NO861861L - PROCEDURE FOR LASER HARDENING OF COATING AND COLORING MATERIAL. - Google Patents

PROCEDURE FOR LASER HARDENING OF COATING AND COLORING MATERIAL.

Info

Publication number
NO861861L
NO861861L NO861861A NO861861A NO861861L NO 861861 L NO861861 L NO 861861L NO 861861 A NO861861 A NO 861861A NO 861861 A NO861861 A NO 861861A NO 861861 L NO861861 L NO 861861L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
coating
curing
laser
photoinitiator
wavelength
Prior art date
Application number
NO861861A
Other languages
Norwegian (no)
Inventor
M Alfred Akerman
David I Klick
Robert George Mayrick
George Lange Paul
Gavin Pierce Reid
Darko Supurovic
Haruki Tsuda
Original Assignee
Commw Of Australia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commw Of Australia filed Critical Commw Of Australia
Publication of NO861861L publication Critical patent/NO861861L/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/447Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources
    • B41J2/455Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using arrays of radiation sources using laser arrays, the laser array being smaller than the medium to be recorded
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

En fremgangsmåte for herding av polymerbelegg ved laserfoto-kjemi der UV laserbestråling av belegget inneholdende en fotoinitiator som er følsom overfor en utvalgt bølgelengde av laserlyset bevirker en lavenergiherding av belegget.Den totale energi som kreves for å bevirke herding reduseres merkbart ved å anvende en serie pulser for laserlyset ved lav enkeltpulsfluks.En reduksjon av enkeltpuls-fluksen ved konstant pulsrepetisjonshastighet eller en reduksjon av pulsrepetisjonshastigheten ved en konstant enkeltpulsfluks tenderer til ytterligere a redusere den totale energi som er nødvendig forbevirke herding av belegget.A method of curing polymer coatings by laser photochemistry in which UV laser irradiation of the coating containing a photoinitiator sensitive to a selected wavelength of the laser light causes a low energy curing of the coating. The total energy required to effect curing is markedly reduced by applying a series of pulses. for the laser light at low single pulse flux. A reduction of the single pulse flux at a constant pulse repetition rate or a reduction of the pulse repetition rate at a constant single pulse flux tends to further reduce the total energy required to cause hardening of the coating.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår herding av belegg og sverter og mere spesielt laserherding av slike belegg og sverter. The present invention relates to hardening of coatings and blacks and more particularly to laser hardening of such coatings and blacks.

Klare og pigmenterte belegg og sverter som benyttet f. eks. i trykke og maleindustrien og som kan underkastes ultrafiolett herding, finner stadig mere anvendelse fordi de hurtig kan herdes, krever lite rom for herding og minimaliserer eller eliminerer oppløsningsmidler som avgir til omgivel-sene. Ultrafiolette belegg består karakteristisk av en flytende eller fast polymer og/eller oligomer og/eller en monomer, og en fotoinitiator. En hydrogendonor slik som aminer eller tioler og disses analoger inkludert polymeranaloger inkluderes eventuelt med fotoinitiatoren for å øke produksjonen av radikaler som benyttes for å starte polymerkjedene. Når et fotoinitiatormolekyl absorberer et lysfoton kan det dannes en radikal som bindes av med en monomer eller polymer og starter veksten av langkjedede polymerer og bevirker derved herdingen av belegget eller sverten. Typiske UV-lampesystemer krever en fluks av Joule/cm^ eller mer for å sikre herdede belegg eller filmer av praktisk tykkelse. Mens utgiftene for slik energi fører til praktiske herdehastigheter kan hoved-fordelene som oppnås ved fluksen reduseres for å tillate herding av mere film med samme lysenergi, noe som resulterer i høyere utbytte. Friheten til å velge den beste bølgelengde og beste bølgelengdebåndbredde er også fordelaktig. Når videre fremstilles et tykt belegg herder overflaten ofte før beleggets legeme, noe som fører til en rynking av belegget og dårlig overflateadhesjon. Clear and pigmented coatings and blacks that used e.g. in the printing and painting industry and which can be subjected to ultraviolet curing, are increasingly used because they can be quickly cured, require little space for curing and minimize or eliminate solvents that are emitted to the environment. Ultraviolet coatings typically consist of a liquid or solid polymer and/or oligomer and/or a monomer, and a photoinitiator. A hydrogen donor such as amines or thiols and their analogues including polymer analogues is optionally included with the photoinitiator to increase the production of radicals which are used to start the polymer chains. When a photoinitiator molecule absorbs a photon of light, a radical can be formed which binds with a monomer or polymer and starts the growth of long-chain polymers and thereby causes the hardening of the coating or black. Typical UV lamp systems require a flux of Joules/cm^ or more to ensure cured coatings or films of practical thickness. While the expense of such energy leads to practical cure rates, the main benefits achieved by the flux can be reduced to allow more film to be cured with the same light energy, resulting in higher yields. The freedom to choose the best wavelength and best wavelength bandwidth is also beneficial. Furthermore, when a thick coating is produced, the surface often hardens before the body of the coating, which leads to wrinkling of the coating and poor surface adhesion.

I dag benyttes ovner for å fjerne oppløsningsmidler og tørker og/eller polymeriserer således konvensjonelle oppløsningsmiddel- eller vannbaserte belegg. Slike ovner opptar betydelig rom og krever relativt store mengder energi for å opprettholde temperaturen, videre kreves ventila-sjon for fjerning av oppløsningsmiddeldampene. Ønskeligheten av en mere jevn herdehastighet gjennom dybden av belegget er åpenbar på samme måte som de fordeler som oppnås ved redusert fluks for å bevirke fotopolymerisering. I dag benyttes UV-lamper for klare belegg og sverter mens ozon, varmefjerning og ikke-brukbare bølgelengder for disse kan redusere effektiviteten. Så lite lys fra disse lamper kan trenge gjennom et typisk tykt pigmentert belegg at det ikke brukes kommersielt i noen vesentlig grad for dette formål. Today, ovens are used to remove solvents and thus dry and/or polymerize conventional solvent or water-based coatings. Such ovens take up considerable space and require relatively large amounts of energy to maintain the temperature, and ventilation is also required to remove the solvent vapours. The desirability of a more uniform cure rate throughout the depth of the coating is obvious as are the benefits gained from reduced flux to effect photopolymerization. Today, UV lamps are used for clear coatings and blacks, while ozone, heat removal and unusable wavelengths for these can reduce efficiency. So little light from these lamps can penetrate a typical thick pigmented coating that it is not used commercially to any significant extent for this purpose.

