UV涂装工艺详解

UV涂装技术简介

UV是一种油漆涂料的名字,也叫防紫外线光油,一般的电子元件外漆就是UV油,喷涂工艺和普通的PVC油差不多,但是烤漆温度要求很严.

UV固化工艺
UV固化工艺是光化学反应最前沿的应用,通过一定强度的紫外光照射,瞬间固化油墨、涂料、胶等相关化学品。随着科技的发展,UV固化所涉及领域也更加广泛。UV固化工艺从1960诞生以来,就广泛地应用于汽车、电子、通讯、航空航天、金属、玻璃及塑料等制品的制造上,在全球涂装工业中占有4%的比例,是一个数十亿美元的大市场。凭籍其对产品品质的提高和优良的环境表现,以每年10%以上的速度替代传统固化工艺。随着UV光固化涂料在车灯,手机和电视机壳等塑胶件的表面处理的日益广泛,各种配套的UV光固化涂装生产线的对品质和无尘的要求也越来越高

一. 什么是UV ?
UV就是紫外线(Ultra-Violet Ray)的英文简称.工业用的UV波长以200nm 到450 nm为其应用范围. 用UV 来照射”UV 照射可硬化的材料” 而使它硬化的制程, 称之为”UV Curing Process” 。

二, 什么是Curing ?
Curing 翻译成硬化(或”固化”) . 在UV Curing Process 中, 液态的”UV 照射可硬化的材料” , 经过UV 的照射, 瞬间变成固态的加工过程, 称为”Curing” . 硬化”Curing” 与传统的干燥”Drying” 加工过程相似但不相同, 其差别在于干燥的加工过程有溶剂的挥发, 而硬化的加工过程则无溶剂的挥发.

三. 为何要用UV 涂装?

  • 可以减少能源浪费. 不会有溶剂的挥发而造成空气的污染.利于环境保护
  • 固化时间缩短, 提高生产效率.
  • 所需的设备空间小, 可降低厂房的投资成本.
  • 高光泽度
  • 废料少

四.  “UV 照射可硬化材料” 的硬化原理
UV 照射可硬化材料中的光起始剂吸收紫外线光谱(波长200-400nm)中的某些特殊波长的光而产生断键情形, 这些断键的物质再去撞击单体和预聚合体而产生连锁架桥反应,瞬间将此材料从液态变成固态.

五, UV 光源设备的种类
用来硬化UV 硬化材料的光源有二类:

1,电极式的UV 光源(Arc UV Lamp) . 电极式的UV 光源, 其灯管是由一根石英管, 抽真空后, 注入一定量的水银或填充金属接头与电源供应器相连接.
特点:
1)灯管放射强度容易衰减,灯管寿命较短一般在800-1000小时。
2)灯管较粗23~26mm直径,故聚焦设计不容易,光反射强度较少
3)光谱选择反便性低,且光谱会随使时用时间加长而平移
4)冷却系统为上吸式,容易造成灯管及反射镜罩污染
5)所放射出之UV光比率较低。IR(红外线)光比率相对偏高
6)灯管便宜, 普遍性高,

2 无电极式的UV 光源(Electrode-less UV Lamp) .
无电极式的UV光源,其灯管是由一根石英管,抽真空后,,注入一定量的水银或填充一些特殊材料再封口而成。灯管内没有电极存在。UV光是由微波激发灯管内的水银或特殊材料而产生特点:
特点:
1)可瞬间启动,
2)灯管反射强度稳定,使用时间长也不会影响其放射强度或光谱偏移,寿命较长可达8000小时以上。
3)冷却系统为下吹式,灯管和反射镜罩的清洁比较容易管理
4)价格很高.

