UV基本知识解读.pdf

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1、第一章UV 涂料 第一节简介 一、 涂料的定义 一般而言，涂料就是能涂覆在被涂物件表面，并能形成牢固附着的涂 膜的材料，它即可以是无机的，也可以是有机的。有机高分子涂料是涂料 的主要品种。涂料俗称油漆。 UV 涂料是指采用紫外光辐射固化的树脂涂料，即利用紫外光作固化能 源，在常温下快速交联成膜的高分子树脂涂料。 二、 UV 涂料的基本组成 UV 涂料主要由四个部分组成， 即以可紫外光固化的合成树脂 （又称低 聚物或预聚物）为基础，加入特定的活性稀释剂（又称活性稀释单体）、光 引发剂（又称光敏剂）和多种添加剂（助剂）配制而成。 各组分的功能是： 光引发剂吸收 UV 能量，引发聚合； 合成树脂涂料

2、的主体，决定着固化后涂层的主要性能； 单体调整涂料的粘度，并参与固化反应，影响涂层的性能； 添加剂不同添加剂起不同作用，如颜料、稳定剂、消泡剂、流 平剂等。 三、 UV 涂料固化机理 涂料中的光引发剂在UV 辐射下，吸收 UV 能量发生激活，导致分子 断裂成自由基或阳离子， 从而引发涂料中含不饱和双键物质的化学反应（主 要是各类聚合反应），形成固化了的体型结构。 四、 UV 固化的优势和局限性 1、优势 （1）速率快，有利于流水线生产 液态的涂料最快可在0.050.1S的时间内固化， 较之传统的 须几小时甚至几天才能固化的热固化工艺，大大提高了生产效 率，节省了半成品堆放空间，满足了自动化生产

3、的要求。此外， 由于是常温固化，可避免热敏基材因高温可能受到的损伤。 （2）费用低 UV 固化耗能小， 同时 UV 涂料固含量高， 使得材料实际消 耗量大幅度减少； 此外，UV 固化设备投资相对低， 厂房占地少。 （3）污染小 UV 涂料基本不含 VOC（挥发性有机物），对环境友好，施 工现场不易产生火灾或爆炸等事故。 （4）涂层性能优异 涂层是通过化学交联反应形成三维网状结构的膜，因而综 合性能优异。 2、层限性 （1）固化面受限制 光是直线传播，所以需固化面以平面和微凸面为宜，而可 能产生光阴影的凹面和多维表面难以一次固化或固化困难。 （2）涂装工艺难度大 UV 涂料表面能大， 对基材润湿

4、相对较差， 另外由于 UV 固 化是瞬间产生，涂层内应力大，使涂层间的附着力差，还有由 于速率快，涂料消泡、流平时间短，易产生表面缺陷。 （3）颜色影响固化 由颜料对 UV 的吸收、散射、反射而抑制了UV 固化，所以 目前 UV 涂料以清漆为主。 五、 UV 涂料的应用领域 1、木材涂装 填充腻子、表面涂层、装饰纸贴面的涂层； 2、纸张、印刷品加工 3、塑料涂装 PVC 地板表面耐磨涂层、有机玻璃板、聚碳酸脂板材表面增硬涂层、 真空镀镆底面处理。 4、金属涂装 防锈涂层、干法电镀涂层、金属制品的装饰涂层。 5、光导纤维的增强涂层 第二节 UV 涂料各项性能及其影响因素 一、UV 涂料（湿态）性

5、能及影响因素 1、粘度 粘度指涂料在外力（压力、重力、剪切力）作用下，其分子间相互作 用而产生阻碍分子间相对运动的能力，即涂料流动的阻力。直观感觉是涂 料的“稀”、 “浓”程度。不同的用途和不同的施工方法需要不同粘度的涂 料。调节 UV 涂料粘度的主要方法是配方设计中调节树脂和单体的比例。 施工中靠提高温度改变粘度。喷涂漆采用有机稀释剂来调节粘度。粘度试 验按 GB1723-93标准执行。 2、固含量 固含量指涂料中不挥发成份的含量， 即施工后留下成涂膜组分的含量， 表示式为： 固含量100% 对 UV 涂料而言，涂料的粘度与固含量无关。 检验按 GB/T1752-88 进行。 3、 固化速度