Foreliggende oppfinnelse foreslår å forbedre problemene i forbindelse med kjente systemer for herding av belegg og sverter ved bruk av ultrafiolett laserenergi spesifikt valgt for å bevirke herding av på forhånd bestemte former av belegg og sverter. The present invention proposes to improve the problems associated with known systems for curing coatings and inks by using ultraviolet laser energy specifically selected to effect curing of predetermined forms of coatings and inks.

I et aspekt består foreliggende oppfinnelse i en fremgangsmåte for herding av et belegg omfattende å påføre belegget på en overflate idet belegget omfatter en flytende eller fast polymer og/eller oligomer og/eller en monomer og minst en fotoinitiator, og bestråling av belegget med ultrafiolett laserlys av minst en på forhånd bestemt bølgelengde, der den i det minste ene på forhånd bestemte bølgelengde velges slik at den preferensielt absorberes av minst en fotoinitiator istedet for de andre komponenter i belegget. Der belegget foreligger i form av et pigmentert belegg eller en sverte omfatter belegget videre et pigment og den i det minste ene på forhånd bestemte bølgelengde av laserlyset velges slik at den på minimal måte absorberes av pigmentet. In one aspect, the present invention consists in a method for curing a coating comprising applying the coating to a surface, the coating comprising a liquid or solid polymer and/or oligomer and/or a monomer and at least one photoinitiator, and irradiating the coating with ultraviolet laser light of at least one predetermined wavelength, where the at least one predetermined wavelength is selected so that it is preferentially absorbed by at least one photoinitiator instead of the other components of the coating. Where the coating is in the form of a pigmented coating or a black, the coating further comprises a pigment and the at least one predetermined wavelength of the laser light is selected so that it is minimally absorbed by the pigment.

En spesielt foretrukket metode ifølge oppfinnelsen er at laserlyset som påføres på belegget er pulset. I en ytterligere utførelsesform kreves minst 25 pulser laserlys for å bevirke herding. I en annen utførelsesform er minst 50 pulser nødvendig for å bevirke herding. Fortrinnsvis holdes den enkelte puls fluks for denne påførte laserlys lavt og fortrinnsvis < 3mJ/cm<2>. Det er funnet at det er fordelaktig at den totale energi for å bevirke herding meget signifikant reduseres der enkeltpuls fluksen reduseres og der det totale antallet pulser som føres på belegget eller sverten økes mens man arbeider ved en på forhånd bestemt pulsrepeter-ingshastighet. A particularly preferred method according to the invention is that the laser light which is applied to the coating is pulsed. In a further embodiment, at least 25 pulses of laser light are required to effect curing. In another embodiment, at least 50 pulses are required to effect curing. Preferably, the individual pulse flux for this applied laser light is kept low and preferably < 3mJ/cm<2>. It has been found that it is advantageous that the total energy to effect curing is very significantly reduced where the single pulse flux is reduced and where the total number of pulses applied to the coating or black is increased while working at a predetermined pulse repetition rate.

En ytterligere utførelsesform benytter to fotoinitiator er slik at hver av de to fotoinitiatorer preferensielt absorberer en forskjellig på forhånd bestemt bølgelengde av laserlyset slik at en fotoinitiator er valgt for å bevirke en herding gjennom belegget og den andre fotoinitiator er valgt for å bevirke en herding på overflaten av belegget. A further embodiment uses two photoinitiators such that each of the two photoinitiators preferentially absorbs a different predetermined wavelength of the laser light so that one photoinitiator is selected to effect a cure through the coating and the other photoinitiator is selected to effect a cure on the surface of the coating.

Karakteristisk har pigmenterte belegg en tykkelse på > 0,5 pm; klare belegg har en tykkelse på > enn 2 pm samt trykksverte har en tykkelse på < 20 pm. Characteristically, pigmented coatings have a thickness of > 0.5 pm; clear coatings have a thickness of > than 2 pm and printing ink has a thickness of < 20 pm.

Laserherdeprosessen ifølge oppfinnelsen krever lite eller intet oppløsning-smiddel i sverten eller belegget og krever således et minimum av rom og gir en miljømessig aksepterbar prosess. Videre er omkostningene ved laserherding ved oppfinnelsens fremgangsmåte en brøkdel av omkostningene ved eksisterende termiske prosesser og unngår problemer i forbindelse med lufttørking. Karakteristisk ovnstørking av pigmenterte belegg krever betydelig rom og energi for å bibeholde herdetemperaturer og ventilasjons muligheter for å fjerne oppløsningsmiddeldamper. The laser curing process according to the invention requires little or no solvent in the black or the coating and thus requires a minimum of space and provides an environmentally acceptable process. Furthermore, the costs of laser curing by the method of the invention are a fraction of the costs of existing thermal processes and avoid problems in connection with air drying. Characteristic oven drying of pigmented coatings requires significant space and energy to maintain curing temperatures and ventilation options to remove solvent vapors.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse kan pulser av laserlys med flukser helt ned til 0,0001 milli joule/cm^/puls benyttes for å herde klare polymerbelegg. Et foretrukket fluks er 0,002 millijoule/cm^/puls og med en anvendelse av 180 pulser. Med denne puls kan en 100 watt UV laser herde en 1 m bred film med tykkelse 7 pm som beveger seg med en hastighet på 750 m^/min. Dette kan sammenlignes med karakteristiske hastigheter på 80 m^/min. for enkel UV lampeherding (200-300 watt/tom-me lampeintensitet over 1 m bredde) og typiske hastigheter på 400 m2/ min. for enkel elektronstråleherding. Ved hjelp av lavenkeltpulsfluks og multiplepulser kan det bevirkes en ekstremt energieffektiv gjennom-herding av klare polymerbelegg. For lavfluksherding kan man benytte Beers lov for å velge den optimale konsentrasjon av fotoinitiator for beleggstykkelsen som er nødvendig for å oppnå en herding gjennom beleggets tykkelse. Ved hjelp av oppfinnelsen behøver man ikke benytte mere lys enn det som kreves av fotoinitiatoren da fortrinnsvis ingen annen komponent i belegget i vesentlig grad absorberer ved den valgte bølgelengde. Denne prosess fører til en markert lavere fluks enn det som karakteristisk brukes ved herding av belegg og selv om omkostningene pr. foton er høyere med en laser med en lampe vil nettoomkostningene ved gjennomføring av en herding være meget lavere fordi så mange færre fotoner er nødvendig for samme formål. Videre fører den lavere fluks som er nødvendig for å bevirke herding til et vesentlig høyere utbytte av belagt materiale som skal herdes, enn tidligeree. By means of the present invention, pulses of laser light with fluxes as low as 0.0001 millijoules/cm^/pulse can be used to harden clear polymer coatings. A preferred flux is 0.002 millijoule/cm 2 /pulse and using 180 pulses. With this pulse, a 100 watt UV laser can cure a 1 m wide film with a thickness of 7 pm moving at a speed of 750 m^/min. This can be compared with characteristic speeds of 80 m^/min. for simple UV lamp curing (200-300 watt/tom-me lamp intensity over 1 m width) and typical speeds of 400 m2/min. for simple electron beam curing. With the help of low single pulse flux and multiple pulses, an extremely energy-efficient through-hardening of clear polymer coatings can be achieved. For low-flux curing, Beer's law can be used to select the optimum concentration of photoinitiator for the coating thickness required to achieve a cure through the thickness of the coating. With the help of the invention, one does not need to use more light than is required by the photoinitiator, as preferably no other component in the coating absorbs to a significant extent at the selected wavelength. This process leads to a markedly lower flux than is characteristically used when curing coatings and although the costs per photon is higher with a laser with a lamp, the net costs of carrying out a cure will be much lower because so many fewer photons are needed for the same purpose. Furthermore, the lower flux which is necessary to effect curing leads to a significantly higher yield of coated material to be cured, than previous ones.