六, 塑胶件UV涂装生产线由如下部分组成:
1.材料预处理设备………………物料输送设备、手动/自动静电消除设备
2.机器人/手工喷漆设备…………………水帘或干式喷漆室,1万级喷涂送风区,供漆设备,自动/手工喷漆设备
3.UV光固化设备……………不锈钢板式输送线(或地面链),IR烘干设备,UV固化设备系统,1万级送风机组,
抽风系统
4.下件区无尘室设备………打磨修补台,10万级无尘室,丝印线,
5.恒温,恒湿送风机组
6.压缩空气供应系统
7.废水处理设备

UV机操作注意事项

一、开关机
(1)开灯时应顺次开灯,每支灯间隔1分钟左右,不要同时打开。
(2)关灯后应当使风机继续运转一段时间,直致灯管冷却为止。
(3)关灯后如果要二次起动时,一定要等到灯管完全冷却后再起动,否则在灯管表面温度很高的情况下是起动不起来的。
(4)开灯后不能立即投入生产,要有一段灯管预热时间,夏季温度高时,预热时间短;冬季温度低时,预热时间长些,预热时间要2—3分钟左右。如果UV机有强弱光装置,应在强光档起动开灯,这样可以缩短灯管预热时间,若生产时需要弱光,可在预热结束后调至弱光档。

二、灯管维护
(1)UV灯的最大使用寿命一般为800—1000小时,达到寿命后即应更换。
(2)UV灯使用期间内,在适当时间(1—2个月)用无水乙醇、纱布清洁灯管表面及反射罩表面的反射板,再将UV灯管旋转180oC。灯罩反射板失去镜面效果后就要更换了。
8,无尘室设备
9,可通过互联网远程控制和设备维护的智能电气控制系统。

三、速度调节
(1)最佳速度选择方法:将产品先以某一速度通过UV固化装置,如果固化了,再加快速度,直到通过固化装置的产品刚刚不能彻底固化为止,这时的速度乘以0.8就是最佳速度。
(2)另外还要注意UV灯的使用时间,随着UV灯使用时间的延长,能量就会衰减,速度也要随之调慢。

四、变压器、电容
(1)变压器的进线要根据现场的电压来选择合适的接线柱。
(2)电容器在使用后,如果维修一定要进行放电,以免电容放电伤人。

五、紫外线会损伤眼睛和皮肤,开灯时请不要用眼睛直视灯管表面,同时不要让紫外线照射皮肤。

UV灯使用中的两个误区
随着工业经济的迅猛发展,UV灯的应用也越来越广泛,作为印刷等行业的主要配件倍受关注。现就UV灯使用中,容易产生的两个误区加以说明:

一、功率密度和光能量
1、功率密度是UV灯发光长(两电极间的距离)1cm需要的电力,用W/cm表示,比如:发光长的距离为70cm,需用电力为5.6KW的话,5600W除以70cm为80W/cm。
2、光能量:用MJ/cm2表示,需用光能计来测量。现在几乎所有的UV油墨和光油生产厂家的资料中均标明需80W/cm柔灯几支,照射距离等,但这种标明既是不准确的,也是不严格的。因为3KW、5KW、8KW的UV灯均可以达到80W/cm但不同功率的UV灯,虽然功率密度相同,但光能量力不同,因此应该说需要多少光能量力是准确的。一般来说,固化条件应满足(800-1200)MJ/cm2。另外用同种功率的UV
灯是否配备了反射罩、光源距离承印物件距离的不同(最佳距离为15-20cm),所产生的光能量也相差很多,而选用何种功率的UV灯,则要根据UV机的宽度及产品的需要来决定。

二、UV灯的冷却方式通常是采用强制风冷,这种冷却方式就决定了风量的大小一定要适量。
这里的误区就是认为温度越低越好,其实是错误的。UV灯表面的温度不能低于170℃,则紫外线能量下降,表现出来的现象就是UV灯光由白变蓝,电流表显示电流增大,时间过长就会使变压器或电容器因电流超负荷而烧毁。
如果UV灯的温度过高,则使UV灯的寿命缩短,表现出的现象为:灯管膨胀变形,出现白雾等,承印物也因温度过高而受到直接影响,甚至使反射罩上的反光铝板熔化变形。(反光铝板熔点为500℃)
总之,风机风量的大小是由UV机的箱体大小和UV灯的功率、数量来决定的。风量一定要控制在能把灯管表面温度保持200℃为宜,并且勿用强风直接吹击灯管表面。

