【涂布机前沿】关于几种涂层固化方法的分析
涂布机固化方式
如今大部分硬涂层是使用较高官能团的丙烯酸酯单体、丙烯酸低聚物,运用辊涂的方法施加到薄膜表面,固化方式一般为紫外固化,业内人士都认为只有紫外固化这一办法,实际上硬涂层的固化同样能够通过热固化的方法来实现。
紫外固化
运用紫外线照射来引发自由基并促使有机分子共价键激化产生化学反应,产生交联、聚合。该方式固化能量较低却环境影响较小,所以实用性是比较强。
紫外固化的问题在于氧阻聚(氧的抑制)。事实上所有辐射固化材料的辐射固化反应均受空气中氧的作用。因为表层中氧的浓度最高,氧的抑制作用会导致下层已固化、表面仍未固化而发粘。试验表明,涂料在空气中固化1μm厚的涂层需要消耗的能量比固化涂层内的1μm厚涂层多消耗20倍的能量。氧的抑制作用不但延长辐射固化时间,同时也损害固化后表层的重要性能(硬度、耐磨性及耐划伤性)。
对于氧阻聚最好采用惰性气体保护的办法。目前国内大部分设备没有此类装置,通常考虑增大引发剂浓度,加大辐射能量,先UVB后UVA的方式,采用促进表干及深层引发的引发剂组合(184与819组合,1173与TPO组合)。
热固化
加热引发自由基并使共价键激化产生化学反应,产生交联、聚合。热固化是一种在保护膜生产阶段容易被忽略方法。
热固化工艺的问题在于:较高的能量要求,较差的环境适用性,较长的烘道要求;生产阶段采用较长的线体对张力控制、涂布精度控制不利;考虑到热固化温度要求高,当前大量采用的聚酯薄膜对温度又及其敏感,通常不可以长时间在120℃以上存放,但是热固化需要的温度大于135℃,固化过程考虑出膜的冷却等问题,固化的时间窗口很小,需要在效率,流平,干燥阶段仔细分配响应时间;热固化须考虑热效应对表面硬度造成的影响,过高的温度将使得单体或者树脂部分挥发,影响成膜质量;热固化所用的引发剂蒸发后将在烘道内表面形成结晶,会对产品形成二次污染。
热固优势再有实现无底涂涂布,固化;如果UV固化的话,底涂是绝对少不了的;热固化潜在的优势是配方适当时能够大幅降低涂层边缘干扰(彩虹纹),产生机理是在热条件下,涂层材料的结晶次序发生改变,产生有利于降低边缘干扰的折射率变化。
热固化潜在优势还有国内大部分生产硅胶保护膜的涂布线能够在不加改造的情况下实现直接制造硬化层。
拉伸涂布固化
制造工艺是PET薄膜双向拉伸过程中直接在线涂布,利用拉伸,热定型直接制造出硬化层,该工艺目前只有少数厂家掌握,采用的材料还在探索中。