I tillegg kan laserkilden plasseres fjernere fra beleggslokaliseringen fordi utgående lys lett transmitteres lange avstander. Teknikker for å utvide strålen og gjøre den tilstrekkelig enhetlig er lett tilgjengelige. In addition, the laser source can be placed further from the coating location because outgoing light is easily transmitted over long distances. Techniques to broaden the beam and make it sufficiently uniform are readily available.

Når det gjelder pigmenterte belegg er foreliggende oppfinnelse benyttet ved herding av kommersielle belegg på 20 um og tykkere med 50 vekt-% rutilt TiC>2. I dette eksempel benyttes laserlys for å oppnå en grundig herding av belegget ved gjennomtrengning av belegget ved en bølgelengde med minimum absorbsjon av pigmentet. En fotoinitiator benyttes som absorberer lys ved denne bølgelengde og viss konsentrasjon kan justeres for maksimal effektivitet. As far as pigmented coatings are concerned, the present invention is used when curing commercial coatings of 20 µm and thicker with 50% by weight rutile TiC>2. In this example, laser light is used to achieve a thorough hardening of the coating by penetrating the coating at a wavelength with minimum absorption of the pigment. A photoinitiator is used which absorbs light at this wavelength and a certain concentration can be adjusted for maximum efficiency.

Fordelaktig benyttes en nitrogenatomsfære for å motvirke oksygeninhiber-ing under herdeprosessen og meget korte lyspulser, karakteristisk i størrelsesorden 20 - 40 nanosekunder, for å initiere polymerveksten i et spesielt område av belegget. Bruken av konsekutive pulser med kort varighet fremmer herdingen til fullstendighet kombinert med lav lysfluks. Det er funnet at bruken av laserlys i h.h.t. oppfinnelsen ved 50 volum-% TiC>2 konsentrasjon har ført til en sammenlignbar herding med 3 mj/cm^ sammenlignet med 16 J/cm^ ved bruk av en kvikksølv H lampe og bruken av laser tillater romtemperaturherding. Dette betyr at en 100 W laser kan betjene et en meter bredt belte som beveger seg med 50 m/min. Andre pigmenter med absorbsjon ved kortere bølgelengder i UV området av spekteret eller i tynnere belegg, slik som sverter, krever mindre energi pr. cm^. Advantageously, a nitrogen atom sphere is used to counteract oxygen inhibition during the curing process and very short light pulses, characteristically in the order of 20 - 40 nanoseconds, to initiate polymer growth in a particular area of the coating. The use of consecutive pulses of short duration promotes curing to completeness combined with low luminous flux. It has been found that the use of laser light in terms of the invention at 50% by volume TiC>2 concentration has led to a comparable curing of 3 mj/cm^ compared to 16 J/cm^ using a mercury H lamp and the use of laser allows room temperature curing. This means that a 100 W laser can operate a one meter wide belt moving at 50 m/min. Other pigments with absorption at shorter wavelengths in the UV range of the spectrum or in thinner coatings, such as blackners, require less energy per cm^.

Eksempler på komponenter benyttet i typiske belegg som er egnet for herding ifølge oppfinnelsen er de følgende. Examples of components used in typical coatings which are suitable for curing according to the invention are the following.

Klare belegg.Clear coating.

Typiske UV laserherdbare belegg som kan benyttes ifølge oppfinnelsen kan bestå av men er ikke begrenset til følgende stoffer: 1. Reaktive oligomerer - en lavmolekylvektspolymer (typiske over 500 i vektmidler molekylvekt) i en eller flere reaktive funksjon-aliteter inkludert umettede reaksjonsseter, slik som en ikke-begrenset til en akrylater eller akrylamider eller polyestere, polyeter, alkyd, cellulosestoffer, akryliske stoffer, epoksy, silikon, polyester, uretaner eller en hvilken som helst kombinasjon derav. Et polyen/polytioltypesystem eller et system slik som kationiske initierte typer kan også benyttes. Anionisk initierte typer kan også benyttes. 2. Reaktive fortynningsmidler - denne komponent kan være mono-, di-, tri eller polyfunksjonell og vil karakteristisk også være et lavmolekylvektsprodukt (typisk vektmidlere molekylvekt 50-500). 3. Et fotoinitiatorsystem - denne komponent vil benytte det innfallende lys for å indusere radikal- eller ionedannelse; Typical UV laser-curable coatings that can be used according to the invention may consist of, but are not limited to, the following substances: 1. Reactive oligomers - a low molecular weight polymer (typically over 500 in weight average molecular weight) in one or more reactive functionalities including unsaturated reaction sites, such as a but not limited to an acrylates or acrylamides or polyesters, polyethers, alkyds, cellulosics, acrylics, epoxies, silicones, polyesters, urethanes or any combination thereof. A polyene/polythiol type system or a system such as cationic initiated types can also be used. Anionic initiated types can also be used. 2. Reactive diluents - this component can be mono-, di-, tri- or polyfunctional and will characteristically also be a low molecular weight product (typical diluents molecular weight 50-500). 3. A photoinitiator system - this component will use the incident light to induce radical or ion formation;

4. Eventuelt et amin eller et derivat inkludert aminoakrylater, og4. Optionally an amine or a derivative including amino acrylates, and