UV油漆涂层和缺陷分析(UV喷涂缺陷分析)

1. 辐射固化涂料是在20世纪60年代开发的。由于它具有传统溶剂/水性涂料所不具备的特性,因此具有高效、低污染的特点受到欧美发达国家的青睐。中国非常重视这种涂料的生产和应用。中国有10多个生产单位满足UV涂料的应用市场。辐射固化可分为紫外线固化和电子束电子束固化,两者都是通过辐射形成的自由基(或离子)引发聚合物预聚体,交联形成薄膜。两者既有相似之处,也有不同之处,比如UV涂料和光引发剂在吸收一定能量后,产生自由基引发聚合,而电子束固化使加速电子和树脂通过电子束获得足够的能量. 从现阶段的应用成本来看,UV光固化的普及率远高于EB.

UV涂料是光固化的,生产效率高,涂层面积小,UV涂料中挥发性溶剂很少,所以VOC排放较少,它污染小,成膜温度低。适用于塑料、木材、纸张等基材。薄膜的表面硬度>3h,但也有其局限性,特殊形状,腔体等复杂产品难以实现一致性(由光通量不均匀引起),且涂层浪费后难以返工。根据我们的经验,最适用于平面形状规则、旋转体形状的产品表面涂装。

2.UV涂料的制备。UV涂料有不同的类型和型号
各种预聚物,如环氧丙烯酸、丙烯酸聚氨酯、不饱和聚酯、丙烯酸聚酯、丙烯酸醚等,都含有双键,在制备过程中,虽然原料来源和配比不同,工艺参数、温度和时间也不同,但存在着一个非常普遍的问题:在制备预聚物的合成过程中,当分子量增加时,它是放热的,即很容易通过不饱和键压自由基聚合产生聚合凝胶化过程发生。因此,在大规模生产中,必须控制放热反应。稀释剂通常是UV涂料中的活性单体在固化过程中,它参与光固化交联反应,有的加入少量非活性稀释剂来调节粘度、涂层密度、双键和消耗不同品种与薄膜收缩率有关。二苯甲酮BP和安息日丁基醚等引发剂在光的作用下产生自由基引发交联反应。如果助剂需要颜色,一些必须有染料。UV涂料的制备比普通涂料简单需要三辊研磨,这主要是一个混合过程,类似于清漆制造,甚至是彩色UV涂料。因为它是透明的树脂,而不是颜料,也很方便。即根据预聚物、稀释剂、引发剂和助剂,在搅拌时应该注意的是,不应该有阳光直射,因为紫外线涂料是最忌讳的。同时,在存储过程中在16~28℃时,高温会导致自聚合,低温会使组分分离

3.涂装前处理
任何涂层产品在涂漆前都应进行表面处理,但由于基材不同,表面处理方法有所差异。注塑成型后,先对塑料件进行去毛刺处理,表面用清洗剂清洗干净,用水冲洗,干燥后送涂装车间。这期间需要特别注意的是,你不能用手直接接触产品表面,因为你手上的汗水和污垢很难清洗,所以需要在注射成型和喷涂前戴手套。涂层塑料制品易于吸收空气中的灰尘,因为其体积电阻率高,只有消除或减少静电,才能吹走表面灰尘,提高喷涂质量。喷涂时,应根据要求选择UV涂料的涂料类型,并用稀释剂将其调整至适当的油漆粘度。通常为10-14“/15℃。红外烘箱通过预热来加热未固化的漆膜
当活性溶剂蒸发时,通常使用红外线灯,效果非常好。预干燥过程可在60℃/2~3min范围内进行适当调整。

