CN1934140A - 用于涂覆金属物体的环境友好的涂料组合物、由其涂覆的物体、及其涂覆的方法、工艺和组合*** - Google Patents

Abstract

披露了环境友好的基本上全固体的涂料组合物，该组合物可用紫外和可见光辐射固化。此外，披露的涂料组合物适合于涂覆柔性物体和/或具有有角特征的物体，例如但不限于具有有角特征的柔性金属物体，此外，披露了用于涂覆表面或至少部分表面并将被涂表面固化从而得到部分或完全固化的被涂表面的方法(图1)。而且，披露了具有完全固化的被涂表面的制品，包括例如板弹簧。也披露了引入这些环境友好的、用紫外和可见光辐射可固化的基本上全固体的涂料组合物的方法、工艺、生产线、制品和工厂。

Description

用于涂覆金属物体的环境友好的涂料组合物、由其涂覆的物体、 及其涂覆的方法、工艺和组合***

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年3月8日提交的第60/551,287号的美国临时申请的权益；本申请也要求2004年3月25日提交的序列号为60/556,221的美国临时申请的权益；本申请也要求2004年3月26日提交的第60/557,074号的美国临时申请的权益；本申请也是2004年11月5日提交的序列号为10/983,022、2004年11月5日提交的序列号为10/982,998以及2004年12月2日提交的序列号为11/003,159的美国专利申请的部分继续申请，所有这些申请的内容由此全文引入作为参考。

发明背景

各种消费、科学和工业产品以各种各样的形式和形状结合有不同的金属。用溶剂基涂料涂覆这种金属表面，由于挥发性溶剂的蒸发引起的环境问题，可能会产生问题。而且，这种涂料可能需要热固化，导致需要固化炉和相关的能量消耗来使固化炉运转。

发明概述

本文中提供环境友好的、光化辐射可固化的、基本上全固体的组合物以及涂覆金属物体或塑料物体的方法。此处还提供环境友好的、光化辐射可固化的、基本上全固体的组合物，以及涂覆柔性物体如(仅作为例子)柔性金属或塑料物体的方法。此处进一步提供环境友好的、光化辐射可固化的、基本上全固体的组合物，以及涂覆具有有角特征的物体如(仅作为例子)具有有角特征的金属或塑料物体的方法。此处进一步提供环境友好的、光化辐射可固化的、基本上全固体的组合物，以及涂覆物体的方法，以产生涂层，该涂层在固化时具有改善的性质，例如包括改善的抗拉强度、改善的对被涂物体伸长之后损害的耐受性、改善的对弯曲被涂物体之后损害的耐受性、改善的对被涂物体杯突(cupping)之后损害的耐受性，或任何上述改善的性质的组合。这种涂料组合物生成较少的挥发物、产生较少的废物并且需要较少的能量。而且，这种涂料组合物可用于形成具有期望的美学、性能以及耐久性质的涂层。另外提供部分和全固化的表面，以及具有全固化表面的制品。

在一个方面中，文中所述的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物由至少一种低聚物、至少一种单体、至少一种光引发剂和至少一种纳米填料的混合物构成，其中固化组合物在110、100％湿度下10天后表现出99+％粘着性，和/或绕心轴如(仅作为例子)半英寸心轴的180度弯曲。在另一种实施方式中，固化组合物是金属或塑料物体上的涂层。在另一种实施方式中，固化组合物可在金属或塑料物体上提供柔性、耐腐蚀、耐磨损和耐刮擦的涂层。

在上述方面的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含存在于混合物中的约15-45wt％的至少一种低聚物或多种低聚物。在以上方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含存在于混合物中的约25-65wt％的至少一种单体或多种单体。在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含存在于混合物中的约2-10wt％的至少一种光引发剂或多种光引发剂。在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含存在于混合物中的约0.1-25wt％的至少一种纳米填料或多种纳米填料。在上述方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物可选地包含高达约5wt％的一种填料或多种填料。在上述方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物可选地包含高达约10wt％的一种可聚合颜料分散体或多种可聚合颜料分散体。在上述方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，和25～65wt％的一种单体或多种单体。在该方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，25～65wt％的一种单体或多种单体，和2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂。在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，25～65wt％的一种单体或多种单体，2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂，和0.1～25wt％的一种纳米填料或多种纳米填料。在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，25～65wt％的一种单体或多种单体，2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂，0.1～25wt％的一种纳米填料或多种纳米填料，和高达约5wt％的一种填料或多种填料。在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，30～65wt％的一种单体或多种单体，2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂，0.1～5wt％的一种纳米填料或多种纳米填料，高达约5wt％的一种填料或多种填料，和高达约10wt％的一种可聚合颜料分散体或多种可聚合颜料分散体；由此该组合物的室温粘度高达约500厘泊。

在另一种或可供选择的实施方式中，低聚物可选自聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯/单体掺合物、掺有1，6-己二醇丙烯酸酯的脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯、六官能聚氨酯丙烯酸酯、硅化聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族硅化聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯，及其组合。在另一种或可供选择的实施方式中，单体选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸酯衍生物、甲基丙烯酸酯衍生物、丙烯酸酯衍生物、三丙二醇二丙烯酸酯，及其组合。

在又一种或可供选择的实施方式中，光引发剂可选自二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧膦、苯甲酮、ESACUREKTO、IRGACURE500、DARACUR1173、LucirinTPO、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮，2，4，6-三甲基苯甲酮、4-甲基苯甲酮、低聚(2-羟基-2-甲基-1-(4-(1-甲基乙烯基)苯基)丙酮)，及其组合。在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物还包含高达约2％的共光引发剂(co-photoinitiator)，该共光引发剂选自胺丙烯酸酯、噻吨酮、二甲基缩酮、苄基甲基缩酮，及其组合。

在又一种或可供选择的实施方式中，填料选自用聚乙烯蜡制备的无定形二氧化硅、有机表面处理的合成无定形硅石、IRGANOX、未经处理的无定形二氧化硅、季烷基膨润土(alkyl quaternarybentonite)、硅胶、丙烯酸酯化的硅胶、氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化铌(niobia)、二氧化钛、氮化铝、氧化银、氧化铈，及其组合。此外，填料的平均粒径小于10微米，或小于5微米，或甚至小于1微米。

在上述方面的又一种或可供选择的实施方式中，纳米填料可选自纳米氧化铝、纳米二氧化硅、纳米氧化锆、纳米二氧化锆、纳米碳化硅、纳米氮化硅、纳米塞龙(sialon)、纳米氮化铝、纳米氧化铋、纳米氧化铈、纳米氧化铜、纳米氧化铁、纳米碳酸镍、纳米氧化铌、纳米稀土氧化物、纳米氧化银、纳米氧化锡和纳米氧化钛，及其组合。此外，纳米填料的平均粒径小于100纳米。

在另一种或可供选择的实施方式中，可聚合颜料分散体由连接到活性树脂上的至少一种颜料组成；其中活性树脂选自丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂和乙烯基树脂，颜料选自碳黑、金红石二氧化钛、有机红颜料、酞菁蓝颜料、铁丹颜料、异吲哚啉黄颜料、酞菁绿颜料、喹吖啶酮紫、咔唑紫、主色黑、浅柠檬铁黄、浅有机黄、透明铁黄、二芳基橙、喹吖啶酮红、有机猩红、浅有机红以及深有机红。

在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物适合于涂覆柔性物体，例如(仅作为例子)金属或塑料物体。在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物适合于涂覆包括有角特征的物体。

在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物适合作为柔性物体例如(仅作为例子)金属或塑料物体上的未固化涂料。在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物适合作为包括有角特征的物体上的未固化涂料。

在另一种或可供选择的实施方式中，涂料可以通过喷涂、刷涂、辊涂、浸渍涂布、刮涂、帘式淋涂或其组合，涂覆到柔性物体例如(仅作为例子)金属或塑料物体的表面上。此外，喷射手段包括但不限于使用高容量低压(HVLP)喷射***、空气辅助的/无空气喷射***或静电喷射***。在另一种或可供选择的实施方式中，涂料以单次施涂或多次施涂方式涂覆。在另一种或可供选择的实施方式中，柔性物体例如(仅作为例子)金属或塑料物体的表面被未固化的涂料部分覆盖，或者在再一种实施方式或可供选择的实施方式中，柔性物体例如(仅作为例子)金属或塑料物体的表面被未固化的涂料全部覆盖。

在另一种或可供选择的实施方式中，涂料可以通过喷涂、刷涂、辊涂、浸渍涂布、刮涂、帘式淋涂或其组合，涂覆到包括有角特征的物体表面上。此外，喷射手段包括但不限于使用高容量低压(HVLP)喷射***、空气辅助的/无空气喷射***或静电喷射***。在另一种或可供选择的实施方式中，涂料以单次施涂或多次施涂方式涂覆。在另一种或可供选择的实施方式中，包括有角特征的物体表面被未固化的涂料部分覆盖，或者在再一种实施方式或可供选择的实施方式中，包括有角特征的物体的表面被未固化的涂料全部覆盖。

在另一种或可供选择的实施方式中，包括有角特征的物体是柔性的，并且在再一种实施方式或可供选择的实施方式中，包括有角特征的物体包含金属、陶瓷、玻璃、木材和/或塑料。

在另一种或可供选择的实施方式中，柔性物体例如(仅作为例子)金属或塑料物体的被涂表面通过将未固化的被涂表面暴露于第一来源的光化辐射中而部分固化。在另一种或可供选择的实施方式中，柔性物体例如(仅作为例子)金属或塑料物体的被涂表面通过将部分固化的被涂表面暴露于第二来源的光化辐射中而完全固化。在另一种或可供选择的实施方式中，包括有角特征的物体的被涂表面通过将未固化的被涂表面暴露于第一来源的光化辐射中而部分固化。在另一种或可供选择的实施方式中，包括有角特征的物体的被涂表面通过将部分固化的被涂表面暴露于第二来源的光化辐射中而完全固化。

在另一种或可供选择的实施方式中，完全固化的涂层是柔性、粘着性、坚硬、平滑、耐腐蚀、耐磨蚀、耐刮擦的，或其任何组合。

在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射选自可见光辐射、近可见光辐射、紫外(UV)辐射，及其组合。此外，紫外辐射选自UV-A辐射、UV-B辐射、UV-B辐射、UV-C辐射、UV-D辐射，或其组合。

在另一种或可供选择的实施方式中，完全固化的被涂表面是制品的一部分。在另一种或可供选择的实施方式中，制品包括完全固化的被涂表面。在另一种或可供选择的实施方式中，被涂的制品可为这样一种制品，其中通过存在柔性、粘着性、坚硬、平滑、耐腐蚀、耐磨蚀、耐刮擦或其任何组合的涂层，提高或改善了它的至少一种功能。在另一种或可供选择的实施方式中，制品是板弹簧或汽车底盘。

在又一方面中，生产光化辐射可固化的基本上全固体组合物的方法包括：添加组份，例如，仅作为例子，至少一种低聚物、至少一种单体、至少一种光引发剂、可选的至少一种共光引发剂、至少一种纳米填料、可选的至少一种填料和可选的至少一种可聚合颜料分散体；采取一种手段将这些组份混合在一起以形成均匀组合物。在另一种或可供选择的实施方式中，组合物可在适宜的容器中混合或转移至适宜的容器中，例如但不限于罐。

在一个方面中，是用光化辐射可固化的基本上全固体的组合物涂覆柔性物体(仅作为例子，金属或塑料物体)，或包括有角特征的物体的至少部分表面的组合***，该组合***包含：将光化辐射可固化的基本上全固体的组合物涂于该物体上的装置；用第一光化辐射照射被施涂的涂层从而使表面上被施涂的涂层部分固化的装置；以及用第二光化辐射照射该物体从而使表面上部分固化的涂层完全固化的装置；其中该固化组合物是柔性、耐腐蚀、耐磨蚀和耐刮擦的涂层，其在110、100％湿度下10天后具有99+％粘着性，和/或绕心轴如(仅作为例子)半英寸心轴的180度弯曲。

在这种组合***的一种实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物由至少一种低聚物、至少一种单体、至少一种光引发剂、可选的至少一种共光引发剂、至少一种纳米填料、可选的至少一种填料和可选的至少一种可聚合颜料分散体的混合物构成。在另一种实施方式中，用于照射以使被涂表面部分固化的装置和用于照射以使被涂表面完全固化的装置位于照射站，从而无需搬运物体。在又一种实施方式中，用于涂覆组合物的装置位于涂覆站，其中必须将物体从涂覆站移到照射站。在另一种实施方式中，这类组合***还包含用于将物体从涂覆站移到照射站的装置。在再一种实施方式中，用于移动的装置包括传送带。

在另一种或可供选择的实施方式中，照射站包含用于限制光化辐射对涂覆站的照射量的装置。在再一种或可供选择的实施方式中，组合***还包含用于使物体绕至少一个轴旋转的装置。在再一种或可供选择的实施方式中，组合***进一步包含安装站，其中将待涂覆的物体连接到可动元件上。在另一种实施方式中，可动元件能使物体绕至少一个轴旋转。在另一种或可供选择的实施方式中，可动元件能使物体从涂覆站移动到照射站。

在又一种或可供选择的实施方式中，这类组合***还包含拆卸站，其中将完全固化的被涂物体从可动单元卸下。在另一种实施方式中，在从可动单元卸下之前无需将完全固化的被涂物体冷却。

在另一种或可供选择的实施方式中，用于涂覆的装置包括喷涂装置、刷涂装置、辊涂装置、浸涂装置、刮涂装置和帘式淋涂装置。在另一种实施方式中，用于涂覆的装置包括喷涂装置。在又一种实施方式中，喷涂装置包括用于高容量低压(HVLP)喷涂的装置。在另一种或可供选择的实施方式中，用于涂覆的装置处于室温下。在另一种或可供选择的实施方式中，喷涂装置包括用于静电喷雾的装置。在另一种或可供选择的实施方式中，喷涂装置包括用于空气辅助/无空气喷涂的装置。