5. Forskjellige additiver - disse benyttes vanligvis i konvensjonell malingsfremstilling, f. eks. flytmodifiseringsmidler, 5. Various additives - these are usually used in conventional paint production, e.g. flow modifiers,

6. Eventuelt oppløsningsmiddel eller vann.6. Any solvent or water.

Et typisk fotoinitiatorsystem kunne fortrinnsvis inkludere to av de følgende familier grupper: 1. Alkylbenzoinetere, som et eksempel kommersiell Benzoin butyl eter av typen "EB3", 2. ot - Acyl oxim estre-l-fenyl-l,2-propandion-2-(0-etoksykarbok-syl)oxim, som et eksempel kommersiell "Quantacure PDO", A typical photoinitiator system could preferably include two of the following families of groups: 1. Alkyl benzoin ethers, as an example commercial Benzoin butyl ether of the type "EB3", 2. ot - Acyl oxime ester-l-phenyl-l,2-propanedione-2- (O-Ethoxycarboxy-syl)oxime, as an example commercial "Quantacure PDO",

3. Benzimidazoler slik som aziner-2-klormetyl benzimidazoler,3. Benzimidazoles such as azine-2-chloromethyl benzimidazoles,

4. Benzofenoner og derivater - Benzofenon. p-fenylbenzofenon, for eksempel kommersiell "Trigonal 12", 5. Acetofenon og derivater (cx.cx-dietoksyacetofenon) slik som kommersiell "DEAP", 2,2-dimetyl-2-fenylacetofenon slik som "Irgacure 651" eller 2,2-dimetyl-2-hydroacetofenon, slik som "D1173", 6. Hydrogendonorer slik som aminer eller tioler og disses analoger inkludert polymere og umettede analoger, f. eks. metyl dietanol-amin, 7. Ketoner - Michlers Keton, ikke vanligvis benyttet p.g.a. mulig karcinogene egenskaper, og "Darocure 1664", 4. Benzophenones and derivatives - Benzophenone. p-phenylbenzophenone, for example commercial "Trigonal 12", 5. Acetophenone and derivatives (cx.cx-diethoxyacetophenone) such as commercial "DEAP", 2,2-dimethyl-2-phenylacetophenone such as "Irgacure 651" or 2,2 -dimethyl-2-hydroacetophenone, such as "D1173", 6. Hydrogen donors such as amines or thiols and their analogues including polymeric and unsaturated analogues, e.g. methyl diethanolamine, 7. Ketones - Michler's Ketone, not usually used because possible carcinogenic properties, and "Darocure 1664",

8. Benzil Ketaler - Benzyl dimetyl Ketal, f. eks. "KB1" og "KB60",8. Benzyl Ketal - Benzyl dimethyl ketal, e.g. "KB1" and "KB60",

9. Andre som ikke passer inn i de ovenfor angitte kategorier - 2-metyl-l-(4-metyltiofenyl)-2-morfolinipropanon-l og 1-benzoyl 9. Others that do not fit into the above categories - 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinipropanone-1 and 1-benzoyl

cykloheksanol; acylfosfin oksyd og analoger,cyclohexanol; acylphosphine oxide and analogues,

10. Tioksantoner - disse vil inkludere følgende: 2- og 4-klortioksan-ton, f. eks. "CTX", 2,4-dietyltioksanton, f. eks. "DETX", isopro-pyltioksanton, f. eks. "ITX", 2,4-dimetyltioksanton, f. eks. "RTX" 10. Thioxanthones - these would include the following: 2- and 4-chlorothioxanthones, e.g. "CTX", 2,4-diethylthioxanthone, e.g. "DETX", isopropyl thioxanthone, e.g. "ITX", 2,4-dimethylthioxanthone, e.g. "RTX"

CTX/MDEOA, DETX/MDEOA, ITX/MDEOA og RTX/MDEOA. CTX/MDEOA, DETX/MDEOA, ITX/MDEOA and RTX/MDEOA.

MDEOA kan erstattes av etyl-p-dimetylaminobenzoat, EPB, og også p-dimetylaminoetylbenzoat. Også relevant bl.a. er DETX analoger, beslektede polymerer og aminer og aminobenzoater. MDEOA can be replaced by ethyl p-dimethylaminobenzoate, EPB, and also p-dimethylaminoethylbenzoate. Also relevant i.a. are DETX analogues, related polymers and amines and aminobenzoates.

Pigmenterte belegg.Pigmented coatings.

Typiske UV-herdbare belegg for bruk ifølge oppfinnelsen kan karakteristisk bestå av de ovenfor angitte stoffer for klar belegning men sammen med fargede pigmenter slik som TiC^. Fotoinitiatoren for titandioksyd pigmentsystemer er karakteristisk CTX/MDEOA, DETX/MDEOA, ITX/- MDEOA og RTX/MDEOA. MDEOA kan erstattes av etyl-p-dimetylaminobenzoat, EPB, og også p-diemtylaminoetylbenzoat. Også relevant bl.a. er DETX analoger og acylfosfinoksyd og analoger, beslektede polymerer og aminer og aminobenzoater. Typical UV-curable coatings for use according to the invention can characteristically consist of the above stated substances for clear coating but together with colored pigments such as TiC^. The photoinitiator for titanium dioxide pigment systems is characteristically CTX/MDEOA, DETX/MDEOA, ITX/- MDEOA and RTX/MDEOA. MDEOA can be replaced by ethyl-p-dimethylaminobenzoate, EPB, and also p-diemthylaminoethylbenzoate. Also relevant i.a. are DETX analogues and acylphosphine oxide and analogues, related polymers and amines and aminobenzoates.

Når det gjelder pigmenterte belegg kan fotoinitiatorkonsentrasjonen justeres for å minimalisere laserenergien pr. cm^ ved en gitt konsentrasjon pigment som er nødvendig for fullstendig å herde belegget. Lasere som benyttes ved gjennomføring av oppfinnelsen kan karakteristisk ha en båndbredde på ca. 5 nanometer eller mindre sentrert i behandlingsbølge-lengden. Det er et snevert optimum når det gjelder bølgelengden for hver kombinasjon av pigment og fotoinitiator. Dobling av bølgelengde - spredningen eller skift i bølgelengde på 5 nanometer til hver side av optimum vil øke energikravet. In the case of pigmented coatings, the photoinitiator concentration can be adjusted to minimize the laser energy per cm^ at a given concentration of pigment which is necessary to completely harden the coating. Lasers used in carrying out the invention can characteristically have a bandwidth of approx. 5 nanometers or less centered on the treatment wavelength. There is a narrow optimum in terms of wavelength for each combination of pigment and photoinitiator. Doubling the wavelength - the spread or shift in wavelength of 5 nanometers to either side of the optimum will increase the energy requirement.

