光引发剂
紫外辐射激发光引发剂， 自由基随时可打开丙烯酸双建
Fusion 公司无极灯
Fusion针对光固化需求，开发了不同发射光谱的无极灯
辐 射 输 出 － 瓦 特 特 瓦 － 出 输 射 辐
波长（nm）
波长（nm）
辐 射 输 出 － 瓦 特 特 瓦 － 出 输 射
辐
波长（nm）
波长（nm）
D-Bulb = iron Q-Bulb = iridium
H-Bulb = mercury V-Bulb = gallium
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内容简介
一 光化学基础 二 紫外光固化涂料
光谱能量分布 光源和辐照装置 紫外光固化机理 氧阻聚影响 紫外光固化涂料特点 紫外光固化涂料的基本组成
三 紫外光固化原材料
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一
光化学基础
1 光谱能量分布 2 光源和辐照装置
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中压汞灯 105Pa
365nm 313nm 303nm
1000-1500h
高压汞灯 105--106Pa
提供最强的紫 75-100h 外和可见光
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中压汞灯结构图
钨电极 钼连接片 汞 惰性气体
石英管 接线端
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Global Coatings’ Trend (in kt)
Coatings (%) Low N.V. High N.V. Electrophoresis Waterborne Powder UV cure 1995 39.5 12.5 8.5 14 8 3.5 2000 30.5 12 10 16 12 4.5 2005 15 10 15.5 19.9 17.5 6.5 2010 7 8.5 17 22.5 20 7.5 Increasings -82 -32 100 61 150 114
•
•
自由基
分子相互键合
聚合作用
完成
n
硬 化树脂 拜耳材料科技
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UV-Systems based on Urethane acrylates
Comparison to 2K-PUR Systems
1) Thermal Curing
NC PU 1K SB PU 2K SB UP-UV UA (a) UA (b) PU 2K WB PUD-UV WB
0 20 40 60 80 100 120
45 62 94 100
66
81 129
134
140
Price/ soilds of 120 g/m2
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微波激发的无极灯泡
磁电管 磁电管散热片 波导 冷却孔
天线
耦合
反射镜 灯泡
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屏幕
后向反射镜
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• • • •
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汞弧灯的分类
汞蒸气压力 主要发射波长 低压汞灯 10--100Pa 185nm 254nm 使用寿命 200-400h 特点 功率较小，发射波 长很短，易产生臭 氧，污染环境，在 光固化中较少使用 发射的谱线波长范 围较宽并有重叠， 使用寿命较长，目 前广泛使用中 电极与灯管工作温 度很高，需要不断 冷却， 使用寿命短
N.V. : non volatile Source: a chinese coatings magazine (2002)
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Cost Benchmark (rough estimation)
Coatings systems in industrial furniture production
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汞弧灯的通用标准
汞蒸气压为1 至 2个大气 常用的起始气体为氩气 钍电子发射材料 灯的输出功率达到每英寸800瓦 – (瓦特/英寸 x 1/长度) • 通常灯管长度为90英寸 • 灯的使用寿命: 保证1000小时 • 汞 (Hg)光谱分布图 – 可以附加灯管
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Cycles / 100 µm Grit feeder, load 10 N / wheel
4,900
4500
4000
3500
3000
2,800
2500
2000
Form supplied
75
60 50 Desmolux UA LS 2989 basis resin % b.w.
Application viscosity ca. 2000 mPas
2) UV Curing
R
O
O NH NH
R
O O O UV R
O
O NH NH
R
O O O
Polyacrylate
O
O
R
O
O
O
R
O
Polyacrylate
Urethanacrylate
Polyurethane
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40
涂料、密封剂和粘合剂业务单元
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Desmolux U100 in combination with LS 2265
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Wendy Yu 2007/09
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Drying / Curing of Coatings
days / hours
outdoor temperature
decorative paint
hours / minutes
1 h roomtemperatur up to 15 min. 180°C
PCB R. LCD
Color Filter
OPV DVD bonding Electronics Glass
UV raw materials:
Adhesive
Screen print
Inks Others
Optical Fiber Ink Jet Printing ……….. Flexo Gravure Offset Ink