在另一种或可供选择的实施方式中，涂覆站还包括用于回收未粘着到物体表面的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物的装置。在又一种实施方式中，随后将所回收的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物涂于另外的物体上。

在这种用于涂覆至少一部分表面的组合***的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含存在于混合物中的约15-45wt％的至少一种低聚物或多种低聚物。在以上方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含存在于混合物中的约25-65wt％的至少一种单体或多种单体。在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含存在于混合物中的约2-10wt％的至少一种光引发剂或多种光引发剂。在又一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含存在于混合物中的约0.1-25wt％的至少一种纳米填料或多种纳米填料。在上述方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物可选地包含高达约5wt％的一种填料或多种填料。在上述方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物可选地包含高达约10wt％的一种可聚合颜料分散体或多种可聚合颜料分散体。在上述方面的又一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，和25～65wt％的一种单体或多种单体。在该方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，25～65wt％的一种单体或多种单体，和2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂。在又一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，25～65wt％的一种单体或多种单体，2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂，和0.1～25wt％的一种纳米填料或多种纳米填料。在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，25～65wt％的一种单体或多种单体，2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂，0.1～25wt％的一种纳米填料或多种纳米填料，和高达约5wt％的一种填料或多种填料。在再一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，30～65wt％的一种单体或多种单体，2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂，0.1～5wt％的一种纳米填料或多种纳米填料，高达约5wt％的一种填料或多种填料，和高达约10wt％的一种可聚合颜料分散体或多种可聚合颜料分散体；由此该组合物的室温粘度高达约500厘泊。

在另一种或可供选择的实施方式中，用于涂覆至少一部分表面的组合***的第一光化辐射包括选自可见光辐射、近可见光辐射、紫外(UV)辐射及其组合的光化辐射。在另一种或可供选择的实施方式中，用于涂覆至少一部分表面的组合***的第二光化辐射包括选自可见光辐射、近可见光辐射、紫外(UV)辐射及其组合的光化辐射。在另一种或可供选择的实施方式中，照射站包括镜面排布。

在该方面的另一种或可供选择的实施方式中，被涂物体是板弹簧。

在另一方面中，是用光化辐射可固化的基本上全固体的组合物涂覆柔性物体(仅作为例子，金属或塑料物体)，或包括有角特征的物体的至少部分表面的工艺，该工艺包括：将该物体固定到传送装置上；在涂覆站将光化辐射可固化的组合物涂于该物体表面上；通过传送装置将被涂物体移至照射站；在照射站用第一光化辐射照射被涂表面并使之部分固化；以及在照射站用第二光化辐射照射被涂表面并使之完全固化；其中该固化组合物是柔性、耐腐蚀、耐磨蚀和耐刮擦的涂层，其在110、100％湿度下10天后具有99+％粘着性，和/或绕心轴如(仅作为例子)半英寸心轴的180度弯曲。

在另一种实施方式中，这类工艺还包括在涂覆步骤之前将物体固定到可转轴上。在另一种或可供选择的实施方式中，这类工艺还包括在将物体固定到可转轴上之后，移动传送装置以使该物***于涂覆站附近。在另一种实施方式中，这类工艺还包括当固定有该物体的轴旋转时，在涂覆站涂覆光化辐射可固化的组合物。在另一种实施方式中，传送装置包括传送带。

在另一种或可供选择的实施方式中，照射站包括包含第一光化辐射源和第二光化辐射源的固化室。

在另一种实施方式中，这类工艺还包括通过传送装置将完全固化的被涂物体移出固化室，其中将被涂物体包装用于贮存或运输。

在用于涂覆至少一部分表面的这类工艺的一种实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物可包含存在于混合物中的约15-45wt％的至少一种低聚物或多种低聚物。在以上方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含存在于混合物中的约25-65wt％的至少一种单体或多种单体。在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含存在于混合物中的约2-10wt％的至少一种光引发剂或多种光引发剂。在又一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含存在于混合物中的约0.1-25wt％的至少一种纳米填料或多种纳米填料。在上述方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物可选地包含高达约5wt％的一种填料或多种填料。在上述方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物可选地包含高达约10wt％的一种可聚合颜料分散体或多种可聚合颜料分散体。在上述方面的又一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，和25～65wt％的一种单体或多种单体。在该方面的另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，25～65wt％的一种单体或多种单体，和2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂。在又一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，25～65wt％的一种单体或多种单体，2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂，和0.1～25wt％的一种纳米填料或多种纳米填料。在另一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，25～65wt％的一种单体或多种单体，2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂，0.1～25wt％的一种纳米填料或多种纳米填料，和高达约5wt％的一种填料或多种填料。在再一种或可供选择的实施方式中，光化辐射可固化的基本上全固体的组合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，30～65wt％的一种单体或多种单体，2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂，0.1～5wt％的一种纳米填料或多种纳米填料，高达约5wt％的一种填料或多种填料，和高达约10wt％的一种可聚合颜料分散体或多种可聚合颜料分散体；由此该组合物的室温粘度高达约500厘泊。

在另一种或可供选择的实施方式中，涂覆站包含用于静电喷涂的装置。在另一种或可供选择的实施方式中，涂覆站包含适用于空气辅助/无空气喷涂的装置。在另一种或可供选择的实施方式中，涂覆站包含适用于高容量低压(HVLP)涂料涂覆的装置。在每种情形中，另一种或可供选择的实施方式包括这样的工艺：其中涂料在单次施涂中涂覆，或者涂料在多次施涂中涂覆。此外，在每种情形中，另一种或可供选择的实施方式包括这样的工艺：其中表面被涂料部分覆盖，或者表面被涂料完全覆盖。

在另一种或可供选择的实施方式中，第一光化辐射步骤与第二光化辐射步骤之间的时间少于5分钟。在另一种实施方式中，第一光化辐射步骤与第二光化辐射步骤之间的时间少于1分钟。在另一种实施方式中，第一光化辐射步骤与第二光化辐射步骤之间的时间少于15秒钟。

在另一种或可供选择的实施方式中，第一光化辐射步骤的时间长度比第二光化辐射步骤的时间长度短。在另一种或可供选择的实施方式中，第一光化辐射步骤的时间长度比第二光化辐射步骤的时间长度长。在另一种或可供选择的实施方式中，第一光化辐射步骤的时间长度等于第二光化辐射步骤的时间长度。

在另一种或可供选择的实施方式中，照射站包括至少一种能够提供光化辐射的光，所述光化辐射选自可见光辐射、近可见光辐射、紫外(UV)辐射及其组合。

在另一种或可供选择的实施方式中，照射站包括至少一种能够提供选自UV-A辐射、UV-B辐射、UV-B辐射、UV-C辐射、UV-D辐射或其组合的光化辐射的光源。

在另一种或可供选择的实施方式中，照射站包括镜面排布以使被涂表面三维固化。在另一种或可供选择的实施方式中，照射站包括光源排布以使被涂表面三维固化。在另一种实施方式中，每种光源发射不同的光谱波长范围。在另一种实施方式中，不同光源具有部分重叠的光谱波长范围。

在另一方面中，是用光化辐射可固化的基本上全固体的组合物涂覆柔性物体(仅作为例子，金属或塑料物体)，或包括有角特征的物体的至少部分表面的生产线，该生产线包含一种工艺，该工艺包含：将该物体固定到传送装置上；在涂覆站将光化辐射可固化的组合物涂于该物体表面上；通过传送装置将被涂物体移至照射站；在照射站用第一光化辐射照射被涂表面并使之部分固化；在照射站用第二光化辐射照射被涂表面并使之完全固化；其中该固化组合物是柔性、耐腐蚀、耐磨蚀和耐刮擦的涂层，其在110、100％湿度下10天后具有99+％粘着性，和/或绕心轴如(仅作为例子)半英寸心轴的180度弯曲。

在另一方面中，是用于生产至少部分涂有光化辐射可固化的基本上全固体的组合物的物体的设施或工厂，其包括至少一条用光化辐射可固化的基本上全固体组合物涂覆物体表面的生产线，该生产线包含一种工艺，该工艺包含：将该物体固定到传送装置上；在涂覆站将光化辐射可固化的组合物涂于该物体表面上；通过传送装置将被涂物体移至照射站；在照射站用第一光化辐射照射被涂表面并使之部分固化；在照射站用第二光化辐射照射被涂表面并使之完全固化；其中该固化组合物是柔性、耐腐蚀、耐磨蚀和耐刮擦的涂层，其在110、100％湿度下10天后具有99+％粘着性，和/或绕心轴如(仅作为例子)半英寸心轴的180度弯曲。

参考文献的引入

本说明书中提到的所有公开物、专利和专利申请由此全文引入作为参考，至如同各个公开物、专利或专利申请被具体且单独地提出以引入作为参考的程度。

附图简述

参考以下阐述示例性实施方式的详细说明以及附图，将获得对本发明方法和组合物特征和优点的更佳理解，其中示例性实施方式中采用了本方法、组合物、设备和装置的原理，附图中：

图1是用于用文中所述的涂料组合物涂覆柔性物体和/或有角物体的一种可能工艺的流程图。

图2是用于用文中所述的涂料组合物涂覆柔性和/或有角物体的一种可能组合***的流程图。

图3说明获得文中所述涂料组合物所需的可能组分。

图4是涂覆文中所述涂料的一种方法的示例。

图5是固化涂料的一种方法的示例。

发明详述

文中所述100％固体的光化辐射可固化的涂料组合物、涂覆该组合物的方法、被涂表面和被涂制品，通过结合零挥发或接近零挥发的有机化合物(VOC)而从本质上提高环境质量。此外，这类组份基本上不挥发因而排放量为零或接近零。排放量的这种减少显著降低空气污染，特别是与使用挥发溶剂的涂料组合物所造成的空气污染相比。而且，采用文中所述方法使采用使用挥发溶剂的涂料组合物的工艺所导致的与废物处理相关的任何水污染或土壤污染最小化，由此进一步利于并实质上提高环境质量。此外，文中所述100％固体的光化辐射可固化的涂料组合物、涂覆该组合物的方法、工艺和组合***、被涂表面和被涂制品采用的能量比采用使用挥发溶剂或水作为溶剂的涂料组合物的工艺少得多，由此节省能量。

特定术语的词汇表

如文中所用，术语“耐磨蚀”是指材料抗损害的能力，这种损害会导致可见的、深的或宽的沟槽。因此，刮痕通常被认为比本领域中称为划痕的更加严重。

如文中所用，术语“光化辐射”是指可产生聚合反应的任何辐射源，例如，仅作为例子，紫外辐射、近紫外辐射和可见光。

如文中所用，术语“有角特征”是指具有不同角度和尺寸的特征，例如，仅作为例子，不同角度和尺寸的角。有角特征也包括三维特征，例如，仅作为例子，***块、沟道、凹槽、口缘、边和突出物。

如文中所用，术语“共光引发剂”是指可与另一种或多种光引发剂联用的光引发剂。

如文中所用，术语“缓蚀剂”是指抑制或部分抑制腐蚀的一种或多种试剂。

如文中所用，术语“耐腐蚀”是指材料抵抗氧化损害的能力。

如文中所用，术语“固化”是指至少部分涂料组合物的聚合反应。

如文中所用，术语“可固化的”是指至少部分能够聚合的涂料组合物。

如文中所用，术语“固化促进剂”是指促进或另外增强或部分增强固化过程的一种或多种试剂。

术语“填料”是指添加以改变涂料的物理、机械、热或电性质的相对惰性的物质。

如文中所用，术语“柔性”是指弯曲、扭转或压缩而不断裂的能力，并且物体可任选地回复到其原始形状或位置的部分。

如文中所用，术语“无机颜料”是指在使用中基本上不挥发的微粒成分，并且包括通常在涂料或塑料贸易中标记为惰性剂、补充剂、填料等的那些成分。

如文中所用，术语“照射”是指将表面暴露于光化辐射中。

如文中所用，术语“碾磨”是指预混和、熔化和研磨粉末涂料制剂的方法，以获得适合于喷涂的粉末。

如文中所用，术语“单体”是指包含可连接到低聚物上或彼此连接的单个分子的物质。

如文中所用，术语“机动车”是指通过机械或电力自驱动的任何车辆。机动车，仅作为例子，包括汽车、公交车、卡车、拖拉机、休闲车和越野车。

如文中所用，术语“低聚物”是指包含几个重复的单一分子的分子。

如文中所用，术语“光引发剂”是指吸收紫外光并利用该光的能量促进涂料干燥层的形成的化合物。

如文中所用，术语“可聚合颜料分散体”是指分散在涂料组合物中附着在可聚合树脂上的颜料。

如文中所用，术语“可聚合树脂”或“活性树脂”是指具有反应性官能团的树脂。

如文中所用，术语“颜料”是指不溶或部分可溶、用于赋予颜色的化合物。

如文中所用，术语“刮擦”是指由机械或化学磨损导致的物理变形。

如文中所用，术语“载色剂”是指溶剂基制剂的液体部分，并且可结合溶剂和树脂。

涂料

通常，溶剂基涂料制剂结合四种基本类型的材料：颜料、树脂(粘合剂)、溶剂和添加剂。通过在载色剂中有效混合不溶的原颜料颗粒可产生均匀颜料分散体，并由此产生不透明涂料。树脂组成载色剂的不挥发部分，并且帮助粘合、决定涂料的内聚性、影响光泽和提供对化学品、水和酸/碱的耐受性。通常使用三种类型的树脂：多用树脂(丙烯酸类、乙烯类、聚氨酯、聚酯)；热固性树脂(醇酸树脂、环氧树脂)；和油。这种制剂中使用的溶剂类型取决于树脂，为有机溶剂(如醇、酯、酮、二醇醚、二氯甲烷、三氯乙烷和石油馏出物)或水。使用有机溶剂来淡化/稀释涂料组合物，并用来使涂料组合物均匀分散在表面上，然后快速蒸发。然而，由于它们的高挥发性，这类有机溶剂形成高排放浓度，因而归类为挥发性有机化合物(VOC)和有害空气污染物(HAP)。这些溶剂排放关系到使用VOC和HAP的设施中的雇主和雇员，因为过度暴露于其中会导致肾损伤或其它关乎健康的障碍。此外，当使用含有有机溶剂的涂料时，对环境的影响以及潜在的火患是要考虑的其它问题。而且，含有机溶剂的涂料需要大的固化炉，以引发涂料的固化并除去溶剂。在租赁或购买用于大炉的空间、热固化过程相关的能量成本、可能的医疗支出、潜在的环境净化和保险费方面，所有这些问题需要来自涂料最终用户支付相当多的资金。