Det er funnet at bruken av acylfosfinoksyd som fotoinitiator er spesielt fordelaktig og resulterer i et hårdt og godt herdet belegg med god og ren hvit farge. Bølgelengder for UV-laseren mellom 400 og 450 nano meter har med hell vært benyttet da rutilt Ti02ikke absorberer så sterkt i dette området. Som tidligere angitt vil andre pigmenter med absorbsjon ved kortere bølgelengder i UV området av spekteret eller tynnere belegg slik som sverte, kreve mindre energi pr. cm^ ved herding. Korollaren er at fotoinitiator ene er foretrukket der de absorberer ved disse bølgeleng-der hvor pigmentene som benyttes har minst absorbsjon. It has been found that the use of acylphosphine oxide as a photoinitiator is particularly advantageous and results in a hard and well-cured coating with a good and pure white color. Wavelengths for the UV laser between 400 and 450 nano meters have been successfully used as rutile Ti02 does not absorb so strongly in this range. As previously indicated, other pigments with absorption at shorter wavelengths in the UV range of the spectrum or thinner coatings such as inks will require less energy per cm^ on curing. The corollary is that photoinitiators are preferred where they absorb at these wavelengths where the pigments used have the least absorption.

Fordeler ved oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til de ledsagende tegninger hvori: Fig. 1 er et diagram som viser sammenligningen mellom en laserherding ifølge oppfinnelsen og det som er mulig med en konvensjonell kvikksølvlampe for en spesiell fotoinitiator; Fig. 2 er et diagram over energien for herding av et klart belegg sammenlignet med endringer i fotoinitiatorkonsentrasjonen for to forskjellige beleggstykkelser; Fig. 3 er et energidiagram for herding av et klart belegg sammenlignet med en enkelpuls fluks for å oppnå samme herding med pulser tilført i en mengde av 250/sek.; Fig. 4 er et energidiagram for å herde et klart belegg sammenlignet med enkelpuls fluks ved to forskjellige pulsrepeteringshas-tigheter; Fig. 5 er et diagram over transmisjonsspektra for Ti02i et pigmentert belegg for to forskjellige konsentrasjoner av TiC^; Fig. 6 er et energidiagram for å herde et pigmentert belegg sammenlignet med laserbølgelengden for å bevirke herdingen; Fig. 7 er et energidiagram for herding av et pigmentert belegg sammenlignet med laserbølgelengder der fotoinitiatoren skiller seg fra den i Fig. 6; Fig. 8 er et diagram som viser hvordan endringene i konsentrasjon i to oppløsningsmidler i en farvelaser kan bevirke endringer i laserbølgelengden; Fig. 9 er et energidiagram for herding av et pigmentert belegg sammenlignet med tykkelsen i belegget for to forskjellige pigmentkonsentras joner; Fig. 10 er et energidiagram for herding av et pigmentert belegg sammenlignet med enkeltpuls fluks med pulser tilført i en hastighet av 250/sek.; Fig. 11 er et energidiagram for herding av et pigmentert belegg sammenlignet med laserpulsrepetisjonshastighet ved konstant bølgelengde; og Fig. 12 er et diagram for optimal konsentrasjon av en fotoinitiator sammenlignet med illumineringsintensiteten av laseren for å gjennomføre en herding av et pigmentert belegg. Advantages of the invention shall be described in more detail with reference to the accompanying drawings in which: Fig. 1 is a diagram showing the comparison between a laser curing according to the invention and what is possible with a conventional mercury lamp for a special photoinitiator; Fig. 2 is a diagram of the energy for curing a clear coating versus changes in photoinitiator concentration for two different coating thicknesses; Fig. 3 is an energy diagram for curing a clear coating compared to a single pulse flux to achieve the same cure with pulses applied at a rate of 250/sec.; Fig. 4 is an energy diagram for curing a clear coating compared to single pulse flux at two different pulse repetition rates; Fig. 5 is a diagram of the transmission spectra of TiO 2 in a pigmented coating for two different concentrations of TiC 2 ; Fig. 6 is a diagram of the energy to cure a pigmented coating versus the laser wavelength to effect the cure; Fig. 7 is an energy diagram for curing a pigmented coating compared to laser wavelengths where the photoinitiator differs from that of Fig. 6; Fig. 8 is a diagram showing how the changes in concentration in two solvents in a dye laser can cause changes in the laser wavelength; Fig. 9 is an energy diagram for curing a pigmented coating compared to the thickness of the coating for two different pigment concentrations; Fig. 10 is an energy diagram for curing a pigmented coating compared to single pulse flux with pulses applied at a rate of 250/sec.; Fig. 11 is an energy diagram for curing a pigmented coating versus laser pulse repetition rate at constant wavelength; and Fig. 12 is a diagram of optimal concentration of a photoinitiator compared to the illumination intensity of the laser to effect a curing of a pigmented coating.

Lasere som karakteristisk er egnet ved gjennomføring av oppfinnelsen er edelgasshalogenid (excimer) lasere som har oppnådd markerte forbedringer i pålitelighet og midlere effekt siden utviklingen i 1976. Lasere av interesse inkluderer slike som er nevnt i "Solvent Dependent Character-istics of XeCl Pumped UV Dye Lasers" av Cassard, Corkum og Alcook, Appl. Phys. 25,17-22 (1981). Lasers that are characteristically suitable in carrying out the invention are noble gas halide (excimer) lasers that have achieved marked improvements in reliability and mean power since their development in 1976. Lasers of interest include those mentioned in "Solvent Dependent Characteristics of XeCl Pumped UV Dye Lasers" by Cassard, Corkum and Alcook, Appl. Phys. 25, 17-22 (1981).

Basisprinsippet for laserherding av belegg og sverter ifølge oppfinnelsen beror på det faktum at laserlyset er i det vesentlige monokromatisk slik at alt lyset kan benyttes til brukbart arbeide. Fotoinitiatoren velges til å ha sin maksimale aktivitet ved laserbølgelengden. I Fig. 1 er absorb-sjonskurven for fotoinitiator trigonalen 12 plottet med linjen som viser 100% av laserlyset ved 308 nm. I motsetning har kvikksølvlampene som i dag er i bruk for herding av klare belegg mange linjer av hvilke kun få gjør brukbart arbeid. F. eks. blir i Fig. 1 emissjon ved bølgelengder over 350 nm dårlig absorbert av fotoinitiatoren og emissjoner under 270 trenger ikke igjennom mesteparten av belegget. Den gjenværende emissjon rundt 300 nm omfatter kun 10% av lampens utgangslys i det ultrafiolette område. The basic principle for laser curing of coatings and blacks according to the invention is based on the fact that the laser light is essentially monochromatic so that all the light can be used for useful work. The photoinitiator is chosen to have its maximum activity at the laser wavelength. In Fig. 1, the absorption curve for the photoinitiator trigonal 12 is plotted with the line showing 100% of the laser light at 308 nm. In contrast, the mercury lamps in use today for curing clear coatings have many lines of which only a few do useful work. For example in Fig. 1, emission at wavelengths above 350 nm is poorly absorbed by the photoinitiator and emissions below 270 do not penetrate most of the coating. The remaining emission around 300 nm comprises only 10% of the lamp's output light in the ultraviolet range.