6、 （1） 固化速度的概念 涂料由“湿膜”变成“干膜”的过程称为“干燥”或“固化”，固 化的快慢即固化速度。对UV 涂料来说，固化速度是指涂料在一时间 段里，吸收 UV 能量后聚合速度。 （2） 影响固化速度的因素 涂料因素 一般，涂料中光引发剂量越大，树脂比例越大，单体的官能度越 高，即在同样时间里吸收的UV 能量越多，固化速度越快。 UV 灯及灯距离的影响 UV 灯线功率越高， UV 频率段与引发剂吸收频率段越匹配，灯 光与辐射面距离越近，即吸收UV 能量越大，固化速度越快。 涂覆面移动速度的影响 涂覆面吸收 UV 能量与其在灯光下的时间成线性关系。为得到 理想的固化状态，时常以调节涂覆面的

7、输送速度来实现。 4、贮存稳定性 涂料固化后的质量 涂料固化前的质量 贮存稳定性指涂料在密闭桶的贮存过程中粘度有否变化。宏泰UV 涂料通过加速贮存试验， 可以保证在 30以下，避光贮存 6 个月不变质。 检验按 GB/T6753.3-86 标准进行。 5、流平性 流平性指涂料在涂布后，其涂膜由不规则、不平整的表面流展成平 坦而光滑表面的能力。 促使涂膜流展的驱动力是表面张力或表面张力差。 影响流平的因素除涂料本身原因外，提高温度（降低粘度）、增加时间可 以改善流平效果。 6、流挂 流挂指在垂直表面上的湿膜，因重力使其向下流，而形成幕状或褶 皱的漆膜。 二、UV 涂层（干膜）性能及影响因素 1、

8、光泽度 涂层光泽指涂层表面把投射其上的光线向一个方向反射出去的能 力，反射的光量越大，则其光泽越高。 检验按 GB9754-88标准执行。 不同应用领域对光泽度的要求不一样。光泽度首先在配方设计中被 确定，对于哑光类涂料， 调节辐照程度可以一定限度内改变涂层光泽度， 一般规律是， UV 光强越大，光泽度越高； 灯距越小（相当于光强越大）， 光泽度越高。 2、硬度 硬度是指漆膜表面对作用其上的另一硬度较大的物体所表现阻力。铅 笔硬度法是常被采用的检验硬度的方法。检测按GB/T6739-1996 进行。值 得注意的是，检测硬度只能按标准以马口铁板作为基材，而用铅笔在任一 被涂物上测涂层硬度是不科学

9、的，其结果不能做为仲裁依据。 3、附着力 至今还没有对附着力下精确的定义，通俗认为附着力是指涂层与被涂 物表面（包括涂层）结合在一起的牢固程度。 UV 涂料附着力包括 3 个方面内容： （1）与基材之间附着力底漆附着力 一般说来， UV 漆与木材、竹材、 PVC 塑料、某些金属之间可以 形成良好的附着，但由于涂料固化快，为实现附着往往要求对基材进 行前处理，如打磨、去脂、磷化等，才能提高附着的把握性。 （2）与 UV 涂料间附着力 底面漆附着力 UV 漆的层间附着力较差，这是UV 漆的缺点。这是因为UV 涂 料层干膜饱满、光滑、表面能小，不利于湿膜（面漆）的润湿造成的。 解决的方法：一是将底漆

10、打磨粗化；一是控制底漆处于半干状态。 （3）与其它漆种涂层的附着 UV 漆与其它漆种之间的附着更困难，除了采取打磨粗化的办法 外，还使用表面活性剂抛锚剂，来达到附着效果。 （4）附着力的检测方法 附着力测试一般采用划格法，即在实际基材涂膜样板上，按 GB9286-88标准，用刀片（或划格器）划出100 个小方格，对单层漆 来说，划格间距1mm，对多层漆，间距增至mm，然后用透明 胶带粘扯，按方格漆膜落程度来判定级别。 4、柔韧性 柔韧性是涂膜承受弯曲变形的能力。弯曲试验是检验柔韧性的试验方 法之一，按 GB6742-86A 标准进行。 5、抗冲击性 抗冲击性指涂膜承受快速变形而不开裂的能力，按