热固性粉末涂料和UV-可固化粉末涂料

开发粉末基涂料组合物和水基制剂来解决伴随非水溶剂基涂料组合物的挥发排放问题。粉末基涂料可包括热固性或UV固化的制剂，可以减少排放，然而由于需要(对于热固性粉末)热熔融、抹平并固化，这类粉末基涂料也需要相当多的时间、用于大炉的空间和能量。此外，粉末涂料也常常呈现不期望的“桔皮”外观。具有UV反应性部分并保持产生高品质涂料所需的熔融和流动性质的固体树脂，能够产生UV可固化的粉末涂料。这些粉末涂料具有低能耗、空间有效和用UV固化观察到的快速固化的特性，便于粉末涂料施涂，如静电喷涂。使用UV固化有效地使熔化和流动阶段与固化阶段分离，但是仍然需要用于熔化和流动阶段的大炉，和这类炉运转所需的费用和空间要求。

100％固体的UV-可固化涂料

文中描述的是可喷涂的100％固体组合物、使用该组合物涂覆表面的方法和涂覆表面的工艺。文中所述的100％固体涂料组合物包括光化辐射可固化材料(例如单体和低聚物)、光引发剂、固体颜料分散体、粘合促进剂、纳米填料和填料，用于涂覆柔性物体(仅作为例子，金属或塑料物体)或包括有角特征的物体的表面，并且该涂料组合物可用常规方法喷涂，包括但不限于HVLP、空气辅助/无空气、或单涂层静电旋杯(electrostatic bell)，而不需另外施加热。此外，文中所述的100％固体涂料组合物赋予柔性、耐腐蚀性、耐磨性、改善的光泽、改善的粘着性，并且可为不透明的或具有透明的涂层。

文中所述的100％固体UV可固化的涂料组合物不使用添加的溶剂。这部分地通过使用低分子量单体代替有机溶剂来实现。但是，这些单体不像有机溶剂那样易挥发，因此不像挥发性有机溶剂那样容易蒸发。而且，与挥发性有机溶剂相比，这类单体成为最终涂料的整体组分，并利于最终涂料的性质和特性。文中所述的100％固体涂料组合物容易地被施涂到表面上，并通过暴于UV中快速固化，而不需使用大的固化和干燥炉；由此降低了与干燥/固化炉所需的购买/租赁空间相关的生产成本，以及与干燥/固化炉的运转相关的能量成本。此外，还出现更加有效的生产工艺，因为UV可固化涂料组合物可在单次涂覆中被施涂(即单涂层)，这减少了涂覆时间并能够获得立即“包装和输送”的能力。而且，在这类UV可固化涂料组合物中不含挥发性有机溶剂限制了由这类溶剂引起的健康、安全和环境危险。

文中所述的100％固体UV可固化涂料组合物可用来涂覆柔性物体，例如，仅作为例子，金属或塑料物体，或用来涂覆柔性物体如(仅作为例子)金属或塑料物体的表面，或用来涂覆包括金属或塑料组份的柔性物体。此外，文中所述的100％固体UV可固化涂料组合物可用来涂覆包括有角特征的物体，例如，仅作为例子，金属或塑料物体，或用来涂覆包括有角特征的柔性物体，例如，仅作为例子，金属或塑料物体。

可使用文中所述的100％固体UV可固化涂料组合物涂覆的金属类型包括但不限于，含铁金属和合金(如钢和生铁)、黄铜、青铜、铝、钴、铜、镁、镍、钛、锡或锌，或包括铝、铁、钴、铜、镁、镍、钛、锡和/或锌的合金，加上镀锌的钢，以及电镀锌的钢。此外，文中所述的组合物可用来涂覆任何已知形式的金属，例如但不限于冷轧金属、挤出物、线圈、焊接的部分或铸塑的部分。金属表面尤其容易被氧化形成表面氧化物，文中称为锈、表面氧化物或金属氧化物。然而其它金属如黄铜、青铜、铝、钴、铜、镁、镍、钛、锡或锌，或包括铝、铁、钴、铜、镁、镍、钛、锡和/或锌的合金也氧化并形成它们相应的表面氧化物。在具有高湿度或盐含量的环境中，锈的形成变得甚至更加可能和发生得更快。因而需要一些保护性涂料来使金属表面上表面氧化物的形成最小化。由文中所述的组合物获得的所得涂料在金属表面上表现出改善的粘着性，并为被涂金属提供改善的耐腐蚀性和耐磨性。

当使用水基组合物来涂覆金属表面时，当水在涂覆、固化和干燥步骤过程中蒸发时，金属表面会通过已知为“闪锈(flash-rusting)”的过程而氧化。虽然可通过用热空气鼓风机干燥或使用真空***来减少或消除水性涂料组合物的闪锈形成，但对于降低能量成本来说没有增加的益处，并且仍然需要大的干燥炉。相反地，文中所述的100％固体UV可固化涂料组合物不使用溶剂包括水，因此避免了形成闪锈的可能性。此外，使用这种UV可固化组合物减少了固化工艺时间，这可避免在较高的湿度环境中形成闪锈。

文中所述的100％固体UV可固化涂料组合物使用原颜料或固体可聚合颜料分散体来赋予组合物和所得涂料不透明性。固体可聚合颜料分散体限制了原颜料所需的“碾磨”的需要。碾磨是指预混和、熔化和将原颜料或粉末组合物研磨成适合于喷涂到表面上或混合到组合物中的微细粉末的制造工艺。将这些步骤加入到工艺中导致每个被涂制品花费的时间和能量消耗增加。虽然原颜料可被结合到文中所述的组合物中，但是用可聚合颜料分散体代替原颜料改进了涂覆工艺，并消除了相关的碾磨费用，由此提高总体生产力并降低业务支出。

颜料的颜色性质如强度、透明度/不透明度、光泽、深浅、流变学和光及化学稳定性，通常或多或少受到含有颜料颗粒的载色剂中该颜料颗粒的粒度和分布的影响。颜料颗粒通常以初级粒子(50μm～500μm)、聚集物、附聚物和絮凝物的形式存在。初级粒子是单独的晶体，而聚集物是在其晶面结合在一起的初级粒子的集合，而附聚物是在其边角连接的初级粒子与聚集物的较为松散的排布类型。絮凝物由通常以相当开放的结构排布的初级粒子聚集物与附聚物构成，能够在剪切力下破解。然而，在除去剪切力后或将分散体不受干扰地静置后，可以重新形成絮凝物。颜料粒径与颜料载色***吸收可见电磁辐射的能力之间的关系称为着色强度或着色力。给定颜料吸收光线的能力(着色力)随粒径减小以及相应的表面积增大而提高。由此，将颜料保持在最小颜料粒径的能力将产生最大的着色力。分散的首要目的是将颜料聚集物和附聚物破解成初级粒子，从而获得颜料在视觉上和经济上的最佳益处。当用在涂料组合物中时，该颜料分散体呈现提高的着色力和提供增强的色泽。然而，关系到获得最佳分散体的是形成颜料分散体所涉及的工艺数目，例如搅拌、剪切、碾磨和研磨。如果不精确控制这些工艺，那么可能存在批与批之间的颜色变化以及较差的颜色再现性。可选择地，将呈现最小聚集和附聚的可聚合颜料分散体简单地混入涂料组合物中，由此，通过免除制造和/或涂覆工艺中对这些步骤的需要而改善颜色再现性。此外，由于可聚合颜料分散体的反应官能性，聚合期间颜料变成所得涂料的组成部分，因为它连接于该反应官能团。相对于仅将颜料颗粒夹持在涂料基质中的颜料分散体，可聚合颜料分散体可以赋予更高的颜色稳定性。因而，加入了可聚合颜料分散体的涂料呈现改善的颜色再现性和改善的颜色稳定性、更高的着色力以及增强的不透明度和光泽度。仅作为例子，文中所述组合物是重着色的，并且在低于50微米的厚度时能够呈现可接受的不透明性。

将各种更高蒸汽压的单体/树脂作为载色剂引入到文中所述100％固体UV可固化组合物中，有效地消除了有机溶剂的需要和相关的溶剂排放/蒸发问题。因此，这免除了将空气污染/排放控制技术结合入制造工艺的需要。结果，文中所述方法和组合物可以使整合了涂覆步骤的操作中用于空气污染控制***保养的时间、空间和资金最小化。

因使用文中所述方法和组合物而产生的另一优点在于这类组合物和方法致使将涂料涂覆、固化和干燥所需的时间总体减少。尽管可以调整常规涂覆工艺以适应文中所述涂料组合物和方法，但是使用UV辐射而非热量来引发聚合过程显著缩短每个被涂制品的固化时间。但是文中所述方法和组合物可包括少量的热量；例如，用来提供用于固化的UV光的灯也可产生一些热。此外，热可由其它来源(包括设施的室温)产生；然而，文中所述方法和组合物需要最少的(如果有的话)额外的热，以实现合适的固化。此外，在本发明的组合物和方法中不含溶剂免除了用热量来除去溶剂的需要，除去溶剂的过程会给涂覆步骤增加显著的时间和费用。因而，使用UV线固化以及从组合物除去溶剂显著地缩短用于完成每个被涂物体的总涂覆工艺的时间，这使得在与基于溶剂的方法所需相同的时间内能够处理更多的零件，并且完成批次需要更少的时间。

使生产所用空间(无论是地面面积、壁面面积甚或是天花板面积(物体从天花板上悬挂时的情形中))最小化的能力对于生产率、生产成本和启动经费支出而言是关键的。本文所述UV固化组合物免除溶剂使得能够从生产线上除去大炉。当使用基于溶剂的涂料组合物时，这些炉用于固化并促使溶剂快速蒸发。该炉的去除显著地降低生产***所需体积(地面、壁面和天花板空间)，并将较少的空间有效用于已有生产线。此外，与炉的运转相关的费用不再成问题，结果是生产成本降低。对于新生产线，从设计中除去这些炉实际上节约了空间，因而可用较少的建筑物来容纳生产线，由此降低建筑费用。而且，因为不再需要炉，新生产线的费用支出将较少。由于与基于溶剂的工艺相比能够增加生产线的数目，并且能够整合到已有生产线中，文中所述的方法和组合物的生产线占据的较小体积提高了生产率。

如上所述，溶剂基涂料组合物，无论是基于有机溶剂还是基于水的，需要用热来干燥被涂表面，由此促进溶剂的蒸发。用大炉实现这个过程，可以想见这些大炉的运转需要高费用。而且，使用通风***(例如大的风扇)及空气污染控制***均需要能量来操作。因而，文中所述UV可固化涂料、组合物及方法通过限制(或者免除)对大炉、相关通风***以及空气净化***的需要而导致显著的能量和成本节约，所述大炉、相关通风***以及空气净化***是可供选择的热或溶剂基涂料组合物和方法所需的。

光泽度主要是指表面的平整度和光泽，当考虑涂层的视觉外观和最终视觉可接受性时，这两个性质都重要。如上所述，将可聚合颜料分散体引入涂料组合物能够产生更高的着色力和增强的光泽度。此外，将填料混入涂料组合物以及受控的聚合条件能赋予改善的平整度。聚合过程的控制将在后面详述，然而简单地讲，它包括使用具有不同吸收性质的光引发剂的混合物，从而较长波长的辐射可用于激发该混合物中的一种光引发剂或多种光引发剂，而较短波长的辐射可用于激发该混合物中的其他光引发剂。如此，激发顺序是重要的。期望首先激发较长波长的光引发剂，因为这能提高粘着并在适当的位置截留填料组份。之后激发较短波长的光引发剂来完成聚合过程。如果不采用这种激发顺序(或其变形，如交替暴露、闪光或其它顺序)，填料化合物会聚集，并形成暗淡的涂层。因而，长波长-短波长步骤能够通过提高表面平整度、提高表面光泽或者提高表面平整度和表面光泽来改善视觉外观和可接受性。然而，如果期望暗淡的外观，可以采用短波长-长波长步骤。

仅需要单个涂覆步骤的涂料组合物和工艺具有相当大的益处。对于所用涂料组合物的量以及每个涂覆件的总生产时间来说是成本高效的。当以单层涂覆时，该涂料组合物必须仍然赋予有利的品质，例如耐腐蚀性或耐磨性。文中所述的UV可固化的涂料组合物在低聚物、单体、可聚合颜料分散体与光引发剂的混合物中使用填料，来给在暴露于UV辐射之前涂于表面上的所得膜赋予期望的流变学特性。这些流变学性质包括粘度和触变行为，使得组合物能被喷射到表面上，使得组合物能保持在它到达该表面上的位置，并且使组合物液滴一起流动并充满任何缝隙而不从该表面上滴落或流掉，由此在该表面上产生完整的、几乎无孔的膜。文中所述UV可固化涂料组合物流变学性质的这种控制在单次施涂步骤中得到具有改善的覆盖度的涂层，并且由此，在文中所述着色的组合物的情况下，提高涂层的遮盖能力。