Fig. 2 viser at meget tykke (50 - 150 um) klare belegg kan herdes ved lasermetoden. Total laserenergi som er nødvendig for herding når et optimum for en gitt konsentrasjon av fotoinitiatoren, DETX. Her og i de følgende figurer ble beleggene belyst av en ekspandert laserstråle i en nitrogenatmosfære inntil det var oppnådd en utmerket (kommersielt akseptabel) herding. Fig. 2 shows that very thick (50 - 150 um) clear coatings can be hardened by the laser method. Total laser energy required for curing reaches an optimum for a given concentration of the photoinitiator, DETX. Here and in the following figures, the coatings were illuminated by an expanded laser beam in a nitrogen atmosphere until an excellent (commercially acceptable) cure was achieved.

Diagrammet i Fig. 3 viser at en lavere fluks (en mere ekspandert laserstråle) fører til et lavere energibehov for herdingen. Den lavest tillatelige fluks er gitt ved det største praktiske belysningsareal. Dette bestemmer i sin tur den lavest mulige totale fluks og således den høyeste "båndhastighet" med hvilken materialet kan herdes. Hellingen til disse data er godt forklart ved radikal rekombineringsteorien. Fig. 4 viser at ved en gitt enkeltpuls fluks finner man at høyere pulsrepetisjonshastighet reduserer ytelsen. Ved å gå til lavere enkeltpuls fluks kan noe av dette tap gjenopprettes. For maksimal båndhastighet arbeider laseren ved sin maksimale repetisjonshastighet. Fig. 5 viser at ultrafiolett herding av belegg inneholdende TiC>2 (d.v.s. opake malinger) må skje ved større bølgelengder enn absorbsjonsterskelen for Ti02(her vist ved 400 - 410 nm). Ved kortere bølgelengde blir alt lys absorbert før det når bunnen av belegget. Den teoretiske herdehastighet kan betraktes som proporsjonal med intensiteten av lyset som når bunnen av belegget. The diagram in Fig. 3 shows that a lower flux (a more expanded laser beam) leads to a lower energy requirement for the curing. The lowest permissible flux is given for the largest practical lighting area. This in turn determines the lowest possible total flux and thus the highest "belt speed" at which the material can be hardened. The slope of these data is well explained by the radical recombination theory. Fig. 4 shows that for a given single pulse flux it is found that a higher pulse repetition rate reduces the performance. By going to a lower single pulse flux, some of this loss can be recovered. For maximum tape speed, the laser operates at its maximum repetition rate. Fig. 5 shows that ultraviolet curing of coatings containing TiC>2 (i.e. opaque paints) must take place at longer wavelengths than the absorption threshold for Ti02 (here shown at 400 - 410 nm). At shorter wavelengths, all light is absorbed before it reaches the bottom of the coating. The theoretical cure rate can be considered proportional to the intensity of the light reaching the bottom of the coating.

Eksperimentkurven i Fig. 6 for energi til herding mot bølgelengde viser et meget skarpt optimum for fotoinitiatoren DETX. Belysningsbølgelengd-en bør fortrinnsvis være 422 ± 5 nm. Det var 50% rutil i et 20 um belegg, noe som ga en tilstrekkelig opak maling for kommersiell bruk. The experimental curve in Fig. 6 for energy for curing versus wavelength shows a very sharp optimum for the photoinitiator DETX. The illumination wavelength should preferably be 422 ± 5 nm. There was 50% rutile in a 20 µm coating, giving a sufficiently opaque paint for commercial use.

Fig. 7 viser at for en annen fotoinitiator, acylfosfinoksyd, finnes et tilsvarende snevert herdeområde, 413 ± 3 nanometer. På det nuværende tidspunkt har kun en farvelaser denne sneverbåndede innstillbare bestråling som trenges for å herde disse pigmenterte belegg. Farvelaser-utgangen ble målt for Popop farve i cykloheksan/dioksan. Fig. 7 shows that for another photoinitiator, acylphosphine oxide, there is a correspondingly narrow curing range, 413 ± 3 nanometers. At present, only one color laser has this narrowband tunable irradiation needed to cure these pigmented coatings. The color laser output was measured for Popop color in cyclohexane/dioxane.

Ved bruk av forskjellige oppløsningsmidler kan f arvestoff et Popop bringes til å lasere ved mange bølgelengder (se Fig. 8) inkludert de optimale for DETX pigmenterte og acylfosfinoksyd (APO) pigmenterte belegg med Ti02. Using different solvents, a Popop dye can be made to laser at many wavelengths (see Fig. 8) including those optimal for DETX pigmented and acylphosphine oxide (APO) pigmented coatings with Ti02.

Ved bruk av forskjellige farvestoffer kan farvelaseren bringes til å plassere fra 330 til 1000 nm med ca. 25 watt energi (antatt en inngangs-stråle på 100 watt ved 308 nm). By using different dyes, the dye laser can be brought to position from 330 to 1000 nm with approx. 25 watts of energy (assuming an input beam of 100 watts at 308 nm).

Fig. 9 viser at farvelasermetoden er istand til å herde tykke, opptil 60 Fig. 9 shows that the dye laser method is able to harden thick, up to 60

pm, pigmenterte belegg med forskjellige ifyllinger av TiC^.pm, pigmented coatings with different fillings of TiC^.

På samme måte som med klare belegg, går man til lavere intensitetsbelys-ning av pigmenterte belegg opnår man en høyere herdehastighet (mindre totalenergi for å herde og mere effektiv bruk av lys). I diagrammet i In the same way as with clear coatings, if you go for lower intensity lighting of pigmented coatings, you achieve a higher curing speed (less total energy to cure and more efficient use of light). In the diagram i

Fig. 10 ble det benyttet to laserbølgelengder, 308 og 415 nm. 308 nm-lyset øker overflateherdehastigheten. Fig. 10 two laser wavelengths were used, 308 and 415 nm. The 308 nm light increases the surface curing rate.

