在工業涂裝領域,紫外線(UV)固化技術因其高效、環保的特性而被廣泛應用。在客戶現場,UV固化通常采用高壓汞燈,也稱為中壓汞燈,其UV發射光譜主要集中在260至360納米之間。這種燈管的能量分布中,大約35%為UV能量,其余則為可見光和紅外能量。不同波長的光源對漆膜固化的影響各異,短波長光源有利于漆膜表層的固化,而長波長光源則有助于漆膜深層的固化。
在UV固化過程中,光源的選擇至關重要。例如,260至360納米的光源因其波長短,穿透性較差,能夠有效地促進漆膜表層的固化。而350至450納米的鎵燈光源,由于其波長較長,穿透性更強,因此更適合于漆膜深層的固化。對于波長更長的光源,雖然它們不能直接引發UV涂層的聚合反應,但通過提高漆液溫度,可以降低體系粘度,加速分子擴散,從而間接提高UV聚合程度,特別是表層的交聯致密度。
在實際應用中,這一理論適用于涂布量為15至30克/平方米的底漆涂層。對于底漆而言,適當的氧阻聚是有益的,因為它可以確保底漆漆膜表面有剩余的反應基團,以便與后道漆膜進行立體交聯二次反應,增強層間附著。盡管紅外熱能可能增加氧阻聚,但在15至30克/平方米的厚膜涂層中,紅外熱能對漆液分子擴散加速的影響更為顯著,從而提高漆膜交聯程度。
然而,對于單道涂布量在5至7克/平方米左右的薄層涂層(如面漆),過量的紅外能量雖然可以加速漆液的分子擴散,有利于UV交聯,但同時也會削弱薄層漆膜的完整性,加劇氧阻聚現象,導致漆膜交聯密度下降。
現有的UV固化涂料體系主要依賴UV輻照,輔以紅外能量。紅外能量在UV涂料交聯反應初期非常有利,這也是為什么UV涂料在冬季容易固化不良,而在夏季很少發生固化不良的原因。但是,當紅外能量嚴重過量時,雖然UV反應被加速,但也帶來了不良后果。對于UV底漆,我們希望它實現表干,以便砂光,去除地板表面的顆粒,獲得平滑效果。正常UV固化后,UV底漆表面會殘留約10%的可繼續反應的活性基團,以便與后道UV涂層進行進一步的交聯反應,從而實現兩道UV涂層之間的有效附著。
然而,當UV能量不足,紅外能量過剩導致UV交聯反應繼續進行時,交聯反應的程度不再受配方控制,過量的紅外能量會將UV底漆固化后表面本來應保留的10%可繼續反應的活性基團也完全反應了,導致后道的UV涂層和前道的UV底漆之間失去了以化學鍵鍵能為基礎的附著結合,而僅依賴物理滲透,這種滲透附著的強度較低,可能導致后道漆膜在QA測試中被硬幣刮擦時剝離。
因此,在UV固化技術的應用中,必須精確控制光源的波長和能量分布,以及紅外能量的使用,以確保涂層的******固化效果和性能。通過優化這些參數,可以實現高效、高質量的涂裝效果,滿足不同涂層厚度和類型的需求。