文中所述100％固体的UV可固化涂料组合物可以通过喷涂、帘式淋涂、浸渍涂布、辊涂或刷涂涂于表面上。然而，喷涂是最有效的涂覆方法之一，可用高容量低压(HVLP)法或静电喷涂技术实现。HVLP和静电喷涂技术是在涂料工业中完善建立的方法，因而，开发使用这些涂覆手段的涂料组合物是偶然的。此外，文中所述UV可固化组合物可使用空气辅助/无空气类型的喷涂技术来涂覆。空气辅助的无空气泵通常是空气操作的、正位移、往复活塞泵，其将涂料组合物直接虹吸到容器外。空气压缩机以转换HVLP枪所需空气量的约1/4的量操作泵和枪，并且以显著更高的流体压力输送流体。当涂料组合物逸出到大气压力下时它雾化，然后所述枪将一点点空气加到喷涂方式的结尾，消除了“尾”或重边缘，由此使重叠的线或带最少。这就是“无空气”方法的“空气辅助”。

在用溶剂基涂料组合物涂覆之前用来清洗表面的清洗方法通常包括使该表面与碱基清洗剂或酸性清洗剂接触，该清洗剂通常为水溶液。碱清洗剂的例子包括氢氧化钠和氢氧化钾。除了清洗剂和水之外，清洗溶液可任选地包括表面活性剂和助洗剂，如苏打灰、焦磷酸盐或三聚磷酸盐。因而，在用溶剂基组合物涂覆之前需要苛刻的条件来清洗表面。相反地，如上所述，文中所述的方法和组合物在涂覆物体之前只需要有限的和简单的(如果有的话)清洗。在一种实施方式中，在用文中所述的100％固体UV可固化涂料组合物涂覆之前，清洗制品只需要用可生物降解的有机清洗剂和水洗涤以除去松散的杂质、表面污物、油和油脂，水冲洗，以及干燥。水冲洗可使用去离子纯净水或自来水，接触时间和/或水的流速为足以从表面除去基本上所有的清洗剂的时间和流速。来自该简化的清洗方法的废物流比溶剂基涂料组合物使用的清洗方法包含更少的有毒和/或有害物质。因而，该清洗方法比溶剂基涂料组合物使用的清洗方法更加环境友好。

文中所述的UV可固化100％固体组合物的特征包括但不限于零VOC，零HAP，数秒内固化，例如但不限于1.5秒内固化(由此使固化时间缩短99％)，需要的占地面积少80％，需要的能量少80％，不易燃，无需稀释，极易固化，高光泽度，用HVLP或静电旋杯涂覆，无需蒸出炉，无需热固化，无热应力并且无桔皮效应。此外，它们使用户能够在生产高级的、外观可再现性更佳的产品的同时缩短生产时间。用户可以节约时间、能量和空间。此外，因为没有使用溶剂或载色剂，用户可以减少或免除排放。

本发明还公开了用于涂覆文中所述可喷射的紫外光可固化100％固体组合物的工艺和组合***。该工艺的特征包括但不限于提供工业强度的涂层，具有高达98％过度喷射物的回收，无需冷却线，立即“包装和运输”，工艺中零件减少，工件夹具较少，无需烧去工件夹具，免除空气污染控制***，对环境更安全，对雇员更安全，降低生产成本，缩短生产时间并增加产量。

组合物

UV涂料的机械性质如弹性、柔性和硬度取决于涂料组合物中包含的低聚物和单体的类型。仅作为举例，聚酯丙烯酸酯具有良好的耐磨性与韧性，而聚氨酯丙烯酸酯和聚醚丙烯酸酯可提供柔性、弹性和硬度。因而，文中所述的组合物结合了给固化涂料赋予各种性质的低聚物和单体，以获得具有良好粘着性、高柔性和耐磨性及耐刮擦性的UV可固化涂料。

文中所述的组合物基本上不含溶剂，因而称为固体组合物。因而公开了包括以下成分的物质组合物：UV可固化材料(低聚物和单体)、光引发剂、固体颜料分散体、粘合促进剂、缓蚀剂、填料和纳米填料，以获得柔性、耐磨性和耐刮擦性的涂料，其也表现出改善的粘着性。文中所述的组合物由以下物质组成，基于组合物的总重量：15～45％的低聚物或多种低聚物，25～65％的单体或多种单体，2～10％的光引发剂或多种光引发剂，0～15％的固体颜料或多种固体颜料分散体，0.01～2％的缓蚀剂，0.01～2％的填料和0.1～25％的纳米填料混合物；其中该组合物可通过HVLP，静电旋杯或空气辅助/无空气技术喷射，不需添加热量，并可通过紫外照射而固化。

低聚物可以选自单丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯及其混合物。可使用的适宜化合物包括但不限于三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；烷氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，如乙氧基化的或丙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；1，6-己二醇二丙烯酸酯；丙烯酸异冰片酯；脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(二-、三-、六-：Ebecryl 230、Ebecryl244、Ebecryl 264、Ebecryl 220)；乙烯基丙烯酸酯；环氧丙烯酸酯；乙氧基化的双酚A丙烯酸酯；三官能的丙烯酸酯、不饱和环二酮；聚酯二丙烯酸酯；环氧二丙烯酸酯/单体掺合物、脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯/单体掺合物、掺有1，6-己二醇丙烯酸酯的脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯、六官能聚氨酯丙烯酸酯、硅化聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族硅化聚氨酯丙烯酸酯、CN990(Sartomer，Exton，PA，U.S.A.)、掺有三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的双酚环氧丙烯酸酯、脂肪酸改性的双酚A丙烯酸酯、掺有三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的丙烯酸酯化的环氧多元醇，及其混合物。

单体选自丙烯酸2-苯氧乙酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸酯的酯衍生物、甲基丙烯酸酯的酯衍生物、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸2-苯氧乙酯；和交联剂，例如但不限于丙氧基化三丙烯酸甘油酯、三丙二醇二丙烯酸酯，及其混合物。

当暴露于紫外线中时，组合物的光引发剂组份引发快速聚合反应。文中所述组合物中所用光引发剂归为自由基类；然而，也可采用其它光引发剂类型。此外，可以采用光引发剂的组合，该组合涵盖用于引发聚合反应的UV源的不同光谱性质。在一种实施方式中，光引发剂与UV源的光谱性质相匹配。料想文中所述的组合物可用以下设备固化：中压水银弧光灯，该灯产生强烈的UV-C(200-280nm)辐射；或掺杂的水银放电灯，取决于掺杂剂，该放电灯产生UV-A(315-400nm)辐射或UV-B(280-315nm)辐射；或者组合型灯，取决于所用的光引发剂组合。此外，颜料的存在能够吸收UV区和可见光区的辐射，由此降低某些类型光引发剂的效率。然而，氧膦型光引发剂，例如但不限于双酰基氧膦，在有色(包括，仅作为例子，黑色)UV可固化涂覆材料中有效。氧膦也可用作白色涂料的光引发剂。

光引发剂和共光引发剂可选自：氧膦型光引发剂、二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧膦，苯甲酮、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(来自Ciba Specialty Chemicals 540 whitePlains Road，Tarrytown，New York，U.S.A.的DAROCUR1173)、2，4，6-三甲基苯甲酮和4-甲基苯甲酮、ESACUREKTO-46(LambertiS.p.A.，Gallarate(VA)，Italy)、低聚(2-羟基-2-甲基-1-(4-(1-甲基乙烯基)苯基)丙酮)、丙烯酸胺、噻吨酮、苄基甲基缩酮，及其混合物。此外，光引发剂和共光引发剂可选自：2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(来自Ciba Specialty Chemicals 540 White Plains Road，Tarrytown，New York，U.S.A.的DAROCUR1173)、氧膦型光引发剂、IRGACURE500(来自Ciba Specialty Chemicals 540 White PlainsRoad，Tarrytown，New York，U.S.A.)、丙烯酸胺、噻吨酮、苄基甲基缩酮，及其混合物。此外，将噻吨酮用作固化促进剂。液体光引发剂选自：苯甲酮、1-羟基环己基苯基酮、氧膦及其混合物。固体光引发剂为氧膦。

适于用在本发明实践中的其它光引发剂包括但不限于1-苯基-2羟基-2-甲基-1-丙酮、低聚{2-羟基-2-甲基-1-4-(1-甲基乙烯基)苯基丙酮}、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、双(2，6-二甲氧基苯甲酰基)-2，4，4-三甲基戊基氧膦、1-羟基环己基苯基酮和苯甲酮，及其混合物。其它有益的引发剂包括例如双(n，5，2，4-环戊二烯-1-基)-双2，6-二氯-3-(1H-吡咯-1-基)苯基钛和2-苯甲基-2-N，N-二甲氨基-1-(4-吗啉基苯基)-1-丁酮。这些化合物分别是IRGACURE784和IRGACURE369(都来自Ciba Specialty Chemicals 540 White PlainsRoad，Tarrytown，New York，U.S.A.)。同时，其它有益的光引发剂还包括例如2-甲基-1-4(甲基硫代)-2-吗啉基丙-1-酮、4-(2-羟基)苯基-2-羟基-2-(甲基丙基)酮、1-羟基环己基苯基酮苯甲酮、(环戊二烯)(1-甲基乙基)苯-铁六氟磷酸酯、2，2-二甲氧基-2-苯基-1-乙酰苯2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧膦、苯甲酸、4-(二甲基氨基)-***，及其混合物。

缓蚀剂被配制到涂料中以使它所施涂的基质的腐蚀最小化。合适的缓蚀剂可选自有机颜料、无机颜料、有机金属颜料或其它不溶于水相的有机化合物。也可伴随地使用防腐蚀颜料，例如包含磷酸盐或硼酸盐的颜料、金属颜料和金属氧化物颜料，例如但不限于磷酸锌、硼酸锌、硅酸或硅酸盐，例如硅酸钙或硅酸锶，以及基于氨基蒽醌的有机颜料缓蚀剂。此外可使用无机缓蚀剂，例如硝基间苯二甲酸的盐、单宁酸、磷酸酯、取代的苯并***或取代的苯酚。而且，微水溶性羧酸的钛或锆复合物和树脂结合的酮羧酸尤其适合作为涂料组合物中的缓蚀剂，用于保护金属表面。此外，一种实施方式是全固体的非金属缓蚀剂，包括，仅作为例子，Cortec Corporation(4119 White BearParkway，St.Paul，MN，U.S.A.)的M-235产品，及任何其它升级和替代产品。

颜料为不可溶的白色、黑色或有色物质，通常悬浮在用于油漆或油墨中的载色剂中，还可以包括效果颜料例如云母，金属颜料例如铝，以及珠光颜料。将颜料用于涂料中以提供装饰和/或保护功能，然而，由于它们的不溶性，颜料可能是液体涂料和/或干漆膜中各种问题的诱因。认为因颜料而起的一些膜缺陷的例子包括：由聚集引起的不期望的光泽、起霜、颜料褪色、颜料絮凝和/或沉降、颜料混合物的分离、脆性、湿敏性、易生真菌性和/或热不稳定性。

“理想的”分散体包括初级粒子的均匀悬浮体。然而，无机颜料常常与它们所混入的树脂不相容，这通常导致颜料难以均匀分散。另外，当干颜料包含初级粒子、聚集体和附聚物的混合物时，在实现稳定的颜料分散体的生产之前，必须将该混合物增湿并解聚，可能需要碾磨步骤。在具体的含颜料涂料组合物中的分散程度影响组合物的涂覆性质以及固化膜的光学性质。分散的改善引起光泽度、着色强度、亮度和保光性方面的改善。

为结合反应官能性而处理颜料表面改善了颜料的分散。表面改性剂的例子包括但不限于聚合物，如聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯、苯乙烯-甲基丙烯酸型共聚物、苯乙烯-丙烯酸型共聚物、聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚乙烯四氟乙烯型共聚物、聚天冬氨酸、聚谷氨酸和聚谷氨酸-γ-甲基酯；和诸如硅烷偶联剂和醇之类的改性剂。

这些经表面改性的颜料改善了在多种树脂中的颜料分散，这些树脂例如：烯烃，如，仅作为例子，聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯等；乙烯类，如聚氯乙稀、聚乙烯酯、聚苯乙烯；丙烯酸均聚物和共聚物；酚醛树脂；氨基树脂；醇酸树脂；环氧树脂；硅氧烷；尼龙；聚氨酯；苯氧树脂；聚碳酸酯；聚砜树脂；聚酯(可选地氯化)；聚醚；缩醛；聚酰亚胺和聚氧乙烯。

多种有机颜料可用在本发明组合物中，包括但不限于碳黑、偶氮颜料、酞菁颜料、硫靛颜料、蒽醌颜料、黄烷士林颜料、阴丹士林颜料、蒽素吡啶颜料、皮蒽酮颜料、苝系颜料、perynone颜料和喹吖啶酮颜料。

在本发明组合物中可以使用多种无机颜料，例如但不限于二氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锆、铁的氧化物：铁丹、铁黄和铁黑、群青、普鲁士蓝、氧化铬和氢氧化铬、硫酸钡、氧化锡、钙、二氧化钛(金红石和锐钛矿钛)、硫酸盐、滑石、云母、硅石、白云石、硫化锌、氧化锑、二氧化锆、二氧化硅、硫化镉、硒化镉、铬酸铅、铬酸锌、钛酸镍、粘土如高岭土、白云母和绢云母。

用在本发明组合物中的固体颜料分散体可选自与改性丙烯酸树脂键合的以下颜料：碳黑、金红石二氧化钛、有机红颜料、酞菁蓝颜料、铁丹颜料、异吲哚啉黄颜料、酞菁绿颜料、喹吖啶酮紫、咔唑紫、主色黑、浅柠檬铁黄、浅有机黄、透明铁黄、二芳基橙、喹吖啶酮红、有机猩红、浅有机红以及深有机红。这些可聚合颜料分散体可与其它颜料分散体相区别，其将不可溶颜料颗粒分散在某些类型树脂中并将颜料颗粒截留在聚合的基质中。用在本发明组合物和方法中的颜料分散体将颜料处理以使它们与丙烯酸树脂连接；从而颜料分散体能够在暴露于UV辐射中时聚合并且复杂地与整个涂层的性质相关。