Som vist i Fig. 11 fører høyere repetisjonshastigheter for laseren til mindre effektiv herding for pigmenterte belegg (som med de klare). As shown in Fig. 11, higher repetition rates of the laser lead to less efficient curing for pigmented coatings (as with the clear ones).

Den optimale fotoinitiator-, f. eks. acylfosfin oksyd, konsentrasjonforandrer seg med illumineringsintensiteten som vist i diagrammet i Fig. 12. Heldigvis er lav fluks forbundet med både høyere herdehastighet og lavere fotoinitiatorkonsentrasjon, noe som betyr lavere omkostninger. The optimal photoinitiator, e.g. acylphosphine oxide, concentration changes with illumination intensity as shown in the diagram in Fig. 12. Fortunately, low flux is associated with both higher cure rate and lower photoinitiator concentration, which means lower costs.

Eksempler på herdinger oppnådd ved å arbeide ifølge oppfinnelsen skal nu beskrives i forbindelse med sverter, klare belegg og pigmenterte belegg. Examples of hardening achieved by working according to the invention will now be described in connection with blacks, clear coatings and pigmented coatings.

Sverter.Blacks.

Sverter benyttet i disse eksempler er kommersielt tilgjengelige under betegnelsen "Viodri", deres nøyaktige sammensetning er ukjent. Imidler-tid sier produsentens litteratur at de inneholder polyfunksjonelle akrylestere og fotoinitiatorer slik som benzofenon. Blacks used in these examples are commercially available under the name "Viodri", their exact composition is unknown. However, the manufacturer's literature says that they contain polyfunctional acrylic esters and photoinitiators such as benzophenone.

Svertene ble spredd ut med en gummitrykkvalse på papp i en tykkelse anslått til 3 -5 pm. De ble herdet hurtig for å redusere inntrenging i pappen. Herdingen skjedde under en nitrogenatomsfære og illuminering med excimerlaserlys ved 308 nm, 250 pulser/sek. for røde og gule sverter og 415 nm for svarte og blå sverter, og en enkel puls fluks på 1 mj/cm^. En skrapeprøve ble benyttet for å bestemme vellykket herding og den minimale totale energi for herding ble notert. The inks were spread out with a rubber pressure roller on cardboard to a thickness estimated at 3-5 µm. They were cured quickly to reduce penetration into the cardboard. Curing took place under a nitrogen atom sphere and illumination with excimer laser light at 308 nm, 250 pulses/sec. for red and yellow blacks and 415 nm for black and blue blacks, and a single pulse flux of 1 mj/cm^. A scratch test was used to determine successful curing and the minimum total energy for curing was noted.

Eksempler:Examples:

(Sverte av coat-typen - total energi for herding i mj/cm^)(Coat-type ink - total energy for curing in mj/cm^)

1) LUV 308 rød - 18 1) LUV 308 red - 18

2) LUV 307 gul - 252) LUV 307 yellow - 25

3) LUV 309 blå - 160 3) LUV 309 blue - 160

4) LUV 311 sort - 3504) LUV 311 black - 350

Klare belegg og fernisser.Clear coatings and varnishes.

Klare fernisser i disse eksempler besto av epoksyakrylat og HDDA (heksandioldiakrylat) i forholdet 60:40. Inn i denne base ble det blandet en fotoinitiator i et nivå på 0,5 - 3% sammen med et amin (N-metyldiet-anolamin) i den samme konsentrasjon som fotoinitiatoren. Beleggene ble spredd ut på papp med en trådviklet stav til en tykkelse på mindre enn 50 pm eller mellom sjikt av tape for 150 pm tykkelsen. Beleggene ble herdet under en nitrogenatmosfære med lav fluksilluminering direkte fra en excimerlaser som arbeidet ved 308 nm (Lambda Physik 150 EMG 203) eller 351 nm (Lambda Physik 150 ETS). En skrapprøve ble benyttet for å bestemme vellykket herding og den minimale totale energi til herding ble notert. Clear varnishes in these examples consisted of epoxy acrylate and HDDA (hexanediol diacrylate) in the ratio 60:40. Into this base, a photoinitiator was mixed at a level of 0.5 - 3% together with an amine (N-methyldiethanolamine) in the same concentration as the photoinitiator. The coatings were spread on cardboard with a wire-wound rod to a thickness of less than 50 µm or between layers of tape for the 150 µm thickness. The coatings were cured under a nitrogen atmosphere with low flux illumination directly from an excimer laser operating at 308 nm (Lambda Physik 150 EMG 203) or 351 nm (Lambda Physik 150 ETS). A scrap test was used to determine successful curing and the minimum total energy to cure was noted.

1. Meget tykt sjikt1. Very thick layer

Fotoinitiator - DETX i en konsentrasjon av 0,5%. Tykkelse 150 pm. Enkeltpuls fluks 1,3 mj/cm^. Laserbølgelengde 351 nm. Repetisjonshastighet 1 puls/sekund. Minimum total energi til herding 20 mj/cm^. Photoinitiator - DETX in a concentration of 0.5%. Thickness 150 pm. Single pulse flux 1.3 mj/cm^. Laser wavelength 351 nm. Repetition rate 1 pulse/second. Minimum total energy for curing 20 mj/cm^.

2. Tykt sjikt2. Thick layer

Fotoinitiator - Irgacure 651 i en konsentrasjon av 0,5%. Tykkelse 35 pm. Enkeltpuls fluks 0,008 mj/cm^. Laserbølge-lengde 308 nm. Repetisjonshastighet 250 puls/sekund. Minimum total energi til herding 4 mj/cm^. Photoinitiator - Irgacure 651 in a concentration of 0.5%. Thickness 35 pm. Single pulse flux 0.008 mj/cm^. Laser wavelength 308 nm. Repetition rate 250 pulses/second. Minimum total energy for curing 4 mj/cm^.

3. Tynt sjikt3. Thin layer

Fotoinitiator - Trignoal 12 i en konsentrasjon av 3%. TykkelsePhotoinitiator - Trignoal 12 in a concentration of 3%. Thickness

35 pm. Enkeltpuls fluks 0,0023 mj/cm^. Laserbølgelengde 308 nm. Repitisjonshastighet 250 puls/sekund. Minimum total energi til herding 0,41 mj/cm^. For en 100 watt laser kan dette ekstrapoleres til en båndhastighet på 1460 m^/minutt for et tynnsjiktsbelegg. 35 p.m. Single pulse flux 0.0023 mj/cm^. Laser wavelength 308 nm. Repetition rate 250 pulses/second. Minimum total energy for curing 0.41 mj/cm^. For a 100 watt laser this can be extrapolated to a belt speed of 1460 m^/minute for a thin layer coating.