11、GB/T1732-93 标准 检测。 6、耐热性与耐冷冻性 耐热性与耐冷冻性是指涂层在急热和急冷变化的环境里保持性能 的能力。检验方法是按正常工艺制作涂装样板，然后将其置于80烘 箱中烘烤 72hr，再置于冰箱冷冻室（约20）中冷冻 72hr，取出后 再检查是否有开裂和起泡现象，附着力是否变化。 7、耐磨性 耐磨性是指涂层抗磨损的能力。检验按GB176879（89）标准进 行。 耐磨性与硬度没有直接关系，硬的材料不一定比软的材料耐磨， 如钢材不比橡胶耐磨。耐擦伤性与耐磨有关，磨损深入涂层，擦伤只 及浅表。 8、耐溶剂性、耐老化性、耐盐雾性均可分别按国标进行检测。 第三节UV 固化的毒性问题 一

12、、 UV 固化技术的人身伤害 1、 光源 人如果暴露在波长小于325nm 的 UV 之下，则生理上可能会受到 一些伤害，这些伤害有类似于阳光灼伤的症状。根据对高压汞灯的光 谱分析，其在260nm 有高强度的特征峰，因此要求操作者不直视UV 灯或佩带防紫外线眼镜以保护眼睛。 2、 臭氧 大气中氧气在 200nmUV 作用下可反应生成臭氧， 人体对臭氧的生 理反应包括呼吸道刺激、 疲劳、头痛等症状。 加强 UV 固化机通风及工 作均所的通风可防止臭氧的危害。 二、UV 涂料 UV 涂料中的低聚物和单体都只具有极低的毒性，光引发剂和添加剂一 般也选用较低毒性的，但对皮肤有轻微的刺激性，应尽量避免皮肤

13、的直接 接触，尤其要避免溅入眼睛，偶尔遇到这种情况应立即用 肥皂水清洗。 第四节 储存及安全使用 一、储存 1、保质期 UV 涂料保质期一般为6 个月，超期涂料若未见异常，仍可使用，但 需经过过滤。 2、储存容器和要求 UV 涂料应储存在不透明、深色的容器里，塑料器皿不应是聚苯乙烯 或聚氯乙烯制成。盛装时，不应盛满，而要留下一定空间。 3、储存温度 宏泰 UV 涂料储存温度在30以下。 4、储存环境 UV 涂料应放置在阴凉、干燥、通风、无阳光直射的环境里。 二、安全使用 1、加热 当需加热 UV 涂料使用时，应避免局部过热（70） 。 2、使用 施工场所必须有良好的通风设施。进行喷涂施工时，喷

14、房更应有 独立的通风装置，并且电器要防爆，电路要接地。 第二章UV 涂料的涂装概述 第一节涂布 与其他种类涂料一样， UV 涂料的涂布可以采用多种方法进行， 选择何种方法取决对涂层的要求。宏泰化工涂料的涂布方法及典型案 例大体如下； 淋涂法各类地板面漆 辊涂法各类地板底漆、PVC 板、皮革等 喷涂法本公司产品喷涂法的应用范围最广，门类最多。本身 有压缩空气喷涂、高压无气喷涂和静电喷涂等方法，其中以空气喷涂 占多数。 刷涂法渔竿 甩涂法光盘 浸涂法工艺品 刮涂法丝网印刷 第二节固化 一、UV 光源与 UV 固化 紫外光源对 UV 涂料的固化过程及固化后涂层性能有很大影响： 1、 选择与光引发剂相