本发明组合物中的填料的平均粒径包括，例如，小于约20μm，再例如，平均粒径为1～10μm的离散颗粒；而纳米填料颗粒的平均粒径包括，例如，小于约200nm，再例如，平均粒径为5～50nm的离散颗粒至纳米级的颗粒。加入填料给组合物赋予某些流变学性质，如粘度；但是，加入纳米级填料对涂料的机械性质产生与微米级填料显著不同的影响。因而，可通过改变涂料组合物中微米尺寸填料和纳米填料的含量来调节涂料的机械性质。

聚合物纳米复合材料是纳米级填料与热固性或UV可固化聚合物的掺混物，这类聚合物纳米复合材料相对于常规填料材料具有改善的性质。这些改善的性质包括改善的抗张强度、模量、热扭变温度、抗渗性、耐UV性、耐磨性和耐刮擦性以及导电率。结合某些纳米填料如纳米氧化铝和纳米硅，可提供长期耐磨性涂层，而不显著影响光学透明度、光泽、颜色或物理性质。这些改善的性质很大程度上是由于纳米级填料的小尺寸和大表面积所导致的。

填料和纳米填料可为不溶性无机颗粒或不溶性有机颗粒。无机填料和纳米填料通常为金属氧化物，虽然可使用其它无机化合物。无机填料和纳米填料的例子包括氮化铝、氧化铝、氧化锑、硫酸钡、氧化铋、硒化镉、硫化镉、硫酸钙、氧化铈、氧化铬、氧化铜、氧化铟锡、氧化铁、铬酸铅、钛酸镍、氧化铌、稀土氧化物、硅石、二氧化硅、氧化银、氧化锡、二氧化钛、铬酸锌、氧化锌、硫化锌、二氧化锆和氧化锆。可供选择地，有机填料和纳米填料通常为研磨成合适尺寸微粒的聚合物质。纳米级有机纳米填料的例子包括但不限于，纳米聚四氟乙烯、丙烯酸酯纳米球胶体、甲基丙烯酸酯纳米球胶体，及其组合，虽然可使用聚四氟乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯及其组合的微米级填料。

纳米氧化铝由纳米级的高纯度氧化铝组成，包括例如小于200nm，以及为约5～40nm范围内的离散的球形颗粒。将纳米氧化铝混入涂料体系中使涂层保持优良的光学透明度、光泽和物理性质，从而基于纳米氧化铝的组合物可用于需要优良光学透明度的耐磨性涂覆应用，如眼镜；精细抛光应用，包括半导体；以及纳米复合物应用，包括改善的热管理。此外，将纳米氧化铝混入涂料组合物中可得到非常坚硬的涂层，其可代替“硬铬”，并且可用于涂覆需要抗冲击性的物体。

“硬铬”通常由电沉积厚层(0.2mil～30mil或更大)铬的工艺来获得，通常将铬直接涂覆到铁基质如钢上，虽然它也可被涂覆到非铁基质上。厚的铬几乎总是从六价铬镀浴中沉积。“硬铬”可用于切割工具的坚硬尖端和在钢上形成要经受严重磨损的轴或区域。通常选择铬沉积是利用其可期望的性质，如硬度、耐磨性、耐腐蚀性、光滑性和低摩擦系数。可被硬铬电镀的各种元件包括液压杆和汽缸、飞机喷气发动机组件、内燃机气缸套、汽车后门的气动支撑杆、减震器、飞机起落架、铁路车轮轴承和连杆、工具和冲模部件、以及塑料和橡胶工业的模具。

铬可以以两种价态存在，三价铬(Cr III)和六价铬(Cr VI)。铬III是人体中的必需元素，比铬(VI)的毒性低得多。对于急性(短期)和慢性(长期)吸入暴露，呼吸道是铬(VI)毒性的主要靶器官。急性暴露于铬(VI)会发生呼吸短促、咳嗽和喘鸣，而慢性暴露已经发现隔膜穿孔和溃疡、支气管炎、肺功能减弱、肺炎和其它呼吸影响。人类研究已经清楚地表明，吸入的铬(VI)是人体致癌物，导致肺癌的危险增加。很明显，六价铬镀浴与它们用来获得坚硬涂层的应用相关，具有显著的健康危险和环境毒性问题。此外，使用硬铬电镀工艺会花费几个小时来完成，因此非常费时。因而，需要开发可容易和快速地涂覆、没有健康危险并且也对环境无害的涂料。混入纳米氧化铝的涂料组合物是环境友好的，可容易和快速地涂覆，并且得到坚硬、高度耐磨和耐刮擦的涂层。而且，将纳米氧化铝混入涂料体系中也使涂层保持优良的光学透明度、光泽和物理性质。

可将具有纳米尺寸的纳米二氧化硅混入涂料组合物中，其纳米尺寸包括例如小于约200nm，再例如，平均粒径为5～40nm，其二氧化硅含量高达40～65％，组合物粘度较小增加并且没有损失涂料透明度。此外，所得的涂料也具有改善的韧性、硬度以及耐磨性和耐刮擦性，并且涂料透明度和光泽没有降低。当将纳米硅混入涂料组合物中时，获得的其它性质和特征包括：它起抵抗气体、水蒸汽和溶剂的阻挡作用，它具有改善的耐候性和受到抑制的热老化，它表现出降低的固化收缩和反应热、降低的热膨胀和内应力、提高的抗撕裂性、断裂韧性和模量，具有改善的对许多无机基质(例如玻璃、铝)的粘着性，通过更亲水的表面具有改善的抵抗无机杂质(例如煤烟)的防污性，以及具有改善的其它期望性质如：热稳定性、防污性、导热性、介电性。

其它可用作纳米填料并具有如耐磨损性、硬度、刚度、耐磨性、耐化学性和耐腐蚀性的性质的材料包括：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅酸盐、铁酸盐和钛酸盐。例如，这类纳米填料的例子为但不限于：纳米氧化锆、纳米二氧化锆、纳米碳化硅、纳米氮化硅、纳米塞龙(硅铝的氧氮化物)、纳米氮化铝、纳米氧化铋、纳米氧化铈、纳米氧化铜、纳米氧化铁、纳米钛酸镍、纳米氧化铌、纳米稀土氧化物、纳米氧化银、纳米氧化锡和纳米氧化钛。除了这些性质之外，这些材料在高温下具有相对高的机械强度。

可供选择地，本发明组合物中使用的微米级填料选自：用聚乙烯蜡制备的无定形二氧化硅、经有机表面处理的合成无定形硅石、未经处理的无定形二氧化硅、季烷基膨润土、硅胶、丙烯酸酯化硅胶、氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化铌、二氧化钛、氮化铝、氧化银、氧化铈，及其组合。二氧化硅选自用包括聚乙烯蜡或蜡进行表面处理的合成和天然无定形二氧化硅，和来自Ciba Specialty Chemicals 540White Plains Road，Tarrytown，New York，U.S.A.的IRGANOX。

涂层的柔性是弯曲、扭曲或以另外的方式改变形状的物体的涂层的重要性质，该物体例如但不限于各种弹簧和机动车的底盘。涂层的柔性使得当物体弯曲、扭曲或改变形状时涂层能够弯曲或扭曲而不断裂；而涂层的粘着性使得当物体弯曲、扭曲或改变形状时涂层能够保持附着在物体上。本发明的组合物可用来获得柔性、耐磨、耐刮擦和/或耐腐蚀并具有改善的粘着性质的涂层。由此本发明的组合物取代或者代替物体或制品上的柔性涂层，其中由于存在柔性涂层将提高或改善物体或制品的至少一种功能。可使用本发明组合物涂覆的这种物体或制品的例子包括但不限于弹簧和机动车的底盘。可使用本发明组合物涂覆的这种弹簧的例子包括但不限于板弹簧、减震器弹簧、手表弹簧和自行车座弹簧。

涂覆本发明组合物的可能方法包括喷涂、刷涂、刮涂、帘式淋涂、浸涂和辊涂。为了能够喷涂到期望的表面上，必须控制预聚合的粘度。这通过使用低分子量单体代替有机溶剂来实现。但是，这些单体也参与并利于最终的涂料性质并且不蒸发。本发明组合物的粘度为约2厘泊～约1500厘泊；其中室温下约500厘泊或更小的粘度使得能够不需加入热量而通过HVLP、空气辅助/无空气或静电旋杯涂覆以单涂层覆盖。

100％固体的UV可固化涂料组合物的用途

本发明组合物具有显著的改进，因为它们不含在实现完全固化前必须除去的任何水或有机溶剂。因而，本发明组合物对环境的危害小得多并且经济，因为它需要较少的空间、较少的能量和较短的时间。此外，本发明组合物可以以单层涂覆，形成柔性、耐磨、耐刮擦和耐腐蚀并且具有改善的粘着性质的涂层。因而，使用本发明的组合物和方法涂覆弯曲、扭曲或以其它方式改变形状的物体，缩短了涂覆时间并由此提高了产量。

图1是用来涂覆柔性物体和/或包括有角特征的物体的工艺流程图。最初在涂覆之前可选地清洗物体，或者直接用本发明涂料组合物涂覆。然后将被涂物体可选地包装和运输，用于消费者使用、工业用途、科学用途或最终使用者预想的任何其它用途。

图2是用于用本发明UV可固化涂料组合物涂覆物体的工艺组合***的示意图。组合***的第一阶段是可选的安装站，在其中将待涂覆的物体固定到可动元件上，仅作为例子，轴、钩或基板。物体可用，仅作为例子，钉子、螺钉、螺栓和螺母、带、胶或其任何组合来固定。此外，工人可执行该固定任务，或者可替代地，用机器人执行该功能。接着，通过可选的用于移动的装置将固定的物体移到涂覆站。可选的用于移动的装置可以通过，仅作为例子，传送带、铁轨、轨道、链条、容器、箱柜、推车及其组合来获得。此外，用于移动的装置可固定到墙上、地上或天花板或其任意组合上。涂覆站是用所需涂料组合物涂覆期望物体的地方。用于涂覆涂料组合物的装置位于涂覆站。用于涂覆涂料组合物的装置包括，仅作为例子，高容量低压喷涂(HVLP)装置，静电喷涂装置、空气辅助/无空气喷涂装置、刷涂、辊涂、浸渍涂布、刮涂、帘式淋涂的装置或其组合。用于涂覆涂料组合物的多种装置可以组合并排布在涂覆站，由此确保进行物体的顶面、底面和侧面涂覆。此外，在涂料组合物涂覆之前和期间可选地使被固定的物体在至少一个轴上转动，以确保均匀涂覆。此外，需要时可包括掩模或模板，以将设计、徽标等结合到物体上。涂覆站可包括多种类型的涂料，包括不同的涂料颜色，如所期望的。当涂料组合物的涂覆完成时，固定的被涂物体可以继续旋转，或者停止旋转。涂覆站也可以包括可选的回收***来回收任何过度喷射的涂料组合物，由此回收至少98％的过喷涂料组合物。这种组合物再循环***使得在涂料组合物的使用和生产中能够显著节约，因为回收的组合物可涂于生产线中不同的物体上。

现在可以将固定的被涂物体通过可选的用于移动的装置从涂覆站移到照射站(文中也称为固化室)，被涂物体的固化在照射站中进行。沿生产线在与涂覆站分开的位置处安置照射站。在一种实施方式中，照射站具有用于限制光化辐射照射到该组合***其它部分的装置。可以料想多种这类装置，包括但不限于门、帘、挡板以及沿生产线的带角管道或弯道。用于限制照射站的光化辐射的照射的装置，例如，仅作为例子，关门、安置遮光板、或闭帘，用来保护操作者不暴于UV辐射中并屏蔽涂覆站来确保那儿不发生固化。在照射站内排布三套UV灯来确保顶面、底面和侧面暴于UV辐射中。此外，每套UV灯包含两种独立的灯型，仅作为例子，一个是水银弧光灯，另一个是掺铁水银弧光灯，以确保适宜的三维固化。因而，照射站内实际上有六个灯。可替代地，这种三维固化通过仅使用两个灯来实现、仅作为例子，两个灯中一个是水银弧光灯，另一个是掺铁水银弧光灯，通过排布组镜来确保被涂物体的顶面、底面、和侧面暴于UV辐射中并固化。无论所用的具体方法如何，照射站内两种灯型的位置是不定的，因为无需将被涂物体移到不同的位置进行部分固化，然后进行完全固化。

在一种实施方式中，在将固定的被涂物体移入照射站后，关门，再使固定的被涂物体可选地旋转。激发较长波长的灯用于部分固化阶段，仅作为例子，掺铁水银弧光灯；然后激发较短波长的灯用于完全固化阶段，仅作为例子，水银弧光灯。在打开较短波长的灯之前无需完全关闭较长波长的灯。两个固化阶段之后，关闭所有的灯，打开照射站另一侧的门(如果照射站安装有门的话，否则从照射站给物体提供另外的出口)，用可选的移动装置将完全固化的固定物体移至可选的拆卸站。在可选的拆卸站，可将被涂的完全固化的物体从固定物卸下，并且或者用可选的移动装置移至贮存设施，或者立即包装并运输。此外，工人可执行该拆卸任务，或者可替代地，用机器人执行该功能。拆卸之前无需冷却，因为涂覆和固化步无需热量，所有的步在环境温度下进行。

图3描述所用工艺的说明以及本发明UV可固化涂料组合物的组分示例。通常，在使用(仅作为例子)锯齿叶片或螺旋混合器的混合容器中将组分混合在一起。以足够的剪切力混合组合物的组分，直到获得平滑、均匀的涂料混合物。此外可以通过振动、搅拌、摇荡或搅动实现混合。制备符合规格的期望组合物，所述规格例如但不限于不透明、颜色、改善的粘着性、耐腐蚀性、耐磨性和光泽。此外，涂料包含低聚物和单体的组合，从而获得所需的规格。可聚合颜料分散体和填料是可选的，如图3所示，因为本发明的组合物包括透明的涂料组合物。

