專利名稱：含微量光引發(fā)劑的涂層及其固化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含微量光引發(fā)劑的涂層及其固化方法。
背景技術(shù)：
在涂層固化領(lǐng)域，主要有熱固化、紫外光固化和電子束固化三種方式。目前大多采用熱固化，部分采用紫外光固化、電子束固化方式。熱固化原理，就是通過(guò)加熱，使涂料中的稀釋劑和溶劑組分揮發(fā)，樹(shù)脂凝固附著在基材表面的一種涂層固化方法，這種方法對(duì)基材的前處理要求很高，并且能耗極大，溶劑揮發(fā)污染環(huán)境，生產(chǎn)作業(yè)需要對(duì)人員進(jìn)行防護(hù)。熱固化技術(shù)具有設(shè)備投資少、工藝簡(jiǎn)單、適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在著固化時(shí)間長(zhǎng)、能耗高、效率低、環(huán)保壓力大的缺點(diǎn)。紫外光固化原理，是在特殊配方的樹(shù)脂中加入光引發(fā)劑(或光敏劑)，經(jīng)過(guò)吸收紫外線光固化設(shè)備中的高強(qiáng)度紫外光后，產(chǎn)生活性自由基，從而引發(fā)聚合、交聯(lián)和接枝反應(yīng)， 使樹(shù)脂在數(shù)秒內(nèi)由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。紫外光固化屬于能量固化，設(shè)備投資較少，工藝較簡(jiǎn)單，縮短了固化時(shí)間、降低了能耗，一定程度上提高了效率，但未能很好的解決環(huán)保壓力，同時(shí)還存在著易發(fā)生黃變，對(duì)深色系固化效果不明顯的局限性。電子束固化原理，是在電子束的轟擊下，單體和低聚物上的雙鍵被強(qiáng)制打開(kāi)，產(chǎn)生自由基并完成聚合。電子束固化也屬于能量固化，有著固化時(shí)間短、能耗低、極大地提高效率、環(huán)保無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，但通常需氮?dú)獗Ｗo(hù)，存在設(shè)備投資較大的問(wèn)題。因此，在對(duì)基材涂層進(jìn)行固化的工藝過(guò)程中單獨(dú)采用以上任何一種方式，均存在效率、環(huán)保以及經(jīng)濟(jì)上的局限性。國(guó)外已有組合應(yīng)用紫外光和電子束進(jìn)行涂層固化的技術(shù)方面的研究和報(bào)道，所使用的光引發(fā)劑為3%。由于涂層樹(shù)脂所用的低分子量光引發(fā)劑具有一定毒性，對(duì)皮膚有一定的刺激性，而且容易揮發(fā)和遷移，給被包裝食品帶來(lái)難聞氣味，甚至毒性，對(duì)人體健康是一種威脅。因此，進(jìn)一步減少涂層中的光引發(fā)劑用量，以及在減少光引發(fā)劑用量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)良好的涂層固化效果，需要進(jìn)一步研究。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種含微量光引發(fā)劑的涂層及其固化方法，有效滿足人們對(duì)涂層固化的高安全、高效率、低能耗、低成本的要求。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種含微量光引發(fā)劑的涂層，其特征在于，所述涂層的主要成分為不飽和聚酯樹(shù)脂或者丙烯酸型低聚物、丙烯酸單酯及多酯化合物，以及光引發(fā)劑，所述光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為0. 1% 1%。本發(fā)明所述含微量光引發(fā)劑的涂層的固化方法，其特征在于，包括以下步驟
a.在基材上用印刷、涂布、輥涂、復(fù)合工藝覆著所述涂層；
b.用紫外光照射所述涂層，使所述涂層表干；
c.所述基材以1 10米/秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，所述電子加速器產(chǎn)生電子束能量IOOkeV 150keV，束流線密度1 3mA/cm的低能電子束，所述低能電子束輻照所述表干涂層，使所述涂層瞬時(shí)固化。所述基材為金屬薄板、紙張、塑料、竹木、織物、光纖、皮革、撓性線路板。優(yōu)選的，所述金屬薄板為厚度0. 10 1.00毫米的鍍錫薄鋼板、鍍鉻薄鋼板、鋁箔。本發(fā)明的有益效果是相對(duì)于目前的現(xiàn)有技術(shù)而言，有著如下的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1)涂層的固化時(shí)間短，效率高，能耗低。(2)涂層的固化率可達(dá)100%，不含VOC(有機(jī)揮發(fā)物)，與普通涂料體系相比，無(wú)環(huán)境污染，更有利環(huán)保。(3)固化過(guò)程中無(wú)溶劑揮發(fā)，固化膜均勻，表面光潔，具有良好的使用性能和外觀美感。(4)固化效果好，適用于所有色系，對(duì)色系無(wú)偏好，不會(huì)發(fā)生黃變。