15、匹配光谱的UV 灯，可有效提高固化速度； 2、 增加辐射（如减小灯距或放慢输送速度）可增加固化深度； 3、 采用高强 UV 灯，可减少光引发剂用量，从而减轻或避免涂层黄变； 4、 采用短波长高能量UV 灯，可以降低氧的阻聚作用，并提高涂层的 刮痕性。 二、UV 光源 UV 光源种类很多，这里只介绍两种： 1、蒸汽灯 常用的汞蒸汽灯有高压汞灯和金属卤化物灯，其单位弧长的能量 输出称线功率，以W/CM 表示。 2、无极灯 无极灯管内的填充物也是汞或另加添加物，区别在于它不是靠 两电极间高压电弧启动的，而是靠磁控管产生的微波启动灯管的。 三、反射器 反射器的主要功能是使产生的紫外光都能到达辐照目标。

16、 四、UV 灯的保养 1、冷却 UV 灯开启后伴生的热量会使石英管玻璃化，阻碍紫外线的穿透， 缩短使用寿命，因此，需对灯管进行通风冷却。通风冷却还可减 小基材升温，排除臭氧和其他烟气，提高固化效率。 2、减少开启次数 3、其它 保持灯管表面洁净，不损坏灯头密封等。 第三章喷涂施工 第一节喷涂的应用范围及方式 一、喷涂的概念及应用 1、概念 喷涂是将涂料变成（高速气流、变压等手段）微粒（雾化），由喷 涂器射向被涂物表面的过程。 2、应用 平面与非平面工件均可采用喷涂法。喷涂应用的工件有： 塑胶材、 铝天花板、皮革、太阳能反射板、摩托车油箱、电路板、车灯等。喷 涂的缺点是：涂料利用率低，对环境污染

17、大，工作环境要求更严格。 3、注意事项 （1）施工前，应将涂料调至适当粘度； （2）供给喷枪的空气压力一般为0.30.6MPa； （3）喷嘴与物面的距离要适当，空气喷枪以200300mm为宜； （4）喷出漆流的方向应尽量垂直于表面； （5）手工喷涂时，喷枪的移动速度应保持均匀一致； （6）保持喷涂室良好的除尘条件。 二、几种喷涂方式比较 喷涂方式很多，常见的三种喷涂方式比较见表： 喷涂方式 比较内容 压缩空气喷涂高压无气喷涂静电喷涂 雾滴大小（ um）20-50 70-150 不均匀，20-60 占 多 涂料利用率（ %）15-30 24-40 45-75 配置设施及要求 简单、但对压缩 空气

18、质量要求高 设施稍多、对压 缩空气质量要求 低 静 电设 备 费 用 高 第二节喷涂施工主要设备 一、喷枪 选择何种喷枪取决于作业的要求，而口径大小的选择则取决于工件被 涂面的大小，一般是面积大就选大的。 1、 手动空气喷枪 手动空气喷枪的规格、性能等见表： 涂料 供给 方式 按被 涂物 区分 喷雾 方式 涂料喷 嘴口径 /mm 空气用 量 /L.min 吐出量 /mL.min -1 雾宽 /min 条件 重力小型圆形 0.6 45 15 15 0.8 60 30 25 式喷雾1.0 70 50 30 喷涂空气压力 0.3MPa；喷涂 距离 200mm; 喷枪移动速度 0.05m/s以上 吸上

19、 式 重力 式 小型椭圆 形喷 雾 0.8 160 45 60 1.0 170 50 80 1.2 175 80 100 1.3 180 90 110 1.5 190 100 130 1.6 200 120 140 大型椭圆 形喷 雾 1.3 280 120 150 喷涂空气压力 0.35 MPa; 喷涂距离 250mm; 喷板移动速度 0.1m/s以上 1.5 300 140 160 1.6 310 160 17. 1.8 320 180 180 2.2 330 200 200 2.5 340 230 230 压送 式 小型椭圆 形喷 雾 0.8 200 150 150 喷涂空气压力 0.3

20、5MPa;喷涂 距离 200mm; 喷枪移动速度 0.1m/s以上. 1.0 290 200 170 大型椭圆 形喷 雾 1.0 350 250 200 喷涂空气压力 0.35MPa;喷涂 距离 250mm; 喷枪移动速度 0.15m/s以上 1.2 450 350 240 1.3 480 400 260 1.5 500 520 300 1.6 520 600 320 2、 无气喷枪 二、喷枪移动装置（非手工移动） 1、自动喷涂机构； 2、机器人机构； 三、喷漆房 喷漆房的作用是收集并带走过喷的漆雾，净化废气、保护操作室 或操作者不受污染。目前以水幕式喷漆房使用较多。 四、流平固化设备 用于喷