接着，如图4所示，通过包括但不限于HVLP、空气辅助/无空气或静电旋杯的涂覆装置，将该组合物涂覆于柔性物体或包括有角特征的物体的表面上。图4表示涂覆所用喷头的排布，尽管可以采用其它技术，例如浸涂、浇涂或帘式淋涂。如图4所示，将物体固定到旋转固定装置上，将该组合连接到用于从涂料涂覆区传送至固化区的传送***。然后，如图5所示，使用发出与激发组合物中所用特定光引发剂所需波长重叠的光谱频率的单个UV光源或光源组合，使所得涂覆膜固化。图5表示用于完成三维固化的一种示例性UV灯排布。最后，在固化完成之后，被涂表面准备立即处理和运输，无需等待零件冷却或溶剂排放至消散。

通过适当配制的100％固体UV可固化涂料与适宜频率的光的结合，UV照射能够穿透不透明涂料以达到基础基质，由此完全固化涂料。由于这种固化过程几乎是瞬间的，每种光需要(例如)平均1.5秒，时间和空间都得到节省。所用的固化灯可以是高压水银灯、掺镓或铁的水银灯，或根据需要的组合。这些灯可以通过直接施加电压、微波或无线电波为动力。

用足以涵盖所有需要的光频率的光引发剂混合物来配制涂料组合物。将其与为保证物体完全固化而排布的灯或成对的灯共同作用。聚合反应会受到低聚物、光引发剂、抑制剂和颜料的选择以及UV灯辐照度和光谱输出影响，特别是在丙烯酸酯双键转化和诱导期间。与透明涂料制剂相比，颜料的存在使得固化更加复杂，因为颜料吸收UV辐射。因而，在使光引发剂的吸收特性与UV源光谱输出相匹配的同时，使用可变波长UV源能够使有色制剂固化。

用于UV固化的光源包括：弧光灯，例如碳弧光灯，氙弧光灯、水银汽灯、卤化钨灯、激光器、太阳、太阳灯以及具有发射紫外线的荧光体的荧光灯。在被大多数商业可获得的光引发剂吸收的波长下，中压水银灯和高压氙灯具有多种放射线。此外，水银弧光灯可以掺有铁或镓。可替代地，激光是单频的(单波长)，能够用于激发在采用弧光灯时过弱或不能获得的波长下吸收的光引发剂。例如，中压水银弧光灯在254nm、265nm、295nm、301nm、313nm、366nm、405/408nm、436nm、546nm和577/579nm下具有强放射线。因而，在350nm处具有最强吸收的光引发剂用中压水银弧光灯不能被有效激发，但是用355nm Nd:YVO₄(钒酸盐)固态激光器能够有效引发。具有250-450nm范围内的变化光谱输出的商售UV/可见光源可以直接用于固化目的，而用光学带通或长通滤色片可以实现波长选择。因而，如文中所述，用户可以利用最佳的光引发剂吸收特性。

无论光源如何，灯的发射光谱必须与光引发剂的吸收光谱交迭。需要考虑光引发剂吸收光谱的两个方面：所吸收的波长和吸收强度(摩尔消光系数)。仅作为例子，DAROCUR4265(来自Ciba SpecialtyChemicals 540 White Plains Road，Tarrytown，New York，U.S.A.)中的光引发剂HMPP(2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮)和TPO(二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧膦)在270-290nm和360-380nm处有吸收峰，而DAROCUR1173(来自Ciba Specialty Chemicals 540White Plains Road，Tarrytown，New York，U.S.A.)在245nm、280nm和331nm处有吸收峰，而ESACUREKTO-46(来自Lamberti，S.p.A.，Gallarate(VA)，Italy)在245nm和378nm之间有吸收峰，并且IRGACURE907(来自Ciba Specialty Chemicals 540 White PlainsRoad，Tarrytown，New York，U.S.A.)中的MMMP在350nm处吸收，IRGACURE500(是IRGACURE184(来自Ciba Specialty Chemicals540 White Plains Road，Tarrytown，New York，U.S.A.)与苯甲酮的掺混物)在300nm与450nm之间吸收。

向制剂中添加颜料提高了所得涂料的不透明度，并且能够影响任何通体固化(through curing)的能力。另外，所添加的颜料能够吸收入射固化辐射，由此影响光引发剂的性能。因而，不透明有色涂料的固化性质取决于存在的颜料、各组配方、照射条件和基底反射。因而对颜料和光引发剂各自UV/可见光吸收特性的考虑可用于优化有色颜料的UV固化。通常，与用于固化透明制剂的那些相比，用于固化有色制剂的光引发剂在较长的波长(300nm～450nm)之间具有较高的摩尔消光系数。尽管颜料的存在会吸收UV和可见光区的辐射，由此减少适于辐射固化的吸收，但是氧膦型光引发剂，例如但不限于双酰基氧膦，在有色(包括，仅作为例子，黑色)的UV可固化涂料物质中有效。氧膦也可用作白色涂料的光引发剂，并且能够对本发明组合物进行有效的通体固化。

水银气体放电灯是最广泛用于固化的UV源，因为它是具有强烈UV-C(200-280nm)辐射线的非常高效的灯，但是它也具有在UV-A(315-400nm)和UV-B(280-513nm)区域中的光谱放射线。汞压强烈影响这种灯在UV-A、UV-B和UV-C区域中的光谱效率。另外，通过以金属碘化物或溴化物形式向银中添加(掺杂)少量银、镓、铟、铅、锑、铋、锰、铁、钴和/或镍，会强烈改变汞光谱，主要在UV-A区，在UV-B和UV-C区中也有改变。掺杂的镓在403和417nm发射强射线；而掺杂铁使358-388nm的UV-A区内的光谱辐射功率增加2倍，同时由于碘化物的存在，UV-B和UV-C辐射减少3-7倍。如上所述，颜料在涂料制剂中的存在会吸收入射辐射，从而影响光引发剂的激发。因而，期望适应性地选择用于所用的颜料分散体和光引发剂、光引发剂混合物或光引发剂/共引发剂混合物的UV源。例如，仅作为例子，掺铁的水银弧光灯(358-388nm发射)与光引发剂ESACUREKTO-46(来自Lamberti，S.p.A.，Gallarate(VA)，Italy)(在245-378nm之间吸收)一起使用是理想的。

具有不同光谱特性、或者一些光谱交迭而足够不同的多个灯可用于激发光引发剂的混合物或光引发剂与其引发剂的混合物。例如，仅作为例子，掺铁水银弧光灯(358-388nm发射)与纯水银弧光灯(200-280nm发射)组合使用。施加激发源的顺序可以不定，用于获得增强的涂层特性，例如，仅作为例子，光滑度、光泽、粘着性、耐磨性和耐腐蚀性。先用较长波长光源照射被涂表面是有利的，因为它在适当的位置截留填料颗粒并引发表面附近的聚合反应，由此提供光滑并粘着的涂层。随后，暴露于较高能量、较短波长的辐射中使通过初始聚合阶段已经固定在适当位置的存留的膜快速固化。

可调节每种类型灯的照射时间以提高本发明组合物的固化。一种用于固化用来涂覆柔性物体或包括有角特征的物体表面的本发明组合物的方法是，将被涂表面暴露于较长波长的掺杂的水银弧光灯中，其暴露时间比暴露于较短波长水银弧光灯中的更短。但是，这种暴露方案会导致固化涂料褶皱/起皱。因此，其它暴露方案对于短波长水银弧光灯和较长波长的掺杂的水银弧光灯采用相等的暴露时间，或者可供选择地，较长波长的掺杂的水银弧光灯的暴露时间可比短波长水银弧光灯的暴露时间更长。

测试被涂表面

本发明的100％固体的UV可固化涂料具有优良的耐久性，并且尤其适用于遭受物理磨损或暴露于各种天气条件下的表面。固体涂料的机械性质和它们的各种测试方法在“Mechanical Properties of SolidCoatings”Encyclopedia of Analytical Chemistry，John Wiley &Sons，2000中描述，其内容由此全文引入作为参考。本发明的涂料、组合物和方法满足和超出至少一种所述测试，在一些情况下一种以上的这些测试，在另一些情况下所有这些测试的要求。仅作为例子提供以下测试的说明。

例如，本发明的组合物和方法提供改善的固化涂层，其在至少一种以下测试中表现出改进：耐摩擦性、抗冲击性、耐腐蚀性、耐闪锈性、较高的光泽、外部耐久性如光泽保持度、耐断裂性、对基质的粘着性和光滑性。

耐摩擦性测试是用于测量涂料对由摩擦引起磨耗的耐受性的加速过程。虽然耐磨擦性测试主要意图针对内部涂层，但是它们有时针对外部涂层使用，作为膜性能的另外测量。在通常的摩擦测试中，将涂料以指定的膜厚度涂覆到刮擦测试板上，固化，然后使之经受用直线摩擦测试机的摩擦。耐磨擦性是将涂料除去至指定端点所需的摩擦循环次数。或者，在指定的摩擦循环次数后测量重量损失作为耐摩擦性的测量，并且计算膜厚度的当量损失。

抗冲击性是用于评价涂层对于落下物体的冲击强度或韧性的传统方法。该测试可在单个下落高度使用单个物体(投射物)形状，同时改变投射物重量。根据测试样品的预期冲击强度选择投射物大小和下落高度。对许多测试样品进行冲击以测量对于投射物重量合适的开始点。将测试样品牢固地夹持在下落塔底部的气动环中。将固定支架调节至合适的下落高度，并且将投射物***支架中。释放投射物并使它落到测试样品的中心。进行20～25次的系列冲击，如果测试样品通过，将下落高度增加一个单位。如果测试样品破损，将下落高度减少一个单位。可供选择地，使用逐渐增加的下落高度测试板，以确定产生任何断裂或从基质剥离的最小下落高度。这些冲击的结果用来计算冲击失败重量-50％的测试样品在该冲击下将破损的那个点。通常投射物是圆形物体，直径为38mm(1.5英寸)～51mm(2英寸)，并从约0.66m(26英寸)～1.5m(60英寸)的高度下落。

对于表现令人满意的涂料，它们必须粘着到它们所涂覆的基质上。可使用多种方法来确定涂料粘着到表面上的程度。通常使用的评价技术使用小刀或拉脱法(pull-off)粘着测试机进行。小刀测试是需要使用工具刀在涂层上挖凿的简单测试。它确定涂层是否以通常足够的水平粘着到基质上或粘着到另一涂层上(在多层涂覆***中)。性能是基于从基质上除去涂层的困难程度和被除去涂层的尺寸。可供选择地，使用小刀和切割导向装置，通过形成两个交叉形成“X”形状的30～45度角的切口，对涂层向下至表面切割“X”。在顶点处用刀尖试图将涂层从基质或从下面的涂层挑起来。

小刀测试的更加正式的形式是带测试，其可在有湿度或没有湿度的条件下进行。将湿度结合到带粘着/剥离测试中检测涂层的粘着性质在会发生腐蚀的条件下如何表现。在涂层中形成的切口上施加和除去压敏带。这种测试有两种变化形式；X-切口带测试和划格带测试。X-切口带测试使用锋利的剃刀刀片、解剖刀、小刀或其它切割设备来形成切到涂层中向下至基质的两个30～45度角的切口，其交叉形成“X”。使用直尺来保证形成直的切口。将带放在切***叉点的中心，然后快速除去。然后观察X-切口区域，观察涂层从基质或以前涂层的除去并评定等级。可供选择地，划格带测试主要用于测试小于5mil(125微米)厚的涂层。它使用网格图案而不是X图案。网格图案通过使用切割导向装置或具有多个预设刀片的特殊网格切割器来获得，以保证切口具有适当的间隔并且并行。然后施加和拉掉带；然后观察切口区域并评定等级。在一种实施方式中，本发明的组合物产生柔性、耐腐蚀、耐磨蚀和耐刮擦的涂层，其在110、100％湿度下10天后具有99+％粘着性，和/或绕心轴如(仅作为例子)半英寸心轴的180度弯曲。

更加定量的粘着性测试是拉脱测试(pull off test)，其中通过粘合剂将加载固定设备，通常称为支架或桩，固定到涂层上。通过使用便携式拉脱粘着性测试器，将负载逐渐施加到表面上直到支架被拉掉。根据支架拉掉所需的力或者支架承受的力，产生抗拉强度，以磅/平方英寸(psi)或兆帕(MPa)计。在包括支架、粘合剂、涂料体系和基质的***中，沿着最弱的平面将发生破损，并且通过断裂表面暴露出来。这种测试方法与用其它方法如刮擦或小刀粘着施加的剪切应力相比，使拉伸应力最大化，并且结果是不可比较的。刮擦测试通常限于在光滑的平的表面上测试。粘着性的测定方法是在圆形针或环下面推被涂表面，该针或环以逐渐增加的量施加负载，直到从基质表面除去涂层。

粘着性也是一些硬度测试的可测量结果，该测试通过铅笔硬度、砂砾计(Gravelometer)、冲击(下落物体等)或心轴弯曲进行，如切去涂层所指示的。最后，在一些化学耐性测试过程中当涂层起泡、冒泡或者甚至脱落时可记为粘着性丧失。

耐磨性可通过称为磨料(ablative)的空气鼓风碳化硅颗粒在被涂测试板上以约45g/min的流速来测定。持续研磨直到涂层磨破，并且测定用来达到磨破的磨料的量。耐磨性以每25.4μm膜厚度磨料的克数来表示。一种类似的测试包括使用重力流将二氧化硅或碳化硅磨料通过管子从指定高度落到被涂平表面上。二氧化硅(砂子)是比碳化硅更温和的磨料，它的较慢的磨蚀速度可用来区分不同涂层。落砂测试使用重力流而不是强制的空气流，并且得到较慢的研磨速度。对于落砂测试的耐磨性以每mil(25.4μm)膜厚度的砂子的体积(升)来表示。在一种实施方式中，本发明组合物产生具有大于100升/mil的落砂耐磨性的涂层。

