一種用無(wú)溶劑uv涂料生產(chǎn)高光亮面板材的在線(xiàn)雙面輥涂裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型公開(kāi)一種用無(wú)溶劑UV涂料生產(chǎn)高光亮面板材的在線(xiàn)雙面輥涂裝置， 尤其涉及一種透明板材表面涂裝高透光、高光澤效果的UV(紫外光）固化涂層的在線(xiàn)雙面 輥涂工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 透明的塑料板材，如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)板材，聚碳酸酯（PC)，聚苯乙烯 (PS)板材等透明板材，表面具有高光澤度，高透明的特點(diǎn)，然而其表面很容易劃傷，因此在 其表面做一層增硬耐磨涂層，可以使其表面更不容易刮傷。經(jīng)增硬耐磨涂料表面涂裝的透 明塑料板材，具有廣泛的用途，如手機(jī)面板、電器銘板、廣告材料、家具面板、櫥柜面板等。塑 料板材表面涂裝涂料可以分為在線(xiàn)涂裝和離線(xiàn)涂裝兩大類(lèi)型。在線(xiàn)涂裝是指板材還在擠出 機(jī)上成型后即完成表面涂裝，涂裝設(shè)備與擠出成型設(shè)備在同一車(chē)間安裝，擠出成型，表面涂 裝、固化一起完成，板材涂裝后覆蓋保護(hù)膜再切割成特定尺寸檢驗(yàn)合格后得到成品。而離線(xiàn) 涂裝是指板材先在擠出線(xiàn)上覆蓋保護(hù)膜，切割成特定尺寸后，在另外的涂裝車(chē)間撕去保護(hù) 膜，完成表面涂裝和固化后再覆蓋保護(hù)膜的過(guò)程。
[0003] 因?yàn)榻康纳a(chǎn)效率與工件下降浸入液體中及從液體中提來(lái)起來(lái)的速度密切相 關(guān)，垂直上升提拉速度在比較慢時(shí)，如20-30cm/min時(shí)，更容易得到流平較好的涂層。但是 因涂料受重力影響而造成的上下厚度差難以克服，因此適合做眼鏡片、注射小工件的涂裝 工藝，而大尺寸的板材用浸涂工藝因效率低而很少人使用。
[0004] 板材常用的涂裝工藝可以使用噴涂、流涂、淋涂、輥涂等工藝。其中板材涂裝行業(yè) 內(nèi)目前公認(rèn)的成本最低的方案是在擠出機(jī)后，直接安裝輥涂機(jī)，做在線(xiàn)輥涂涂裝方案。
[0005] 以下簡(jiǎn)要敘述板材可常用的幾種涂裝工藝：
[0006] 噴涂工藝：用溶劑把UV涂料稀釋成20%左右固含量的樹(shù)脂溶液，用噴槍把涂料均 與噴涂在板材表面，然后將板材置于在40-50°C的烘道中，線(xiàn)速度2-15米每分鐘，紅外烘干 5-10分鐘，再UV固化，得到表面帶加硬耐磨的涂層的塑料板材。采用噴涂工藝，涂料需要霧 化后噴涂與板面上，實(shí)際造成了涂料至少有30%霧化在空氣中，沒(méi)有涂裝在板材上，造成了 材料浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此政府環(huán)保和安全監(jiān)管部門(mén)對(duì)噴涂涂裝車(chē)間的環(huán)境評(píng)估審查比較 嚴(yán)格。
[0007] 淋涂工藝：將塑料板材置于水平的傳送帶上，水平移動(dòng)，稀釋為固體含量在20% 左右的UV涂料從設(shè)在液體槽上方的可調(diào)節(jié)縫隙流下，涂料在板材表面迅速流平，板材在 40-50°C的烘道中，以線(xiàn)速度為2-15m/min，烘干5-10分鐘，去除溶劑后，經(jīng)UV燈固化，即得 可加硬耐磨塑料板材。因涂料需要克服重力和大氣壓力的影響，涂層不能太薄，否則容易出 現(xiàn)不穩(wěn)定的斷流。
[0008] 流涂工藝：在10000級(jí)以下的無(wú)塵車(chē)間，將塑料板材垂直在傳送帶上掛立。傳送帶 水平高度旁安裝內(nèi)徑8mm的軟管，軟管與板面呈45度角，管口朝下，25%左右固體含量的涂 料液體從軟管管口流出，出口位置對(duì)準(zhǔn)板面最上端，以確保板面最大面涂裝。板材掛在傳送 帶上以線(xiàn)速度為2-8m/min勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，涂料液膜在板材上受重力作用自上而下鋪展，得到 膜厚約為32 μ m的濕涂層，經(jīng)40-50°C烘干5-10分鐘后，UV固化，得到干膜厚度約為8 μ m 的表面涂層，把板材從傳送帶上卸下后，在覆膜機(jī)上覆蓋聚乙烯（PE)靜電保護(hù)膜。最后把 板材頂部未涂裝部分約30mm高度和底部流涂偏厚的部分約20mm高度裁去，得到表面質(zhì)量 良好的板材。
[0009] 溶劑型在線(xiàn)輥涂工藝：板材水平放置在傳送帶上，沿水平方向行走，20-25%固含 量的低黏度的UV涂料經(jīng)金屬計(jì)量輥和橡膠輥之間的縫隙，計(jì)量涂布在板材上。板材表面 得到表面均勻的涂層，板材在40-50°C的烘道中，以與擠出板材水平牽引線(xiàn)速度相同的速度 (約2-15m/min)勾速運(yùn)動(dòng)，熱烘干約5-10分鐘去除溶劑后，涂層經(jīng)UV固化后，可以得到表 面加硬耐磨的涂層。因?yàn)槿軇]發(fā)速度慢，涂層表面在未固化前不可以接觸別的輥筒，這個(gè) 工藝顯然不適合下表面也需要涂裝的雙面輥涂工藝。