(5)冷固化，沒(méi)有系統(tǒng)的熱慣性，設(shè)備輸出功率可以跟隨生產(chǎn)線速度的變化而變化，操作簡(jiǎn)便，容易控制，有很高的精確度和可重復(fù)性。(6)涂層中的化學(xué)物質(zhì)在固化過(guò)程中通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)形成了高分子立體網(wǎng)狀聚合物，因而固化表面具有很強(qiáng)的耐化學(xué)性能、耐摩擦性能和耐候性的特點(diǎn)。(7)與單一電子束固化相比無(wú)需氮?dú)獗Ｗo(hù)，降低了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，節(jié)約了設(shè)備的投資，運(yùn)行能耗及成本，具有適用各種基材外形、尺寸的普遍性， 從而滿足流水線作業(yè)的需求。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明組合應(yīng)用紫外光和電子束進(jìn)行涂層固化的方法做詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1
在厚度1.00毫米的鍍錫薄鋼板上用印刷、涂布、輥涂、復(fù)合工藝覆著上添加光引發(fā)劑的不飽和聚酯樹(shù)脂，光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為0. 88% ；用紫外光進(jìn)行表干；然后將鍍錫薄鋼板 5米/秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，電子加速器產(chǎn)生電子束能量 lOOkeV，束流線密度1. 5mA/cm的低能電子束，低能電子束輻照表面干燥的表面涂層0. 03 秒，使表面涂層100%固化。實(shí)施例2
在厚度0. 8毫米的鍍鉻薄鋼板上用印刷、涂布、輥涂、復(fù)合工藝覆著上添加光引發(fā)劑的不飽和聚酯樹(shù)脂，光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為0. 3% ；用紫外光進(jìn)行表干；然后將鍍鉻薄鋼板以 9米/秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，電子加速器產(chǎn)生電子束能量 150keV，束流線密度2. 7mA/cm的低能電子束，低能電子束輻照表面干燥的表面涂層0. 02 秒，使表面涂層100%固化。實(shí)施例3
在厚度0.1毫米的鋁箔上用印刷工藝覆著上添加光引發(fā)劑的丙烯酸型低聚物、丙烯酸單酯及多酯化合物，光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為0. 2% ；用紫外光進(jìn)行表干；然后將鋁箔以7 米/秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，電子加速器產(chǎn)生電子束能量 150keV，束流線密度2mA/cm的低能電子束，低能電子束輻照表面干燥的表面涂層0. 017秒， 使表面涂層100%固化。實(shí)施例4
在厚度0.1毫米的紙張上用涂布覆著上添加光引發(fā)劑的不飽和聚酯樹(shù)脂，光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為0. 1% ；用紫外光進(jìn)行表干；然后將紙張以5米/秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，電子加速器產(chǎn)生電子束能量120keV，束流線密度1. 5mA/cm的低能電子束，低能電子束輻照表面干燥的表面涂層0. 03秒，使表面涂層100%固化。實(shí)施例5
在皮革上用輥涂、復(fù)合工藝覆著上添加光引發(fā)劑的不飽和聚酯樹(shù)脂，光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為1% ；用紫外光進(jìn)行表干；然后將皮革以6米/秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，電子加速器產(chǎn)生電子束能量140keV，束流線密度1.8mA/cm的低能電子束，低能電子束輻照表面干燥的表面涂層0. 025秒，使表面涂層100%固化。實(shí)施例6
在塑料基材上用復(fù)合工藝覆著上添加光引發(fā)劑的丙烯酸型低聚物、丙烯酸單酯及多酯化合物，光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為0. 15% ；用紫外光進(jìn)行表干；然后將塑料基材以1米/秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，電子加速器產(chǎn)生電子束能量130keV，束流線密度0. 3mA/cm的低能電子束，低能電子束輻照表面干燥的表面涂層0. 075秒，使表面涂層100%固化。實(shí)施例7
