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技術配方 Case

不透明紫外光固化塗料開拓新市場

日期: 2017-11-24
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經濟性得到改善,色彩和效果種類繁多,與各種基材相容,環保性能好…憑借這些優勢,100%固體分紫外光固化塗料為今天的加工行業展現了一番新天地。

    當Roy Krohn試圖開發一種紫外光固化導電油墨時,他知道他走在了時代的前麵。他隻是不知道自己領先了多少。今天,Allied PhotoChemical有限公司的奠基人開始真正掌握了自1996年公司成立以來紫外光固化領域的發展。

    過去幾十年來,環保規定和安全要求對傳統溶劑型油墨和塗料的製造地點、內容、方式、時間和企業提出了各種各樣的限製。雖然早期的紫外光混雜(熱和紫外光)陽離子固化體係帶來了滿意的結果,但沒有哪種單項技術能夠滿足多種多樣的加工需要。實際上,或許從來也不會有某一個萬應良方能夠使這一奢望變成現實。

但是,近年來在原材料、產品配方和製造工藝等方麵取得的進展,催生了一些能夠解決大部分環境和安全問題的重大產品創新。Krohn領軍的100%固體分紫外光固化產品,就是其中之一。憑借著經濟性得到改善、色彩和效果種類繁多、與各種基材相容、環保性能好等一係列優點,100%固體分紫外光固化產品為今天的加工行業展現了一番新天地。


什麽是“真正的100%固體分紫外光固化產品”?

從技術上來說,100%固體分紫外光固化產品是一種非牛頓型流體,比如乳劑或者膠狀懸浮體,它們完全由固體組成,暴露在一定波長的光下會發生聚合反應。作為油墨或者塗料而使用時,百分之百的成分固化成印跡或塗膜。與固化時多達50%的成分揮發掉的溶劑型產品不同,100%固體分紫外光固化產品根本沒有蒸發損失。

對於一種給定的100%固體分紫外光固化產品,它的物理性質,如流變性、使用方便性、塗裝性和美觀性等,與溶劑型產品相類似。“真正的100%固體分紫外光固化產品”的自由基與100%固體分陽離子光固化產品在固化機理和有機揮發分含量上是不同的。100%固體分陽離子體係可以含有多達5%的有機揮發分和/或溶劑以增加流動性和附著力,而且大多數紫外光混雜固化技術會在更為嚴格的溫度條件下產生中間產物或分解產物,比如乙醛、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己內酰胺、異氰酸酯等。自由基產品不含有機揮發分,即使在更為嚴格的條件下(比如180oC烘烤測試)也不產生有害大氣汙染物(HAP)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)。100%固體分紫外光固化自由基產品的主要優點包括:

●改善了經濟性;

●提高了加工質量;

●節能;

●環保;

●輕鬆達到環境標準。



經濟優勢

大多數聚合物加工工藝的第一步是預處理。比如,波紋塑料板印刷通常需要一個corona預處理或火焰預處理步驟,在固化前先將少量的一些典型石化產品轉化成100%固體分紫外光固化產品,從而提高這些產品的總體質量。現在,真正的100%固體分紫外光固化產品能夠減少、甚至有可能消除第一步的預處理。

另外,不需要通過加熱來促進固化反應以獲得最終塗膜。對於使用溶劑型體係的加工操作來說,塗料的幹燥或者固化一般是工作進度和效率的限製因素。即使其他環節能夠在幾分鍾甚至幾秒鍾內完成,而固化卻往往需要幾個小時。時間的成本不容忽視,而且還有大型固化爐占地的成本,小心搬運、額外的工具、能源和其他相關成本,比如在製品成本,等等。而對於100%固體分紫外光固化自由基來說,充分的紫外光照射就能激發聚合(固化)工藝的催化劑。固化幾乎是瞬間發生的,紫外光固化爐的尺寸與生產線的速度或能力沒有直接關係。結果,使用100%固體分紫外光固化自由基產品的企業能夠節省搬運成本,降低能耗,縮短加工時間,提高產量,而且無需占用大量寶貴的場地。一項專門的分析表明,從100%固體分加熱固化改為100%固體分紫外光固化,僅僅是電能一項,每年就可以節省超過25萬美元。

100%固體分紫外光固化自由基產品的單位成本是另一個重要指標。人們熟悉的傳統溶劑型金屬塗料,在40% - 60%固體分時每加侖的價格一般在55美元到85美元之間。相比之下,100%固體分紫外光固化自由基產品的典型價格為每加侖70美元 - 120美元,但它能夠形成1,600平方英尺1密爾厚度的(幹)塗膜,覆蓋能力幾乎是溶劑型塗料的2倍。100%固體分紫外光固化自由基產品的塗膜厚度一般較薄,但具有與溶劑型塗膜相同的性能。再加上提高工作效率和降低能耗帶來的成本節約,100%固體分紫外光固化自由基產品具有明顯的經濟優勢。



設計靈活性


首先推出的100%固體分紫外光固化自由基產品是紫外光固化導電油墨和紫外光固化電介質。如今,這些產品被廣泛應用在薄膜開關、電池、醫療器械和其他許多方麵。還開發出了一種Teflon ®基(PTFE型)100%固體分紫外光固化幹膜潤滑劑,廣泛應用在從加工工具凹槽到專用醫療產品潤滑劑等各個方麵。

開發工作的下一步推出了100%固體分紫外光固化透明塗料,它已經在從建築塗料到預製木屋的多個領域得到應用。透明塗料也被用作2002年初推出的不透明紫外光固化彩色塗料的基礎材料。其他的進展還包括具有特殊色彩和效果的產品,比如銀色油墨和電熒光產品。

盡管紫外光固化技術已經在許多領域得到長期應用,比如木器清漆,汽車前燈、CD和DVD塗料等,而100%固體分紫外光固化自由基產品提高了的設計靈活性進一步擴大了該技術在傳統領域的應用,比如金屬直接塗裝和戶外塗裝。產品也在一些非傳統領域得到了推廣,例如,Oryon技術公司在其新型ElastoliteTM柔性E-L(電致發光)顯示器上使用了100%固體分紫外光固化自由基體係,這種電致發光技術已經由Lands' End公司用在了以Cool BlueTM為商標的背包上。這種背包發出的光可以在1,000英尺以外的距離上看到,目的是保護黎明或者黃昏步行上學或放學的孩子們。100%固體分紫外光固化自由基體係的其他創新性應用正在推進中。


拓寬紫外光產品市場


除了紫外光固化塗料的功能不斷增加,還有幾個方麵也對拓寬紫外光產品市場發揮著重要作用。聯合光化學公司將這些方麵歸納為ROIE概念,即投資與環境回報。

為了在如今的市場上保持競爭力,生產線速度必須提高,塗料固化時間必須縮短,加工工藝需要占用的場地麵積、在製品的數量、能源消耗等都必須減少。另外,現代工藝不應當產生VOC、HAP、NVP等排放,應當盡可能減少申報的需要。100%固體分紫外光固化自由基體係能夠幫助加工行業。


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