[0010] 無(wú)溶劑在線(xiàn)輥涂工藝：板材水平放置在傳送帶上，沿水平方向行走，不含溶劑的 UV涂料經(jīng)金屬計(jì)量輥和橡膠輥之間的縫隙，計(jì)量涂布在板材上。板材表面得到表面均勻的 涂層，在40-60°C的烘道中以與擠出板材水平牽引線(xiàn)速度相同的速度(約2-15m/min)勻速 水平移動(dòng)，預(yù)流平后，涂層經(jīng)UV固化，可以得到表面加硬耐磨的涂層。因涂料黏度大，表面 流平效果明顯不如上訴溶劑型涂料好，表面呈現(xiàn)凹凸不平的微小紋路。
[0011] 其中，因?yàn)槿軇┬偷腢V涂料中可能含有乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮，丙二醇甲醚， 異丙醇，二甲苯等有機(jī)溶劑，這些溶劑對(duì)PMMA，PC，PS，ABS等板材具有腐蝕作用，不能采用 太高的溫度烘干，否則可能出現(xiàn)過(guò)高的溫度加速溶劑侵蝕基材表面，有可能造成板材表面 質(zhì)量不良等品質(zhì)問(wèn)題產(chǎn)生。常用烘干溫度為40-70°C，40-5(TC更佳。板材加工采用線(xiàn)速度 越慢，通過(guò)一定長(zhǎng)度的烘道的時(shí)間越長(zhǎng)，相對(duì)來(lái)說(shuō)流平效果越好，但是生產(chǎn)效率越低。若提 高線(xiàn)速度，在需要保證足夠的烘干和流平時(shí)間前提下，需要延長(zhǎng)烘道長(zhǎng)度，所需要的固定資 產(chǎn)投資增大，廠房面積增大，能耗增大。常用的涂裝速度為2-15米每分鐘。低于2米每分 鐘，生產(chǎn)效率偏低，涂裝速度高于15米每分鐘，擠出速度也是高于15米每分鐘，不可控的因 素增加，所需要的烘道很長(zhǎng)，可能反而造成經(jīng)濟(jì)性下降。
[0012] 板材在線(xiàn)涂裝若采用溶劑型涂料，需要很長(zhǎng)的烘道，由此產(chǎn)生了一個(gè)很大的弊端， 就是若在涂料涂裝固化后發(fā)現(xiàn)品質(zhì)波動(dòng)或者品質(zhì)異常，需要在前一道工藝就改進(jìn)。由于烘 道長(zhǎng)，改進(jìn)效果反饋時(shí)間需要長(zhǎng)，工藝調(diào)整過(guò)程中產(chǎn)生的不良品將大幅度增加，由此可能造 成大量的浪費(fèi)。這個(gè)也是板材在線(xiàn)涂裝很少?gòu)S商實(shí)施的最重要的原因之一。
[0013] 中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CNl01829645A適合于板材的溶劑型涂料的噴涂工藝，專(zhuān)利文獻(xiàn) CN103694884A適合于板材的溶劑型涂料的淋涂工藝；專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102883824A適合于板材 的溶劑型涂料的流涂工藝。以上專(zhuān)利對(duì)于不含溶劑的高粘度UV涂料均是不適合的。
[0014] 專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102806172A描述了在線(xiàn)做熱烘干型自修復(fù)涂層的辦法，但是表面硬 度不夠，容易劃傷。專(zhuān)利文獻(xiàn)CN203459244U也是熱烘干型的溶劑型涂料的在線(xiàn)涂裝。采 用熱烘干型的涂料，即使在烘干不夠徹底，涂層含有少量溶劑，也可以流轉(zhuǎn)入下一道工序加 工。采用溶劑型的涂料，黏度較低，表面流平更好。但是采用UV固化的涂料，涂層未充分烘 干而表面含有溶劑時(shí)進(jìn)行UV固化，可能會(huì)帶來(lái)很多表面品質(zhì)問(wèn)題。
[0015] 因 PMMA，PC等塑料對(duì)溶劑敏感，最好能在50°C以下烘干去除溶劑，過(guò)高的溫度，容 易導(dǎo)致表面被溶劑侵蝕，出現(xiàn)其它表面品質(zhì)問(wèn)題。溶劑型涂料在擠出線(xiàn)上在線(xiàn)使用，溫度 設(shè)置為50°C以下溫度，至少需要10 - 30米甚至更長(zhǎng)的烘道，另外加上輥涂機(jī)和UV機(jī)，至少 需要15米長(zhǎng)以上的設(shè)備，這就對(duì)在線(xiàn)輥涂設(shè)備的安裝空間提出了更高的要求。同時(shí)因?yàn)樯?及到UV涂料中溶劑的排放，需要有環(huán)保部門(mén)的許可，有機(jī)溶劑排放存在職業(yè)安全和火災(zāi)隱 患，需要對(duì)工藝設(shè)計(jì)做很詳細(xì)的安全評(píng)估才可能實(shí)施。
[0016] 而采用不含溶劑的UV100%的涂料，因?yàn)闆](méi)有溶劑的排放，無(wú)職業(yè)安全，火災(zāi)隱患 的風(fēng)險(xiǎn)，而且無(wú)溶劑烘干時(shí)間，理論上可以用更短的烘道的甚至不用烘道，也可以直接用UV 燈直接固化涂料。但是，采用