耐刮擦性测试是将多种涂层的耐磨性进行定量的综合方法。该技术包括在测试样品上用钻石尖产生控制的刮痕。使该金刚石尖或锋利的金属尖，在恒定的或渐进的负载下划过被涂表面。在一定的临界负载下涂层将开始破损。临界负载可通过连接到压痕器夹具的声学传感器、摩擦力和光学显微镜来非常精确地测定。曾经已知的临界负载用来定量不同膜/基质组合的粘着性质，这些参数构成被测试涂料***的独特标记。

铅笔硬度测试方法是通过将已知硬度的铅笔铅推过被涂测试板，来快速、便宜地测定基质上有机涂层的膜硬度的步骤。对铅笔分级得到硬的和软的分类，硬度从9H变化到9B。“H”表示硬度，“B”表示表示黑度，HB表示硬的和黑的铅笔。最硬的铅笔是9H，接着是8H、7H、6H、5H、4H、3H、2H和H。硬度等级的中间是F；然后是HB、B、2B、3B、4B、5B、6B、7B、8B和9B，9B是最软的。一些涂层的硬度使得9H铅笔不会刮花它们；然而这些涂层仍然获得9H分级来表示它们的硬度。在铅笔硬度测试方法中，将被涂测试板放在稳固的水平表面上，将以45度角夹持的铅笔从操作者以1/4英寸(6.5mm)冲程推过。该方法用最硬的铅笔开始，持续降低硬度等级到两个终点的任一个；一，铅笔不会切入或挖开膜(铅笔硬度)，或者二，铅笔不会刮花膜(刮擦硬度)。

有效的涂料必须满足多种耐腐蚀性要求。耐腐蚀性测试评价包括：盐雾、结疤(scab)和循环腐蚀评价以及相关的蠕变回缩(creepback)。用于评价盐雾腐蚀的测试方法包括将试验样板固定在温控室中，然后以细气溶胶形式向试验样板喷射盐或盐混合物的水溶液。尽管可以根据室的温度和盐溶液的组成改变方法，但通常溶液为5％盐(氯化钠)溶液。将试验样板***该室中，恒温下将盐溶液以非常细微的液雾喷射到样品上。由于喷雾持续不断，样品始终润湿并且由此始终遭受腐蚀。可经常转动样品以确保均匀地与盐液雾接触。测试的持续时间可以是24-480小时或者更长。将试验样板暴露至少400小时而没有形成任何明显的膜下腐蚀的迹象，例如起泡或者可能由涂层中的针孔引起的其它外观变化，则可证明具有增强的耐腐蚀性。通常，最大允许蠕变缩回为2-4mm，同时至少少于10％的表面在2-4mm的锐边范围内被腐蚀。更严格的测试包括暴露至少900小时而没有形成任何明显的膜下腐蚀的迹象，例如起泡或者其它外观变化，最大允许蠕变缩回为2-4mm，同时至少少于10％的表面在2-4mm的锐边范围内被腐蚀。

结疤腐蚀测试包括采用盐喷雾步骤，但刮划试验样板以在涂层中形成划痕。之后沿涂层中的划痕产生疤状腐蚀，并自身表现为从划痕发散开的气泡状外观。如果1周后试验样板不表现出起泡或表面腐蚀，或其它外观变化，最大蠕变缩回最大到2mm并且至少少于10％的表面在3mm的锐边范围内被腐蚀，则可证明具有增强的结疤腐蚀试验的耐腐蚀性。更严格的测试包括将刮划过的试验样板暴露高达2周，而不表现疤状腐蚀的迹象。

采用包括持续暴露于湿份中的步骤(如盐雾测试中所发生的)评价被涂表面或许不能模仿被涂表面经历的真实状况，实际中会经历湿与干环境时期。因而采用湿/干循环、湿循环期间喷或不喷盐液来评价涂层对于日常使用的涂层是更为真实的评价。盐雾测试期间的连续润湿使得不能形成这种钝态氧化层。

“固化”测试用于评价固化的完整性、涂层与表面的粘着强度以及耐溶剂性。所用步骤为取试验样板，用测试样品将其涂覆，然后采用所选的固化方法例如光化辐射进行相应的固化。然后使涂覆且固化的试验样板经受摩擦以评价使表面暴露所需的摩擦次数。破损一般通过穿透基底表面来确定。通常，还将摩擦表面所用的布浸入有机溶剂如甲乙酮(MEK)中，作为加速测试条件的手段以及对接触溶剂的稳定性的测试。一次摩擦为一次来回循环，高度耐溶剂涂层达到超过100对摩擦的级别。而且，通过测定在哪一点发生表面擦伤，还可以获得固化测试的二次读数。

为评价涂层的耐热性，将被涂试验样板放入炉中并评价不同热接触时间之后的粘着损失、破裂、断裂、褪色、轻度挥发或起雾。所用炉型包括但不限于对流炉。文中所述UV可固化的耐腐蚀涂料在至少210℃下保持至少1小时后，以及在至少210℃下保持至少10小时后，无粘着损失、无破裂、断裂、褪色、轻度挥发或起雾，可以满足或超出耐热性的要求。

腐蚀测试的同时，涂层还经历许多其它评价标准，抗破碎评价和热冲击测试。抗破碎测试主要用于模拟飞扬碎片的冲击对表面涂层的影响。通常是砂砾计，设计用于评价表面涂层(油漆、清漆、金属镀层等)对于由砂砾或其它飞扬物冲击引起的破碎的耐受性。通常，将试验样品固定在砂砾计的背面，采用气压向试样样板掷出大约300块砂砾、六角金属块或其它带角物体。然后取下试验样品，用干净布轻柔掸拭，然后将胶带覆到整个测试表面上。除去胶带将会拉掉涂层的任何松动部分。然后将测试样品的外观与标准物对比以确定破碎级别，或者也可以采用目测。破碎级别由指示所观察到的碎片数目的数字构成。

热冲击测试是最剧烈的温度测试，设计用于显示当在极端条件下伸缩时产品如何表现。热冲击测试建立一种环境，将在短期内显示涂层在恶劣条件下经历多年变化会如何表现。测试的各种变型包括对于迅速改变的温度涂层的回弹，例如在冬天当从温暖的环境例如房屋、车库或仓库移入外界冰冷的环境中时所经历的，或相反情况。这类热冲击测试具有快速的热提升速度(每分钟30℃)，并且可以是气-气或液-液冲击测试。热冲击测试是温度测试中的更加苛刻的一种，用于测试必将经历恶劣条件的涂层、包装物、飞行器零件、军用装备或电子设备。绝大多数测试件经历气-气热冲击测试，该测试中用机械设备将测试品从一种极端的气温移入另一种气温中。可使用全封闭热冲击测试腔室来避免不期望地暴露于环境温度中，由此使热冲击最小化。热冲击测试中，腔室的冷区可以保持在-54℃(-65)，热区可设为160℃(320)。将试样样板在每一段保持至少一小时，然后在段间来回移动，多次循环。热冲击循环的次数可从10或20次到高达1500次。观察到文中所述UV可固化的耐腐蚀涂料对于高达20次的循环无粘着损失、破裂、断裂、褪色、轻度挥发或起雾，可以满足并超出热冲击测试的要求。

可测试的涂层的其它机械性质包括抗拉强度、柔性、杯突和破损时的伸长率。

使用柔性测试方法评价当被涂基质弯曲时，涂层对断裂和/或从柔性基质上脱离的耐受性。柔性通常由心轴弯曲测试或T-弯曲测试来测量。心轴弯曲测试包括在圆锥形心轴上或在各种直径的圆柱形心轴上弯曲被涂基质，通常是金属片或橡胶类材料。标准的圆锥形光滑钢心轴的长度为203mm(8英寸)，一端直径为3mm(0.125英寸)，另一端直径为38mm(1.5英寸)。被涂基质的涂覆面向上，用杠杆装置将其绕心轴弯曲，如果存在断裂的话，测定断裂的程度。目测从心轴的小端到裂缝的距离，该距离可用来以图示确定伸长率百分比。(但是，该测试方法中没有指明，由拉伸研究确定的伸长率会产生与断裂-破损点相关的值。)将裂缝停止点处的心轴直径记录作为抗断裂性或柔性。圆柱形心轴测试是合格/不合格测试，其包括将被涂基质放在心轴上，涂覆面向上，人工以均匀的速度在指定时间内将样品绕心轴约180度弯曲。通常使用6个直径为25mm(1.0英寸)～3.2mm(0.125英寸)的心轴。将样板在最大直径的心轴上弯曲，然后立即检查裂缝。如果没有裂缝产生，使用下一个较小的心轴，这样下去直到产生破损或者已经通过了最小直径的心轴测试。记录不会产生裂缝的最小直径。该测试可用来计算涂层伸长率。

T-弯曲测试包括将具有50mm(2英寸)最小宽度的被涂金属样板放在光滑口台钳中并夹紧。样板必须足够长，使得可进行需要次数的弯曲，即约150mm(6in)。然后将样板弯曲90度，并且涂层在弯曲物的外面，取下，接着人工进一步弯曲直到弯曲端可***到虎钳中；夹紧虎钳以完成180度弯曲。弯曲物的尖端应该尽可能地平。这被称为0T(零-T)弯曲物。然后用5～10倍的放大镜检查弯曲物的裂缝，覆盖压敏带并除去以确定涂层是否会被拉掉。然后重复该过程，将弯曲端放在虎钳中绕0T弯曲物弯曲180度，形成1T弯曲物。继续该过程形成2T、3T等弯曲物。没有看见裂缝并且涂层没有拉掉的最小T弯曲是报告值。注意，弯曲物的曲率半径随着每次连续弯曲而增加，并且形成弯曲物所需的涂层伸长率随着每次连续弯曲而降低。在一种实施方式中，本发明组合物产生柔性高达约2T的涂层。

杯突测试在涂覆到柔性基质的涂层上进行。杯突可能是比心轴弯曲测试更严格的测试。在杯突测试中，样板的变形可进行到金属断裂的程度，这种断裂通常在心轴测试中不会发生。该方法包括将被涂金属样板夹在半球形冲模和半球形压痕器之间。向压痕器施加压力以在样板中形成圆顶形状，并且涂层在凸起的一侧。增加压力至指定深度或者直到涂层断裂和/或从基质脱离。

抗拉强度是材料对倾向于将它撕裂的力的抵抗力，并且测量为材料可承受而不裂开的最大张力。抗拉强度通常在分离的涂层上测量，但是可在被涂基质上评价。拉力测试器通常结合高度灵敏的电子负荷称量***，以及使用张力计来探测施加到测试样品上的负荷的负荷单元。测试样品被夹在两个柄之间，其中一个柄连接到移动的十字头中的负荷单元，而另一个柄固定到测试器的基座上。十字头连接到两个垂直设置的螺杆上，使用同步马达变速箱组件使该螺杆旋转。施加到测试样品上的负荷和十字头移动的距离都显示在图表记录器上。

伸长是由施加拉伸力产生的变形，并且计算为长度变化除以原始长度。伸长率是用来确定一片膜在断裂之前能伸多长的量度。对于开发一种涂层以绕形成V字形物体的一块木材、一块金属的角伸长，或者必须绕瓶、管或一段绳索弯曲360度而不断裂，这种信息是有用的。该测试方法包括在指定温度和湿度条件下调节分离的测试膜，然后将测试样品切成已知的尺寸。然后将样品夹在两个柄之间，并拉伸直到它破裂。伸长率可在每分钟5～100％之间。

实施例

实施例1：用于透明涂料组合物的制剂。

通过用螺旋混合器混合以下组份来制备用于透明涂料组合物的实施方式，以产生具有优良耐磨性、耐刮擦性、耐腐蚀性和粘着性的柔性涂层：25.683％脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯(EBECRYL264，来自UCBSurface Specialties，Brussels，Belgium)、18.032％丙烯酸2-苯氧乙酯、26.229％丙烯酸异冰片酯、8.743％甲基丙烯酸酯的酯衍生物粘合促进剂(EBECRYL168，来自UCB Surface Specialties，Brussels，Belgium)、14.210％丙氧基化三丙烯酸甘油酯-纳米二氧化硅(Nanocryl C-155，以前称为Nanocryl XP 21 0953，来自hansechemie AG，Geesthacht，Germany)、5.464％DARACUR1173(来自CibaSpecialty Chemicals 540 White Plains Road，Tarrytown，New York，U.S.A.)和ESACUREKTO-46(来自Lamberti，S.p.A.，Gallarate(VA)，Italy)。用螺旋混合器将这些组份充分混合，直到得到均匀组合物。这种组合物可通过HVLP涂覆并用紫外光固化。

实施例2：用于黑色组合物的制剂。

如下制备有色组合物的实施方式，以产生具有优良耐磨性、耐刮擦性、耐腐蚀性和粘着性的柔性涂层：用螺旋混合器混合94.43％的实施例1的透明涂料组合物，将3.60％与改性丙烯酸键合的碳黑(固体颜料分散体，PC 9317，来自Elementis，Staines，UK)和2.06％经有机表面处理的合成无定形硅石(SYLOIDRAD 221，来自Grace Davison divisionof WR Grace & Co.，Columbia，MD，U.S.A.)混合到上述94.43％的透明涂料组合物中。用螺旋混合器将这些添加物分散在整个透明涂料中，直到形成均匀黑色涂料组合物，这种涂料可通过HVLP涂覆并用紫外光固化。