21、涂作业线的流平设备必需保证充分的流平时间和温度。 五、空压机与净化系统 压缩空气来源于单独的空压机或压缩空气管网，但不论来自何处 对压缩空气的压力、含水、含油及含尘都有一定的要求。 第三节对涂装工作环境和动力的要求 一、对涂装工作环境要求 1、对地面要求 工位一般要求较高要求 涂底漆、刮腻子、打磨高标水泥水磨石 涂面漆和罩光水磨石磁砖、地砖 2、对空气净化要求 （1）除尘方法及效果 种类方法防尘范围备注 用纤维、厚布、毛毡、能除掉 1um 以下的过 滤器 短 期 内 干 性 过 滤 特别纸等制成过滤器 过滤 细尘就被污染，且经 费高 静 电除 尘 法 靠静电使尘埃得负电 荷而聚集在阳极的方 法

22、 能除掉 0.01um0.005um 以 下微细尘埃 性能好 经费高 (2)空气洁净度等级 等级0.5um 尘粒数 /m3空气0.5um尘粒数 /m3空气 100 级35100 1000 级351000 250 10000级3510000 2500 100000级35100000 25000 （3）漆膜施工时的空气洁净度 漆膜要求举例洁净度 高装饰性膜小轿车、音响100000以上 装饰性膜冰箱、洗衣机、机床10000100000 普通膜普通机械、建筑物100010000 防腐蚀膜防腐管 二、压缩空气压力及其它质量要求 压缩空气品质： 工作压力： 0.3MPa0.6MPa, 含水量 :1.3g/

23、m 3, 含油量:110-7g/ m3. 三、安全要求 施工场所：所有电器、照明都必须具有防爆性能，并要接地。 施工场所严禁烟火。 第四节喷涂涂层缺陷及改进方法 现象原因改进方法 漆膜泛白 喷涂用的压缩空气中 有水分；稀释剂的低 沸点组分过多；作业 环境温度过高；喷涂 漆膜过厚；红外流平 时间、温度不够。 清除油水分离器中集 聚的水分；增加稀释剂 的高沸点组分；降低湿 度；喷薄；延长红外 流平时间，调高流平温 度。 桔纹 涂料粘度过高；喷 枪运行速度过快；压 缩空气压力过低，涂料 雾化不良；喷涂距离 过远或过近；溶剂挥 发太快，流平效果差； 涂料分散搅拌不良。 添加溶剂，降低粘度； 调整喷枪运

24、行速度； 提高压缩空气压力； 调 整喷涂距离；增加挥发 慢稀释剂；喷涂前充分 搅拌均匀。 空气帽或涂料喷嘴被清除沾附的涂料； 调 条痕涂料沾污；喷雾图形 搭接不良；压缩空气 压力过高喷枪不垂直 于被涂物表面 整喷雾图形搭接宽度； 降低压缩空气压力； 喷 枪保持垂直状态。 气泡 压缩空气中有水分； 涂料被涂物表面温差 太大；被涂物表面沾 附有油、水、灰尘 清除水分，提高弓离效 果；缩小温差； 清洁 被涂物表面。 流挂涂料喷出量过多； 喷涂距离过近。 减少出漆量；调整喷 涂距离。 粗糙 压缩空气压力过高； 空气帽或涂料喷嘴对 所喷涂料不适应；喷 涂距离过大；底漆没 干透或底没封死。 降低压缩空气压力； 更换合适的设施；缩小 距离；干透底漆或封死 底。 针眼 红外流平温度不够， 流平时间不够；油漆 粘度过高；流平段对 流效果差；喷涂、油 漆过厚。 增加流平温度，延长流 平时间；增加稀释剂降 低粘度；增加流平段空 气对流；喷薄涂层。