软触摸或软感觉涂层被用于在塑料，纸张和金属基材上创建各种触觉效果。触觉效应可以影响消费者对产品的感知价值，并影响他们购买该产品而不是其他类似产品。事实上，加州州立理工大学(California Polytechnic State University)最近的一项研究表明，与传统涂层相比，消费者不仅更喜欢包装在柔软涂层容器中的化妆品，而且他们愿意支付5%的溢价。1因此，近年来人们对软触涂层的兴趣越来越大也就不足为奇了。虽然加州州立理工大学的这项研究主要集中在化妆品包装上，但软触涂层涵盖了各种市场，包括汽车内饰、小型电子产品和电器。
随着市场范围的扩大，对各种感觉类型的需求也越来越大。一般来说，感觉类型是用已知柔软的东西来描述的:橡胶、天鹅绒、桃皮、玫瑰花瓣、丝绸、皮革、麂皮等。不仅这些术语是高度主观的，感知的感觉也因人而异。一种涂层，一个观察者可能会描述为天鹅绒般的，另一个可能会发现丝绸般的。研究表明，年龄等因素2和性3.影响感觉如何被感知。在之前的实验室研究中，我们选择了不同年龄、性别和训练的观察者来评估一系列发育性软接触涂层。4尽管大多数人都能认出柔软的涂层，但他们对哪种涂层最令人愉悦的感觉却存在很大差异。虽然我们发现原子力显微镜(AFM)测量可以用来区分具有不同化学成分的涂层的感觉类型，4额外的测试表明，随着化学成分变得越来越相似，AFM粘附力和手感之间的关系不再成立。此外，AFM无法区分手感的好坏。因此，在我们后续的研究中，我们使用了训练有素的观察员，他们可以区分感觉类型和质量来判断涂层的触觉性能。
由于消费品在整个生命周期中都会反复磨损和受到污染物的污染，软触控涂层面临着平衡柔软触感和耐用性的挑战。软接触涂层的耐磨性通常是通过多功能异氰酸酯与多元醇交联而产生的。该反应从分布在多元醇产生的软区中的异氰酸酯生成硬区，如图1中的理想结构所示。虽然这些体系具有优异的手感性能，但两组分聚氨酯涂料存在罐寿命限制、固化时间长和异氰酸酯处理危险等缺点。为了解决这些问题并提高耐久性，配方师和产品设计师越来越多地关注紫外线固化软接触涂料。
图1:理想的两部分软接触涂层结构。
在之前的一项研究中，受双组分异氰酸酯体系的启发，我们证明了我们有能力创建一种具有良好触感的uv固化软触感涂料，与传统的(非uv)两组分聚氨酯涂料相比，它具有更好的磨损、磨损、染色和耐化学性。5这个系统有一种丝绸般的感觉。实现各种感觉类型的软触摸涂层是必要的，以适应广泛的应用和产品的要求。使用新设计的聚氨酯丙烯酸酯和交联剂实现了一系列的感觉类型。与标准的两部分聚氨酯188金宝搏bet官网涂料相比，这些用于uv固化软接触涂料的新材料提供了高质量的触感，同时提高了涂料性能。6这些第一代产品粘度相对较高，需要使用溶剂或高水平的uv固化单体活性稀释剂进行应用。
本文详细介绍了定制设计的低粘度uv固化软接触低聚物的开发，能够在100%固体配方中实现柔软的感觉。与传统的两组分聚氨酯和一组分水性软接触涂料相比，这些无溶剂软接触系统的性能也有所提高。
实验
表1显示了使用低粘度软接触低聚物的基础软接触涂料配方。表2概述了不同的多组分光引发剂(PI)系统的类似配方。二氧化硅被添加为表面添加剂，以赋予柔软的感觉，并作为一种消光剂。虽然许多商业软接触涂料使用聚合物颗粒添加剂来增强触感效果，但我们并没有将它们纳入我们的研究中，以突出寡聚物本身的性能。
表1:软触式镀膜基础配方PI体系
表2:2.软触式涂料底料配方PI体系
涂有涂层的面板用镓添加剂灯(V灯)和汞灯(H灯)以600w /in的速度在50 fpm的带速下固化，最终的薄膜厚度为3.5 mils。在测试面板的耐磨性、耐溶剂性、耐食物污渍性和铅笔硬度之前，将面板放置一夜(表4)。
表4:软接触涂层测试方法。
有经验的观察者根据面板的类型和质量来评定面板的手感。我们将观察到的感觉分为三个区域:橡胶状、天鹅绒状和丝状。Rubbery指的是一种接近橡胶的涂层，它比丝状(丝绸般的感觉)涂层更具抓地力(更少打滑)。天鹅绒般的涂层具有介于橡胶和丝绸之间的滑动/抓握感。观察人员还对柔软触摸的质量进行了1到5分的评分，1分是不太匹配，5分是与目标感觉控制面板完全匹配。
结果与讨论
