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UV紫外光辐射固化技术

惠州市摩登光电技术有限公司(深

2010/10/15 10:55:26
紫外光辐射固化技术是上70年代以来开发出的一种全新的绿色技术,利用该技术生产的紫外光固化涂料,简称UV涂料,具有不含挥发性有机化合物(VOC),对环境污染小,固化速度快,节省能源、固化产物性能好、适合于高速自动化生产等优点。而传统涂料易挥发、固化速度慢,不利于环境保护。因此,UV涂料是传统涂料的主要替代品。

    辐射固化技术在发达国家的应用越来越普及。和传统涂料固化技术相比,辐射固化具有节能无污染、、适用于热敏基材、性能优异、采用设备小等优点。辐射固化技术从辐射光源和溶剂类型来看可分为紫外(UV)固化技术、非紫外光固化技术、油性光固化技术、水性光固化技术。辐射固化技术产品中80%以上是紫外线固化技术(UVCT)。随着人类环保意识逐渐加强,发达国家对涂料使用的立法越来越严格,在涂料应用领域,辐射固化取代传统热固化必将成为一种趋势。在近几十年中,该领域的发展非常迅猛。

    UV是英文UltravioletRays的缩写,即紫外光线.紫外线(UV)是肉眼看不见的,是可见紫色光以外的一段电磁辐射,波长在10~400nm的范围.通常按其性质的不同又细为几下几段:
    1.真空紫外线(VacuumUV),波长为10--200nm
    2.短波紫外线(UV-C),波长为200--290nm
    3.中波紫外线(UV-B),波长为290--320nm
    4.长波紫外线(UV-A),波长为320--400nm
    5.可见光(Visiblelight),波长为400--760nm
    紫外线(UV)用于工业生产,上一般使用的是长波UV(UV-A)。

    在特殊配方的树脂中加入光引发剂(或光敏剂),经过吸收紫外线(UV)光固化设备中的高强度紫外光后,产生活性自由基或离子基,从而引发聚合、交联和接枝反应,使树脂(UV涂料、油墨、粘合剂等)在数秒内(不等)由液态转化为固态。此变化过程称之为?UV固化?。UV光辐射物理性质类似于可见光,都具有直线性,其穿透力却远不及可见光,波长越短,穿透力越差,故此UV固化主要应用于光线能够直接射到的表皮面或透光性较好的内层固化。

    由于UV涂料*的技术和应用优势,被迅速广泛的应用到电子产品、机械制造,金属防腐等各个行业和领域, 被誉为全新的环保新材料。数据表明,欧美等国家已通过立法限制VOC排放量高的传统涂料的使用,逐步使用环保新材料UV涂料等来取代传统涂料。在美国、德国、意大利等发达国家UV涂料的生产量占涂料生产总量的约10%,并以每年15%的速度递增。据德国赫丝公司预测,到2010年,世界范围内UV固化涂料的产量将达到整个涂料行业总产量的50%以上,并且UV涂料这种环保新材料在30年内会保持优势,其UV涂料的市场空间极其巨大。澳州将UV固化技术引用到社会许多重要应用领域特别是安全设施方面。例如澳州的聚合物纸币(银行货币)是世界上*的流通货币,就是运用UV涂料和UV固化技术的研究成果。该工艺投入生产已经8年了,而且在反伪造问题上非常成功。它还是一项出口赚取外汇的技术,因为许多国家的流通币现在采用AustralianReserveBank(澳大利亚贮务银行)的技术进行生产。

    UV缺点是涂料对灰尘敏感,因而对施工环境要求严格。UV涂料使用发展迅速,因为它具有以下*性:
    1.固化速度快,生产效率高,固化机理属一种自由基的链式反应,交联固化在瞬间完成,所设计生产流水线速度zui高可达100米/分钟,工件下线即可包装,属于绿色环保型涂料,与传统烘干型涂料相比使用UV涂料的效率是其15倍以上;
    2.常温固化,很适合于塑料工件,不产生热变形;
    3.节省能源,UV涂料靠紫外光固化,一般生产线能耗在50KW以内,与传统烘干型热固化涂料相比,能量消耗约为其1/5;
    4.环境污染小,UV涂料VOC含量很低,是*的绿色环保产品;
    5.涂层性能优异,UV涂料固化后的交联密度大大高于热烘型涂料,故涂层在硬度、耐磨、耐酸碱、耐盐雾、耐汽油等溶剂各方面的性能指针均很高;特别是其漆膜丰满、光泽尤为突出;
    6.涂装设备故障低,由于UV涂料没有紫外线辐射不会固化,因而不会堵塞和腐蚀设备,涂覆工具和管路清洗方便,设备故障率低;
    7.固化装置简单,易维修,加上与之相关的设备总体比传统涂料设备占用空间小,设备投资低。

