1+1>2，让UV涂层拥有更好的耐刮性

       我们日常生活中每天都要接触无数次的眼镜镜片、电脑键盘、手机外壳、办公桌面，却很少因为不停的触摸而被我们的指甲刮出痕迹，这是由于这些物体表面通常都覆有UV涂层的保护，使其耐刮擦的性能大大提升。

      UV固化技术被广泛用于玻璃、塑料、金属和木材上的印刷油墨、涂料和粘胶剂的固化。经过UV固化的涂层高度耐磨、有光泽且耐用。

       但是如果UV薄膜涂层固化出来性能效果不理想，不耐刮，从涂料配方下手调整又比较复杂，怎么办？通常在不调整配方的情况下，我们会选择提高紫外固化的能量，但是这对UV固化设备的要求就特别高了。

那还有没有其他的方法呢？

       贺利氏特种光源日本公司就做了这样一个实验，寻求到了另外一种提升UV固化涂层性能的方法。

       他在紫外光固化设备之前，加上了红外加热设备先进行加热，当添加不同比例的光引发剂时，对涂层的光学性能、导电率和抗刮伤性产生了不小的区别。

预红外加紫外线照射的示意图

       实验条件：涂料T-717，光引发剂BASF184，基材Lumirror U40 PET，涂层厚度1.5μm。其中紫外设备使用贺利氏LH10 H lamp，光强为153mW/cm2, 总能量为616mJ/cm2，外界环境空气，红外设备则为贺利氏Carbon 3.2kW, 干燥温度80℃，干燥时间为1min。

       实验结果表明，在紫外辐射前预先使用红外加热，不但可以提高涂层的抗刮性，并降低光引发剂的浓度。

       这打破了传统UV光固化的工艺对红外技术的偏见，一直以来，只要一提红外，通常大家就只想到红外的弊端：红外加热会产生大量热量，既耗电，又对热敏感材料非常不友好。但每个事物都有两面性，上面的实验就可以看出红外对UV固化的积极作用。

为什么会有这样的作用呢？

       UV固化度，或者说UV固化转化率，是衡量UV固化的一个重要指标。涂层的各种性能，如UV薄膜涂层的透光性、雾度、硬度、耐刮性等等，这些都由UV固化度直接影响。

       根据UV固化机理，光引发剂通过吸收紫外光从基态向激发态跃迁，从而产生活性的自由基。如果引发剂向激发态的跃迁概率增加，那么自由基的生成效率也就增加了，UV固化转化率也将随之提高。

       以光引发剂苯基酮举例，跃迁如上图。如果使用红外照射来加速光引发剂的分子内旋转，则能增加转移概率。

       因此，光博士又做了一个实验，来验证红外加热对提升UV固化转化率的效果。

       实验中红外加热设备使用的是贺利氏的Carbon IR CZB2000/300G，输出功率6.4kW；紫外光固化设备是贺利氏LH10，线速度20m/min；基材使用100μm PET, 涂料配方HMPP-D和M-8100（聚酯丙烯酸，东亚合成株式会社）配比为2比100，涂的膜厚度是10μm。

        我们使用FT-IR测试丙烯酸双键转化率和GC-MS分析光引发剂分解效率。

碳的发射光谱（红外发射光谱）

聚酯丙烯酸酯双键转化率

       从上图可见，无论基材涂层的是表面或是底部，在紫外照射前先进行红外预照射，都使紫外固化材料提高了活性，从而提高了10-20%的双键转化率。

       通过GC-MS也观察到，和常规紫外辐射系统相比，在有预红外辐射的系统中辐射源的光子分裂效率更高，说明预先红外辐射促进了光引发剂的光子分解反应速率。

实验总结

       这两个实验都证明，在UV固化前端加上红外预加热，明显有利于UV固化的转化率，同时能有效提高产品的透光率、抗刮性等特性。这也说明了之前对红外加热的偏见并无道理，经过我们详细的实验研究表明，只要正确运用红外加热技术，反而能有效帮助UV固化，提升UV涂层的性能。