紫外光固化是交联树脂从流动到固体的关键环节,即自由基聚合和链间架桥的过程。紫外线管一英国的PRIMAC为例,提供波长在200纳米到400纳米之间的高频辐射。在这一部分中,不仅有光,还有热能必须有冷却装置,如排气、隔热、过滤玻璃、反射器和其他辅助设施,这对塑料产品非常安全。大部分塑料硬度低,表面易磨损和划伤,不耐热。因此,UV涂料是最理想、最成功的聚碳酸酯(PC)前照灯透镜的紫外光固化耐磨硬涂层最早在日本开发,然后传播到美国和欧洲,现在在中国上市中国的许多灯具厂都在PC上采用了这种工艺,这大大缩短了过去需要加热和固化的工艺,并大大提高了耐划伤性使得UV涂料的硬度大于3H。类似地,一些装饰部件和防护板也被UV涂料覆盖,这提高了产品的档次为保护镀铝产品的镜面,采用UV漆罩光保护,大大延长了使用寿命。

4 缺陷分析
通常UV漆在ABS上的附着力理想,而PC和BMC的材料相对较差,这也暴露出一些棘手的问题。
(1)不规则产品边缘
拐角处有裂缝和白点。我担心UV涂料没有足够的能量和时间在红外预干燥中挥发溶剂,而溶剂仍留在漆膜中如果没有蒸发,就会出现白点。如果在光固化段蒸发,会导致裂缝。
(2)产品UV油漆表面不干燥,硬度不足。
这表明紫外光能量不足,聚合物链未完全交联。应检查照明情况。紫外线管功率不应小于80W/cm,并应注意:如何调整照射角度,使每个UV涂料表面都能达到固体?如果是需要铝涂层的产品,如果有UV涂料固化不足,铝膜表面会变暗,降低质量。
(3)相反,如果UV漆膜很脆,通常是光能太强,无法使聚合物连接结构老化,可以通过调整行驶速度或减少光量来解决。另一个因素是UV漆膜太厚。
(4)附着力低。
一个因素是UV涂料与基材不匹配,另一个因素是喷涂在基材上的UV涂料太厚,因为附着力测试与涂层不同薄膜厚度。
(5)局部烧孔现象。UV涂料中含有溶剂,对热塑性材料有溶胀作用。要求快速喷漆快速进入IR和UV区域,与其他喷漆不同,这里有一个适当的阴凉干燥区域。
(6)产生小气泡。从外观上看,涂层表面相对光滑
漆膜表面漂浮着大的透明点,特别是在冬季的低温潮湿期,我们分析可能是由于一些油漆的温度较低,导致UV油漆在里面成分分离可以通过加热或搅拌来消除。此外,可以通过更换油漆基本上消除。原因似乎很复杂,包括潮湿
(7)紫外线照射后,产品散发出难闻的气味。很明显,UV涂料没有完全固化,这可以用手感觉到,一种方法是减少喷涂厚度以减少气味。如果仍然不起作用,调整预聚物、引发剂、活性单体、添加剂等的配方。全部的管道用UV涂料发展迅速,但其普及程度不如溶剂型涂料,因此最好将其在涂料中存在的问题的认识和解决方法传递给大家
一旦系统材料,尤其是UV涂料固化,涂层表面的缺陷就很难通过砂光来克服。同时,UV涂料的涂层与传统的底漆、中间漆和面漆不同,各层之间的附着力通过研磨得到改善。UV涂料通常通过一次性涂层完成,有些使用UV涂料+真空涂料+紫外线涂料的复合涂装方法。此时,UV涂料通常起到放大镜的作用。将涂层缺陷合为一体
进一步的扩张很难克服。结论做好UV涂料的涂装工作,不仅要了解UV涂料的组成、产品材料的性能,还要了解环境因素,使每道工序都能得到有效的控制,使UV涂料的涂装速度更快、质量更好。对于相当一类产品的涂层,UV涂料已被广泛使用。

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