[发明专利]制备固化涂覆膜的方法和装置

说明书

本发明涉及一种在基底表面上制备固化、尤其是辐射固化的涂覆膜(coatingfilm)的方法和装置。

现在，制备涂覆膜特别是借助辐射固化的方法。在辐射固化中，容易处理的活性原材料和添加剂的混合物通过辐射转化成立体的、机械稳定的聚合物网络(network)。在这种方法中，活性涂料制剂(formulation)首先施加到相应的基底上，第二步通过光辐射而交联，优选用UV辐射装置，或者是通过电子束固化。其例子是活性单体、低聚物和预聚物的低粘度涂料制剂的光引发(使用光引发剂)聚合，例如自由基丙烯酸酯聚合或者阳离子乙烯基醚或环氧聚合，或者具有活性侧链的线性聚合物的光引发交联。还可以使用基于(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、马来酰亚胺-乙烯基醚、夺氢体系(hydrogen abstraction system)、不饱和聚酯和酸凝树脂的聚合物。一般用途是纸、皮革、家具、地板、金属、塑料的涂层和粘合剂。

辐射固化涂覆体系，诸如，例如复杂构造的三维表面，例如汽车的三维表面的UV涂层或电子束固化中，为了避免在例如边缘上或内表面上等关键点处留有未固化区域，必须进行均匀地辐射。其中残余的未固化区域可以导致胶粘(sticking)、低分子量化合物的放出，某些情况下伴随气味公害和/或对健康的危害，以及使涂层的表面缺乏光泽并且因此而不能提供充分的保护。这经常需要昂贵的再处理，或者甚至弃置贵重的基底，导致高成本。为了能够确保大表面积的基底的均匀辐射，迄今为止，均必须将大面积辐射源，特别是UV灯，与三维自动装置(3D robotics)组合使用。这需要高投入，即定做辐射装置与相应的高操作成本和慢的周期次数，以及可能的昂贵热后处理，例如在双固化配方(dual-cureformulation)的情况下。当使用加色的涂料配方或配有光稳定添加剂的涂料配方时，传统涂覆方法还会产生另外的问题。这种配方主要用于外部的涂覆。在这两种情况中，均可能与用于辐射的光相互作用：例如可以吸收或漫射UV光。于是结果由于活化作用所需的光的“屏蔽效应”(shadow effect)，光引发剂体系对交联反应的活化作用可能不充分。因此，要想得到均匀的完全固化的，特别是较厚的涂覆膜是非常困难的。

本发明的一个目的是提供一种方法和装置，用它们可以在没有上述问题发生的情况下，简单而快速地制备出均匀的涂覆膜。

我们发现通过本发明的方法和相应的装置可以达到此目的。我们还发现了它们的有益改进。

本发明的方法为一种在基底表面的至少一个区域上制备至少一层涂覆膜，优选固化涂覆膜的方法，该方法至少包括如下顺序的如下步骤：

a)在至少一种活性涂料制剂中引发(initiate)至少一种交联反应；

b)在所述至少一种交联反应开始之前(before the onset of said at least one cross-linking reaction)，将所述至少一种活性涂料制剂施加，优选均匀地施加到所述基底表面的至少一个区域上。

引发(initiating)至少一种交联反应，这里指的是，虽然在这个时间点上交联反应还没有进行(proceed)，但在所述至少一种活性涂料制剂中产生这样一种状态，基于该状态，在一定时间之后，交联反应即进行。

因此本发明的方法具重要意义，特别是由于以下原因：与现有技术已知的涂覆方法相比较，所述至少一种交联反应甚至在将涂料制剂施加到相应基底表面上之前即已被引发。这使得交联反应均匀引发，并因此避免了例如复杂构型的三维基底的不均匀交联，而对于这种基底，传统的涂覆方法需要花费大量的努力，才能事实上同等地处理基底表面的每一区域，得到均匀的涂覆膜。

在本发明方法的优选实施方案中，在步骤a)中，光引发所说的至少一种活性涂料制剂的交联反应。优选通过UV辐射或电子束照射该至少一种活性涂覆制剂而进行。在可以用于本实施方案的活性涂料制剂中，必须能够光活化交联反应，以便由低粘度涂料制剂形成高粘度的、机械稳定的涂覆膜。