实施例3：用来形成具有改善的耐磨性、耐刮擦性、耐腐蚀性和粘着性的透明柔性涂料的步骤。

另一种实施方式是用于制备透明涂料组合物的步。涂料组合物的组份在空气下混合，因为氧气的存在防止过早聚合。期望将照射光线保持在最小，特别是应当避免使用钠蒸汽灯。然而，可以选择使用暗房的照明设备。用在涂料组合物制造中、与单体和涂料混合物接触的元件，例如混合容器和混合叶片，应当由不锈钢或塑料优选聚乙烯或聚丙烯制成。应当避免使用聚苯乙烯和PVC，因为单体和涂料混合物会将它们溶解。此外，应当避免单体和涂料混合物与低碳钢、铜合金、酸、碱和氧化剂的接触。另外，必须避免黄铜配件，因为它们会引起过早聚合或胶凝。对于透明涂料的制备，根本的是获得充分混合，随后的剪切控制并非必须的。用1/3马力(hp)混合器和50加仑筒形混合1-3小时后可以实现透明涂料组合物的充分混合。较小的量，至多5加仑，可用实验室搅拌器(1/15-1/10hp)混合3小时后实现充分混合。圆壁容器是所希望的，因为这能避免固体低聚物在角落的聚集以及任何与不完全混合有关的后续问题。另一个因素是混合器叶片应当设置在与混合容器底部相距混合器直径一半的距离。先将低聚物添加到混合容器中，如果需要可将低聚物轻微加热以利于处理。低聚物不应当加热到120以上，因而，如果需要加热，推荐使用温控加热炉或加热套。应当避免使用带式加热器。接着以任何顺序添加单体和胶状悬浮体，随后添加酯/单体粘着促进剂。最后添加光引发剂以确保全部组合物暴露于光线中的时间最小化。在添加完所有组份之后，使混合容器避光进行混合。混合后，有气泡存在，涂料看起来是云状。这些气泡迅速消散，形成透明的涂料组合物。作为最后步骤，在从混合容器移出涂料组合物之前，刮混合容器的底部来观看是否存在任何未溶低聚物。这作为一个预防措施来实施，以确保进行了充分混合。如果组合物充分混合，那么用袋式过滤器将涂料组合物通过1微米的过滤器过滤。之后组合物备用。

实施例4：用来形成具有改善的耐磨性、耐刮擦性、耐腐蚀性和粘着性的有色柔性涂料的步骤。

另一种实施方式是有色涂料的制备步骤。在此，将具有充足动力和构造的混合器用于产生层流并用混合器的叶片高效实现颜料的分散。对于低于400mL的小的实验室量，实验室混合器或搅拌器就足够了，然而，对于高达半加仑的量，可以使用1/15-1/10hp的实验室混合器，但是混合会进行几天。对于商业用量，可以使用带有250加仑圆壁锥底罐、至少30hp的螺旋混合器或锯齿混合器。为制备有色组合物，先将透明涂料组合物混合，参见实施例4。在添加到透明涂料组合物中之前将颜料分散体混合物预混合，因为这能确保得到合乎需要的颜色。通过在封闭容器中振动颜料分散体容易地实现颜料分散体的预混合，同时穿戴防尘面具。然后将填料、预混合的颜料/颜料分散体和固体光引发剂添加到该透明涂料组合物中，混合11/2～2小时。通过进行底部取样并检测未溶颜料来确定混合的完成度。这通过从混合罐底部提取少量有色混合物并在表面上涂覆薄层来实现。然后对该薄层检测任何未溶颜料的存在。然后使该混合物滤过100目过滤器。充分混合的有色涂料组合物表现出很少或者没有未溶颜料。

实施例5：用具有改善的耐磨性、耐刮擦性、耐腐蚀性和粘着性的透明柔性涂料涂覆板弹簧外表面的工艺。

另一种实施方式是用实施例1中所述的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物涂覆板弹簧外表面的工艺。该工艺以板弹簧连接到可转轴上开始，然后将该组合体连接到传送***上。板弹簧可使用可生物降解的有机清洗剂在独立的清洗站预清洗，或者板弹簧可在连接到可转轴上之前预清洗。注意涂覆步骤期间可转轴/板弹簧组件的旋转确保板弹簧表面的完全涂覆。然后通过传送***将可转轴/板弹簧组件移入涂料涂覆段，将可转轴/板弹簧组件安置在静电喷涂***附近。该静电喷涂***具有三个喷头，这三个喷头的排布确保被涂物体顶面、底面和侧面的涂覆。在从三个喷头喷射涂料组合物之前可转轴/板弹簧组件开始旋转。然后在可转轴/板弹簧组件继续旋转的同时，从三个静电喷头同时涂覆涂料组合物。然后将被涂的可转轴/板弹簧组件通过传送带运入位于生产线更下端的固化室。该固化室具有两套门，这些门在固化期间关闭以保护操作者免受UV辐射的照射。固化室内排布有三套UV灯以确保顶面、底面和侧面都暴露于UV辐射中。另外，每套UV灯包含两个独立的灯型以确保适当的固化：一个是水银弧光灯，另一个是掺铁水银弧光灯。因而固化室内实际上有六个灯。注意这种三维固化可以通过仅使用两个灯来实现，一个是水银弧光灯，另一个是掺铁水银弧光灯，用镜组确保对顶面、底面和侧面的照射。一旦位于固化室内，就将门关闭并再次使轴/板弹簧组件旋转。然后开启掺铁水银弧光灯用于部分固化阶段，之后开启水银弧光灯用于完全固化。注意在打开水银弧光灯之前无需完全关闭掺铁水银弧光灯，并且暴露于掺杂水银弧光灯中的时间短于暴露于纯水银弧光灯中的时间。关闭两灯并停止轴/板弹簧组件的旋转。打开固化室另一侧的门，然后用传送带将带有透明、柔性、粘着性、耐磨性、耐刮擦和耐腐蚀涂层的完全固化的板弹簧移至远离固化室的包装区。然后将板弹簧从可转轴上卸下、包装并运输。

实施例6：用具有改善的耐磨性、耐刮擦性、耐腐蚀性和粘着性的有色柔性涂料涂覆板弹簧外表面的工艺。

另一种实施方式是用实施例2中所述的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物涂覆板弹簧外表面的工艺。该工艺以板弹簧连接到可转轴上开始，然后将该组合体连接到传送***上。板弹簧可使用可生物降解的有机清洗剂在独立的清洗站预清洗，或者板弹簧可在连接到可转轴上之前预清洗。注意涂覆步骤期间可转轴/板弹簧组件的旋转确保板弹簧表面的完全涂覆。然后通过传送***将可转轴/板弹簧组件移入涂料涂覆段，将可转轴/板弹簧组件安置在静电喷涂***附近。该静电喷涂***具有三个喷头，这三个喷头的排布确保被涂物体顶面、底面和侧面的涂覆。在从三个喷头喷射涂料组合物之前可转轴/板弹簧组件开始旋转。然后在可转轴/板弹簧组件继续旋转的同时，从三个静电喷头同时涂覆涂料组合物。然后将被涂的可转轴/板弹簧组件通过传送带运入位于生产线更下端的固化室。该固化室具有两套门，这些门在固化期间关闭以保护操作者免受UV辐射的照射。固化室内排布有三套UV灯以确保顶面、底面和侧面都暴露于UV辐射中。另外，每套UV灯包含两个独立的灯型以确保适当的固化：一个是水银弧光灯，另一个是掺铁水银弧光灯。因而固化室内实际上有六个灯。注意这种三维固化可以通过仅使用两个灯来实现，一个是水银弧光灯，另一个是掺铁水银弧光灯，用镜组确保对顶面、底面和侧面的照射。一旦位于固化室内，就将门关闭并再次使轴/板弹簧组件旋转。然后开启掺铁水银弧光灯用于部分固化阶段，之后开启水银弧光灯用于完全固化。注意在打开水银弧光灯之前无需完全关闭掺铁水银弧光灯，并且暴露于掺杂水银弧光灯中的时间短于暴露于纯水银弧光灯中的时间。关闭两灯并停止轴/板弹簧组件的旋转。打开固化室另一侧的门，然后用传送带将带有黑色、柔性、粘着性、耐磨性、耐刮擦和耐腐蚀涂层的完全固化的板弹簧移至远离固化室的包装区。然后将板弹簧从可转轴上卸下、包装并运输。

实施例7：具有改善的耐磨性、耐刮擦性、耐腐蚀性和粘着性的有色柔性涂料的粘着性测试。

另一种实施方式是测试如实施例6中所述涂覆的板弹簧上固化涂层的粘着稳定性，该固化涂层由实施例2中所述的UV可固化涂料组合物获得。将被涂板弹簧在110、100％湿度下保持10天后评价粘着性。使用划格法测试来进行粘着性测试，其中划格带测试使用网格图案，该图案由具有多个预设刀片的特殊网格切割器获得，以保证切口具有适当的间隔并且并行。穿过涂层形成切口向下直到衬底表面。在涂层中形成的切口上施加和除去压敏带，然后从切割区拉脱该带，并观察任何被除去的涂层。由实施例2中所述的组合物获得的涂层在110、100％湿度下10天后表示出99+％的粘着性。

所有的百分比均基于重量。EBECRYL可从USB Surface Specialties，Brussels，Belgium获得。SYLOID可从Grace Davison division of WRGrace & Co.，Columbia，MD，U.S.A.获得。所采用的固体颜料分散体可从Elementis，Staines，UK获得。DAROCUR光引发剂可从CibaSpecialty Chemicals 540 White Plains Road，Tarrytown，New York，U.S.A.获得。ESACURE可从Lamberti，S.p.A.，Gallarate(VA)，Italy获得。Nanocryl可从hanse chemie AG，Geesthacht，Germany获得。

尽管结合某些实施方式描述了本发明，但是并非要将本发明的范围局限于所阐述的具体形式，相反，是要涵盖可以包含在本发明精神和范围内的，如所附权利要求所限定的这类替代方案、变型方案和等同方案。

Claims (26)

1.光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其包含至少一种低聚物、至少一种单体、至少一种光引发剂和至少一种纳米填料的混合物，其中固化的组合物在110、100％湿度下10天后表现出99+％的粘着性，和/或绕心轴180度弯曲。

2.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述至少一种低聚物是存在于混合物中的约15-45wt％的一种低聚物或多种低聚物。

3.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述至少一种单体是存在于混合物中的约25-65wt％的一种单体或多种单体。

4.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述至少一种光引发剂是存在于混合物中的约2-10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂。

5.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述至少一种纳米填料是存在于混合物中的约0.1-25wt％的一种纳米填料或多种纳米填料。

6.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述混合物还包含高达约5wt％的一种填料或多种填料。

7.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述混合物还包含高达约10wt％的一种可聚合颜料分散体或多种可聚合颜料分散体。

8.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述混合物包含15～45wt％的一种低聚物或多种低聚物，25～65wt％的一种单体或多种单体，2～10wt％的一种光引发剂或多种光引发剂，0.1～25wt％的一种纳米填料或多种纳米填料，高达约5wt％的一种填料或多种填料，和高达约10wt％的一种可聚合颜料分散体或多种可聚合颜料分散体；由此该组合物的室温粘度高达约500厘泊。

9.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述至少一种低聚物选自聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯/单体掺合物、掺有1，6-己二醇丙烯酸酯的脂肪族聚氨酯三丙烯酸酯、六官能聚氨酯丙烯酸酯、硅化聚氨酯丙烯酸酯、脂肪族硅化聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯，及其组合。

10.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述至少一种单体选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸2-苯氧乙酯、丙烯酸异冰片酯、丙氧基化三丙烯酸甘油酯、丙烯酸酯的酯衍生物、甲基丙烯酸酯的酯衍生物、三丙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸酯的酯衍生物，及其组合。

11.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述至少一种光引发剂选自二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧膦、苯甲酮、ESACUREKTO、IRGACURE500、DARACUR1173、LucirinTPO、1-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮，2，4，6-三甲基苯甲酮、4-甲基苯甲酮、低聚(2-羟基-2-甲基-1-(4-(1-甲基乙烯基)苯基)丙酮)，及其组合。

12.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其还包含高达约2％的共光引发剂，该共光引发剂选自胺丙烯酸酯、噻吨酮、二甲基缩酮、苄基甲基缩酮，及其组合。

13.权利要求6的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述至少一种填料包含颗粒，并选自用聚乙烯蜡制备的无定形二氧化硅、有机表面处理的合成无定形硅石、IRGANOX，及其组合。

14.权利要求13的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述填料颗粒的平均粒径小于10微米。

15.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述至少一种纳米填料包含颗粒，并选自纳米氧化铝、纳米二氧化硅、纳米氧化锆、纳米二氧化锆、纳米碳化硅、纳米氮化硅、纳米塞龙、纳米氮化铝、纳米氧化铋、纳米氧化铈、纳米氧化铜、纳米氧化铁、纳米钛酸镍、纳米氧化铌、纳米稀土氧化物、纳米氧化银、纳米氧化锡和纳米氧化钛，及其组合。

16.权利要求7的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述可聚合颜料分散体由连接到活性树脂上的至少一种颜料组成。

17.权利要求16的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中所述活性树脂选自丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂和乙烯基树脂。

18.权利要求17的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中颜料选自碳黑、金红石二氧化钛、有机红颜料、酞菁蓝颜料、铁丹颜料、异吲哚啉黄颜料、酞菁绿颜料、喹吖啶酮紫、咔唑紫、主色黑、浅柠檬铁黄、浅有机黄、透明铁黄、二芳基橙、喹吖啶酮红、有机猩红、浅有机红以及深有机红。

19.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中该组合物适合于涂覆柔性金属物体。

20.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中该组合物涂覆柔性金属物体表面的至少一部分，并且涂料未固化。

21.权利要求20的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中未固化的涂料已通过静电喷涂装置被施涂到所述表面上。

22.权利要求21的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中以单次涂覆施涂未固化的涂料。

23.通过将权利要求21的未固化的被涂表面暴露于光化辐射中而制备的完全固化的被涂表面。

24.权利要求1的光化辐射可固化的基本上全固体的组合物，其中该组合物可用紫外(UV)辐射固化，所述紫外辐射选自UV-A辐射、UV-B辐射、UV-B辐射、UV-C辐射、UV-D辐射，或其组合。

25.一种包含权利要求23的完全固化的被涂表面的制品。

26.权利要求25的制品，其中该制品是板弹簧。

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