    UV固化涂料是二十世纪末流行于西方、日本等地的一个时尚品种。zui早应用于手机、DVD、随身听外壳的表面涂装处理,其应用领域现进一步扩展到化妆品、电视机及计算机等等家用电器领域。国外辐射固化材料生产供应模式一般为:齐聚物和活性稀释剂由辐射固化材料生产商生产,原料单体、光敏剂和其它添加剂外购,配套后供给涂料、油墨和胶粘剂生产商。目前世界主要辐射固化材料生产商有比利时的UCB、德国的BASF、美国的UCC和日本的DAICELUCB等公司,和平比较集中。在亚太辐射固化领域中,我国中国台湾地区的地位非常重要。目前我国中国台湾是亚太地区UV固化产品和原材料zui大的供货商,其在辐射固化领域中崛起主要得益于*的输出。国内从上世纪70年代初开始光固化技术的研究,近年来辐射固化技术作为一种"面向21世纪绿色工业的新技术",在国民经济许多部门的应用越来越广泛,在纸张、木器、塑料、金属、光盘光纤等基材上获得很好应用,增长速度惊人。经过近30年发展,UV固化涂料已广泛用于涂料、油墨、胶粘剂和电子产品等诸多领域。由于采用该项技术可使固化速度加快,可降低施工能耗,减少溶剂排放量,固化产品性能优异。因此,辐射固化技术及其所获得的各种材料被誉为面向21世纪的绿色工业技术和产品。涂料工业经过几十年发展,花色品种不断翻新,质量也不断提高。但是目前所使用的传统涂料一般是由树脂(成膜物)、有机溶剂、颜料、填料和助剂组成。该类涂料施工时大量溶剂挥发到空气中,造成环境污染,同时更对人体造成伤害,威胁人类健康。随着环境保护法规强化和环保意识增强,替代或降低传统涂料中的有机溶剂,生产无毒涂料成为涂料产业的发展方向之一。光固化涂料包括UV(紫外线)固化采用活性稀释溶剂,基本没有溶剂挥发,是重要的环保型涂料之一,也是技术含量和附加值zui高的品种之一。同时,光固化涂料由于固化时间短,特别适合自动化、连续化应用,已广泛用于光纤通讯(光纤涂料)、木制地板和塑料地板、家具和乐器、光盘、纸张和纸板、易拉罐等领域,是发展前景的新型涂料品种之一,市场潜力巨大。自光固化涂料商品化以来,便在*特别是西方发达国家迅速发展起来。由于各国政府都严格控制涂料施工环境中挥发性有机化合物含量,光固化涂料应用优势日益明显。国内辐射固化材料的主要应用领域是光纤涂料、纸张上光油、阻焊剂、木材制品和金属罐等。我国辐射固化产品虽属起步阶段,生产和消费量比较小,但其发展势头非常强劲,国外生产商已把中国市场列为重要的开拓目标。近几年,随着人民生活水平提高和观念变化,大大促进了采用辐射固化产品的相关行业的发展。目前国内市场正在不断扩大,潜在市场正处于上升阶段。
  预计2005年,国内辐射固化材料的需求量将达到17100吨,2002~2005年期间需求量年均增长速度为10.9%:
    1.油性光固化技术在涂料领域的应用主要是木器用上光漆,油性光固化产品有三类重要的组分:预聚体、单体和光引发剂。目前国内许多单体产品品种替代了进口,价格降低到合理水平,有力地促进了国内下游产品的生产消费。国内预聚体只有简单的环氧然酸酯品种,仍然是依靠进口。
    2.油墨和胶粘剂行业也正在向环保型产品方向发展,近几年水性化和低污染产品(包括辐射固化产品)发展很快,生产消费比重在逐步上升。尤其是电子工业和数字化技术迅速发展,对辐射固化材料的需求进一步扩大。目前UV固化油墨的使用仍有一定局限性,主要是价格与传统油墨差别较大(UV固化油墨100-200元/千克,报纸印刷油墨10元/千克)。因此,只能在高附加值生产领域或率的应用领域使用,目前也集中在这些领域开展研究和提供产品,例如喷墨用墨粉(年增长率50%);柔版印刷油墨(年增长率18%);包装品印刷;光纤着色剂(年增长率24%);阻焊剂(年增长率10%)。
     3.粉末涂料是一种无害化的涂料,与UV固化技术结合以后,避免了固化温度高(200℃)、固化时间长的缺点,它甚至可以用在木材和塑料这类不耐温的基材上。UV固化粉末涂料还克服了高温固化对涂层性能的不良影响,熔融和光固化两步操作更地控制了膜的固化过程,达到理想的漆膜平整度,尤其是这项技术可能在汽车涂装方面的潜在应用价值而前景无限。
    4.人造革涂料目前常用的都是甲苯、酯类、酮类、醚类等有机溶剂,固含量只有10%-20%。以聚氨酯聚合物为主的人造革涂料*可以采用UV固化技术,它的优点是:光亮度高、耐磨、加工温度低、挥发物少等。
    5.在光纤生产上用的光纤着色剂,具有很强的性能成本竞争力。

    预计今后世界辐射固化材料市场发展潜力的领域是印刷油墨、医疗器械、电子产品包装、硅酮脱膜涂料、光纤涂料和纸张涂料等方面。我国于20世纪70年代就开始辐射固化技术的基础理论及应用研究,80年代初国内开始应用此技术,80年代后期辐射固化涂料、油墨、胶粘剂和电子产品等的市场规模每年约700~800吨。20世纪90年代以来,随着家具、木地板以及电子工业和通讯业迅速发展,给国内辐射固化材料发展带来了的机遇。

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