在竹木基材上用輥涂、復(fù)合工藝覆著上添加光引發(fā)劑的丙烯酸型低聚物、丙烯酸單酯及多酯化合物，光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為0. 25%;用紫外光進(jìn)行表干；然后將竹木基材以4 米/秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，電子加速器產(chǎn)生電子束能量 llOkeV，束流線密度1. 2mA/cm的低能電子束，低能電子束輻照表面干燥的表面涂層0. 04 秒，使表面涂層100%固化。實(shí)施例8
在織物上用涂布工藝覆著上添加光引發(fā)劑的不飽和聚酯樹(shù)脂，光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為 0. 7% ；用紫外光進(jìn)行表干；然后將織物以10米/秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，電子加速器產(chǎn)生電子束能量150keV，束流線密度3mA/cm的低能電子束，低能電子束輻照表面干燥的表面涂層0. 015秒，使表面涂層100%固化。實(shí)施例9
在光纖上用復(fù)合工藝覆著上添加光引發(fā)劑的不飽和聚酯樹(shù)脂，光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為 0. 6% ；用紫外光進(jìn)行表干；然后將光纖以7米/秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，電子加速器產(chǎn)生電子束能量150keV，束流線密度2. ImA/cm的低能電子束，低能電子束輻照表面干燥的表面涂層0. 02秒，使表面涂層100%固化。實(shí)施例10
在撓性線路板上用涂布工藝覆著上添加光引發(fā)劑的丙烯酸型低聚物、丙烯酸單酯及多酯化合物，光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為0. 27% ；用紫外光進(jìn)行表干；然后將織物以3米/秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，電子加速器產(chǎn)生電子束能量150keV，束流線密度ImA/cm的低能電子束，低能電子束輻照表面干燥的表面涂層0. 05秒，使表面涂層 100%固化。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上具體實(shí)施方式
僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種含微量光引發(fā)劑的涂層，其特征在于，所述涂層的主要成分為不飽和聚酯樹(shù)脂或者丙烯酸型低聚物、丙烯酸單酯及多酯化合物，以及光引發(fā)劑，所述光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為 0.1%-1%。
2.—種權(quán)利要求1所述的含微量光引發(fā)劑的涂層的固化方法，其特征在于，包括以下步驟a.在基材上用印刷、涂布、輥涂、復(fù)合工藝覆著所述涂層；b.用紫外光照射所述涂層，使所述涂層表干；c.所述基材以1 10米/秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，所述電子加速器產(chǎn)生電子束能量IOOkeV 150keV，束流線密度1 3mA/cm的低能電子束，所述低能電子束輻照所述表干的涂層，使所述涂層瞬時(shí)固化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基材涂層固化方法，其特征在于所述基材為金屬薄板、紙張、塑料、竹木、織物、光纖、皮革、撓性線路板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基材涂層固化方法，其特征在于所述金屬薄板為厚度 0. 10 1. 00毫米的鍍錫薄鋼板、鍍鉻薄鋼板、鋁箔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含微量光引發(fā)劑的涂層，其涂層的主要成分為不飽和聚酯樹(shù)脂或者丙烯酸型低聚物、丙烯酸單酯及多酯化合物，以及光引發(fā)劑，光引發(fā)劑的質(zhì)量占比為0.1%～1%。本發(fā)明還提供該種涂層的固化方法，包括在基材上用印刷、涂布、輥涂、復(fù)合工藝覆著所述涂層；用紫外光照射所述涂層；基材以1～10米／秒的線速度通過(guò)處于空氣環(huán)境中的自屏蔽電子加速器，電子加速器產(chǎn)生低能電子束輻照涂層，使涂層瞬時(shí)固化。本發(fā)明具有生產(chǎn)過(guò)程無(wú)異味，殘留的微量光引發(fā)劑滿足食品包裝的要求，成本低，生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，適用于所有色系的涂層固化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C09D4/02GK102304318SQ20111020451
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者嚴(yán)鵬程, 馮敬濤, 劉平, 彭鑫, 李琦, 王靜, 賈朝偉, 鄭邦文 申請(qǐng)人:湖北久瑞核技術(shù)股份有限公司