木纹涂料行业最初将紫外线固化技术作为一种提高生产率和性能的方法，最近又将其作为一种节约能源和满足环境法规的手段。最初，所有的应用都是基于100%固体uv固化产品，主要是通过辊涂机涂在平板上。
在20世纪90年代，uv -固化聚氨酯水分散体(UV-PUD)被开发出来。PVC地坪涂料是第一个工业应用。这些涂层的灵活性、附着力和耐污性使这项新技术非常成功。这些分散剂的低粘度和低挥发性有机化合物也使它们非常适合用于木材的喷雾、窗帘和真空应用。
近年来，随着UV固化设备的大量改进，商用UV固化已经走出工厂，进入现场，实现了这一转变。地坪涂料是现场uv固化涂料的主要应用之一。今天，现场应用或现场木器地坪涂料处于商业化的几个阶段。
uv固化现场应用木器涂料的好处与工厂应用木器涂料相似:提高生产力和性能。此外，立即固化方面提供了(1)质量上的额外好处，因为表面处理一旦被固化就不会被损坏，(2)通过立即使用为最终用户节省成本。
本文比较了水性现场uv固化木地板涂料与常规固化木地板涂料的性能。并对各种固化技术的优缺点进行了评述。此外，还评估了几种uv固化处理和配方变量对涂层性能的影响。
现场与工厂应用的涂料
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在工厂里涂抹和固化木纹涂料是一个控制良好的过程。将这一过程转移到现场会引入许多不可控的变量，这意味着需要一个健壮的涂层和固化过程。
基材的变化在该领域更为常见，其中木材成分、表面处理、粗糙度、孔隙度和污染都是潜在的挑战。基材也比uv固化单元大(不像在工厂)。
固化设备两侧的紫外线泄漏会使固化路径边缘的涂层过早固化。这可能会导致该区域表面外观的变化。此外，必须注意确保所有部位的完全治愈。uv固化单元的重叠标准通常由涂料供应商提供，以帮助实现完全固化。
现场应用的uv固化木器涂料与传统木器涂料一样，使用滚轮或t型棒涂抹。这种应用方法会导致涂层厚度的变化。
最后，uv固化单元是可移动的，并在基材上移动。在uv固化过程中，从uv固化单元到衬底的距离和uv固化单元的速度都可能变化。用于现场应用的设备在过去几年里进行了多次修改和升级。至少有7家制造商，每一家都有自己独特的机器结构。表1显示了最近对设备的一些改进。许多这些改进解决了安全问题或过程可重复性。
然而，一般来说，涂层配方必须足够坚固，才能克服所有这些挑战。
水性紫外线vs. 100%固体紫外线
常规和紫外线固化技术
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聚氨酯(pu)构成了大部分木地板饰面，包括1K油改性，1K水性和2K水性。由于监管方面的考虑，瑞典漆(转换清漆)的使用率非常低，油和蜡仍然在有限的市场上使用，以获得美丽的手工抛光外观。水性uv固化聚氨酯刚刚进入市场。
所有的聚氨酯，包括uv固化，展示了有利于木地板涂料的性能组合，如高表面硬度，非常好的耐化学性，韧性，优异的低温灵活性，非常好的耐磨性和极端耐用性。这些性能是聚氨酯结构的结果，它由同一聚合物链中的硬段和软段组成。
为了发展上述特性，聚氨酯必须具有一定程度的交联。这种交联可以通过几种不同的机制来实现:自氧化、异氰酸酯反应、氮吡啶反应或UV固化。
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异氰酸酯和氮丙啶是双组分体系，锅寿命有限，而其他聚氨酯化学是单组分体系，锅寿命无限。转换清漆是双组分体系，油和蜡是单组分体系。锅寿命有限的双组分体系会导致产品浪费，以及由于混合不当而导致产品性能的缺陷。
近年来，地板饰面的VOCs变得越来越重要。主要关注的领域是涂料在制造、干燥和固化过程中挥发性有机化合物的排放。因此，欧洲和美国都出台了立法，限制在油漆制造和应用过程中挥发性有机化合物的排放。越来越多的传统地坪涂料正在调整或退出市场，以满足法规的要求。
所有木地板均采用多层涂装系统。通常要涂三到四层，可能包括污渍、封口剂和饰面(面漆)。污渍和密封剂可以是溶剂型或水性的，通常是快速干燥的。面漆在染色/封口剂涂层之后使用。面漆的干燥时间从水性系统和转换清漆的约3小时到油改性聚氨酯的约10小时不等。油和蜡不需要烘干，但抛光要在面漆之间完成。干燥时间是指在多次面漆应用之间所需的时间。
在最后的面漆被应用后，必须让涂层充分发挥其性能性能。由于有些时间可能相当长，因此建议将地板恢复使用的时间分为轻交通时间和地毯更换时间。对于UV固化面漆，所有这些时间都是在UV固化后立即进行。这比所有其他技术都有很大的优势，尤其是其他聚氨酯技术，建议在交通高峰期前24小时，在更换地毯前7至14天。
表3总结了上述数据，这些数据来自产品手册和数据表。这些数据表中缺少关于产品性能的具体信息。除了列出摆锤硬度和磨损数据的几张数据表外，没有提供其他性能信息。
测试程序和地板饰面
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本文讨论了几种商用常规木地板饰面的产品性能，并与基于UCECOAT®UV pud的UV固化水性地板饰面的起始配方进行了比较。对1K油改性聚氨酯、1K水性聚氨酯和2K水性聚氨酯(氮丙啶固化和异氰酸酯固化)进行了评价。
此外，还对UV涂料的性能进行了评估，包括随着时间的推移，单面漆和多面漆的发展，以及UV曝光和光引发剂浓度的变化。
根据制造商的说明，用砂纸打磨橡木木板，然后用两层水性封口剂密封。(Nanoshield™Sealer, Zinsser Co.， Inc.)