在两部分聚氨酯和水性传统软接触系统中，溶剂和水分别在干燥过程中从系统中排出。这有助于消光剂(如二氧化硅或其他填料)迁移到涂层表面(图2)。溶剂或水的蒸发增加了收缩，导致二氧化硅上升到表面，并提供一个柔软的、哑光的表面。此外，溶剂和水降低配方粘度，进一步增加二氧化硅的迁移和涂覆性。
图2:溶剂型和水性型干燥体系对消光剂的影响。
我们以前在uv固化的溶剂基软接触系统中使用这种收缩和降低粘度的方法，以获得必要的消光和增加耐久性的感觉。4、6虽然这些紫外线固化系统比传统的柔软触感有所改进，但使用溶剂或水需要干燥步骤。此外，某些溶剂有负面的环境和工人接触问题，配方商希望避免。这些问题表明需要低粘度、100%固体的软接触配方。
为了开发可行的100%固体体系，对大量现有和正在开发的低粘度低聚物进行了手感和物理性能的筛选。新的低聚物CN6510提供了所有初始材料的触感和物理性能的最佳组合。188金宝搏bet官网该产品的低粘度有利于二氧化硅的流动性，产生柔软的感觉和抠图。然而，注意到涂层和固化之间需要大量的时间来实现这种迁移。在固化前加热湿涂层以进一步降低粘度并使二氧化硅膨胀，从而使其更快地漂浮到表面，从而缩短了这一过程时间(图3)。为了消除烘烤步骤，使用波长较长的镓添加剂灯(V灯)与水银灯(H灯)配合使用，促进了涂层应用后二氧化硅的立即迁移。该技术通过不同的光引发剂包进行了验证，以始终如一地提供低光泽软触摸涂层(表5)。
图3:固化100%固体体系对消光剂的影响。
表5:低粘度软接触低聚物CN6510光引发剂和固化变体。
在CN6510实验结果的基础上，又开发了3种低粘度低聚物。这些产品可用于实现各种感觉效果和增强的物理性能(表6)。
表6:新型低粘度软接触低聚物初始粘度及手感筛选。
我们配制了新的软触感低聚物(表2和表3)，并对其手感、硬度、耐污性、耐溶剂性和耐磨性进行了测试，如表4所示。每种低粘度低聚物的适当配方在天鹅绒和丝状空间中产生了良好的触觉性能。如图4和5所示，这些涂料不仅表现出低光泽和良好的手感，而且比两部分聚氨酯和水性控制的物理性能也有所提高。通常情况下，每一种柔软的寡聚物都有其独特的优势和权衡。CN6512提供了一个更硬，丝绸类型的感觉，并提供了最好的染色和耐溶剂的组。对于天鹅绒般的涂层来说，这些特性更难实现。PRO13793产生天鹅绒般的涂层，保持硬度和增强的耐磨性，同时比CN6512更容易染色。基于CN6513的涂料具有最佳的触觉性能，比对照组更耐用，具有优异的耐磨性。将寡聚物以不同比例混合在一起提供了进一步的机会，可以根据具体最终用途的需要定制手感和物理性能。
表3:CN6513软接触涂层。
图4:低粘度软手感寡聚物结果。
虽然CN6510手感很好，但耐用性有点差。通过优化工艺，研制出了新型低聚物CN6511。CN6511增加了铅笔硬度、耐溶剂性和耐污性，甚至比原来的CN6510有轻微的感觉优势(图5)。
图5:CN6511与原CN6510相比性能有所增强。
结论
新设计的低粘度低聚物允许uv固化软接触涂料的配方，而不需要溶剂或水稀释剂。这些低粘度低聚物可以产生柔软的涂层，与传统的两组分聚氨酯和一组分水性体系相比，具有更高的耐久性。除了基础低聚物和配方的影响外，调整uv固化工艺可以进一步增强涂料的柔软触感效果。100%固体uv固化系统还提供无限的锅寿命，短的固化时间和减少对配方和转换器的健康危害。
参考文献
1Keif m;Twomey c;消费者对触觉包装的感知:化妆品包装中柔软触感和高光涂层偏好的研究。应用包装研究杂志， 7,1, p. 59-72 (2015）.
25月,交流;斯图尔特,评论;泰普特,旧金山那里;年龄对愉快的柔软触摸刺激的神经处理的影响。行为神经科学前沿， 8,52 (2014）.
3.艾西克，g.k.;McGlone f;舞者,c;制造者,d;Ragin y;菲利普:;琼斯、t;嘉宾，S.愉悦感的定量评估。神经科学与生物行为评论， 34, p. 192-203 (2010）.
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5加伯,a;更坚韧的纹理:提高图形艺术触觉涂料的性能。欧洲聚合物杂志， 66，第57-66页(2015）.
6斯帕诺拉，L.;巴生;古普塔,m;uv固化软接触涂料的新进展。涂料世界， 21, 8, p. 54-56 (2016）.