从制造商那里收到了几种传统的地板饰面。这些产品都遵循了使用说明。
UV水性地板饰面的组成如表4所示。
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UV地板饰面使用HID Ultraviolet, LLC的实验室固化装置进行固化。该实验室固化装置包括一个移动固化装置(Bulldog 15-3000)，配有100瓦/厘米的中压连续波氙灯。它安装在一个输送带系统上，具有可变的输送带速度，使实验室工作更加容易。UV水性地板漆的UV固化温度为350 mJ/cm2，相当于行走速度为每分钟15米。
常规地板漆和UV地板漆的涂层性能如表5所示。这些性能在常规涂料固化周期的几个点进行了评估，UV涂料的固化周期超过0-72小时。
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测试结果
物业发展与时间
在100%固体uv固化涂料中，固化后的收缩会很明显，然后会在涂料中产生应力。随着时间的推移，涂层松弛，这种应力被消除，涂层的性能可能因此而改变。许多人将此称为“暗疗”，尽管是否正在进行额外的治疗令人怀疑。
在水基uv固化涂料中，收缩率大大降低，因此涂料中建立的应力减小。这导致涂层的性能不会随着时间的推移而改变。表6证明了这一点，通过显示两种不同的水性UV饰面在固化后立即和在72小时内的性能是相同的。
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如前所述，由于不同的传统地板饰面，交通信号灯和地毯更换的时间是不同的。如表6所示，对于UV水性饰面，所有这些时间都是在UV固化后立即进行。这比所有其他技术都有很大的优势，尤其是其他聚氨酯技术，建议在交通高峰期前24小时，在更换地毯前7-14天。
单层系统vs双层系统
由于地板饰面通常使用多种涂料，因此研究了UV涂料数量及其固化工艺的影响。对于在固化前无粘性的水性UV涂料，可在第一层涂料干燥后立即应用第二层涂料。中间紫外线固化步骤是不需要的，但如果需要可以使用。为了促进涂层间粘附，中间固化步骤应比完全固化所需的能量更少(通常为完全固化的1/3)。如果第一层涂料已完全固化，另一种确保涂层间附着力的方法是在应用第二层涂料之前轻轻打磨。
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表7显示，对于单层体系、单独固化的两层体系或同时固化的两层体系，性能基本不变。唯一的区别是光泽上的小变化，一层系统的涂层更柔软。由于同时固化两层涂料系统可以节省时间和精力，而且对涂料性能没有影响，如果需要两种UV地板饰面，这是推荐的程序。
性能结果
随着时间的推移，所有测试的地板饰面的光泽都相当稳定，如表9所示，其中uv固化涂层的光泽最稳定。所有地板的附着力基本是一样的。对于油改性聚氨酯，仅在1天的结果中可以看到附着力的损失。一般来说，所有的2K地板抛光效果相同，并且比硬币测试中的1K系统更好。所有的饰面都能抵抗黑跟印，只有1K水性聚氨酯在1天内表现不佳。uv固化面漆比其他地板面漆更坚硬，也有更好的耐溶剂性。
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地板饰面对几种常见家用化学品的抗性见表10。uv固化地板表面处理显示，当暴露于芥末、碘碘、二甲苯、水、409公式®、醋或橄榄油24小时时，没有失去附着力、涂层、变形或涂层污渍。结果显示，暴露于未经稀释的海军蓝RIT®染料、乙醇、异丙醇和Windex®30分钟的结果相同。
一些传统的地板饰面对某些化学物质表现出良好的耐腐蚀性，但没有一种地板饰面表现出紫外线固化地板饰面的广泛耐化学性。
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结论
以新型uv固化聚氨酯分散体为基础的现场应用uv固化地坪漆的性能与传统地坪漆的性能进行了比较。
uv固化地坪漆比常规地坪漆具有更好的硬度、耐溶剂性和耐化学性。这种改进的性能是在uv固化步骤之后立即获得的。与传统地板饰面相比，不需要延长固化时间来发展性能。立即固化方面提供了质量上的额外好处，因为表面处理一旦固化就不会被损坏，并通过立即使用为最终用户节省成本。
这些特性在单层或双层涂层系统中也很明显;两面涂层系统可以在不影响涂层性能的情况下以多种方式加工。uv固化地板饰面的固化窗口宽度可以根据现场应用设置的需要进行调整，以允许固化参数的变化。
本文发表在PPCJ杂志2011年4月号上。