4. Tykt sjikt4. Thick layer

Fotoinitiator - Trigonal 12 i en konsentrasjon av 0,75%. Tykkelse 35 um. Enkeltpuls fluks 0,0008 mj/cm^. Laserbølge-lengde 308 nm. Repitisjonshastighet 250 puls/sekund. Minimum total energi til herding 2 mj/cm^. For denne 100 watts laser kan dette ekstrapoleres til en båndhastighet på 300 m^/minutt for et tyktsjiktsbelegg. Photoinitiator - Trigonal 12 in a concentration of 0.75%. Thickness 35 um. Single pulse flux 0.0008 mj/cm^. Laser wavelength 308 nm. Repetition rate 250 pulses/second. Minimum total energy for curing 2 mj/cm^. For this 100 watt laser, this can be extrapolated to a belt speed of 300 m^/minute for a thick layer coating.

Hvite malinger.White paints.

Malilngene i disse eksempler besto av de samme formuleringer som de klare fernisser ovenfor med tilsetning av et pigment eller et dekkmiddel (alltid rutile Ti02partikler oppmalt inn i fernissen). Disse malinger ble spredd ut på samme måte som de klare fernisser ovenfor på papp eller primet sinkaluminium metallplater og herdet under nitrogen. For å minimalisere absorbsjon inn i Ti02var laserillumineringen fra en farvelaser pumpet av excimerlaseren ved 380 nm og med utstråling ved 410 til 430 nm. En skrapeprøve ble benyttet for å bestemme vellykket herding og den minimale totale energi til herding ble notert. The paints in these examples consisted of the same formulations as the clear varnishes above with the addition of a pigment or a masking agent (always rutile Ti02 particles ground into the varnish). These paints were spread in the same way as the clear varnishes above on cardboard or primed zinc aluminum metal sheets and cured under nitrogen. To minimize absorption into the TiO 2 , the laser illumination was from a dye laser pumped by the excimer laser at 380 nm and emitting at 410 to 430 nm. A scratch test was used to determine successful curing and the minimum total energy to cure was noted.

1) Meget tykt sjikt på papir1) Very thick layer on paper

Fotoinitiator - acylfosfinoksyd i en konsentrasjon av 3%. Tykkelse 60 um. Pigmentoppfylling 32 vekt-% TiC^. Enkeltpuls fluks 0,023 mj/cm^. Laserbølgelengde 414,5 nm. Repetisjonshastighet 250 pulser/sekund. Minimum total energi til herding 35 mj/cm^. Photoinitiator - acylphosphine oxide in a concentration of 3%. Thickness 60 um. Pigment filling 32% by weight TiC^. Single pulse flux 0.023 mj/cm^. Laser wavelength 414.5 nm. Repetition rate 250 pulses/second. Minimum total energy for curing 35 mj/cm^.

2) Tykt sjikt på papir2) Thick layer on paper

Fotoinitiator - DETX i en konsentrasjon aqv 2%. Tykkelse 20pm. Pigmentoppfylling 50 vekt-% TiC^. Enkeltpuls fluks 0,05 mj/cm^. Laserbølgelengde 422 nm. Repetisjonshastighet 250 pulser/sekund. Minimum total energi til herding 27 mj/cm^. Photoinitiator - DETX in a concentration aqv 2%. Thickness 20 pm. Pigment filling 50% by weight TiC^. Single pulse flux 0.05 mj/cm^. Laser wavelength 422 nm. Repetition rate 250 pulses/second. Minimum total energy for curing 27 mj/cm^.

3) Tykt sjikt på papir3) Thick layer on paper

Fotoinitiator - acylfosfin oksyd i en konsentrasjon av 4% og Photoinitiator - acylphosphine oxide in a concentration of 4% and

Trigonal 12 i en konsentrasjon av 3%. Tykkelse 35 um. Pigmentoppfylling 32 vekt-% Ti02. Dual bølgelengdeherding: 308 nm ved 0,0015 mj/cm^ og 415 nm ved 0,003 mj/cm^. Repetisjonshastighet 250 pulse/sekund. Minimal total farvelaser energi til herding 2,6 mj/cm^. Ved bruk av den herværende 25% effektive farvelaser tilsvarer dette en beltehastighet på 50 m^/min. for et tykt pigmentert belegg. Trigonal 12 in a concentration of 3%. Thickness 35 um. Pigment filling 32% by weight Ti02. Dual wavelength curing: 308 nm at 0.0015 mj/cm^ and 415 nm at 0.003 mj/cm^. Repetition rate 250 pulse/second. Minimum total laser energy for curing 2.6 mj/cm^. When using the present 25% efficient laser, this corresponds to a belt speed of 50 m^/min. for a thick pigmented coating.

4) Tykt sjikt på metall4) Thick layer on metal

Fotoinitiator - acylfosfinoksyd i en konsentrasjon av 2% og Trigonal 12 i en konsentrasjon av 2%. Tykkelse 28 um. Pigmentoppfylling 32 vekt-% Ti02. Dual bølgelengdeherding: 308 nm ved 1,39 mj/cm^ og 414,5 nm ved 0,03 mj/cm^. Repetisjonshastighet 250 pulser/sekund. Minimum total farvelaser energi til herding 30 mj/cm^. Dette er en beltehastighet på 50 m^/min. for et tykt pigmentert belegg. Photoinitiator - acylphosphine oxide in a concentration of 2% and Trigonal 12 in a concentration of 2%. Thickness 28 um. Pigment filling 32% by weight Ti02. Dual wavelength curing: 308 nm at 1.39 mj/cm^ and 414.5 nm at 0.03 mj/cm^. Repetition rate 250 pulses/second. Minimum total laser energy for curing 30 mj/cm^. This is a belt speed of 50 m^/min. for a thick pigmented coating.

Eksempler på formuleringer av belegg og deres påføringsmetode og herding skal beskrives nedenfor. Examples of coating formulations and their application method and curing shall be described below.

Eksempel 1.Example 1.

En typisk blanding av bestanddeler for et klart belegg i h.h.t. oppfinnelsen omfatter de følgende i vekt-%: 56,4% epoksyakrylat oligomer (51-650 of A.C. Hatrick Chemicals Pty. Limited (A.C.H.)); 37,6% H.D.O.D.A. heksan diol diakrylat (A.C.H.); 3% Trigonal 12 fenyl benzofenon (AKZO Chemicals); og 3% MDEOA metyl dietanol amin (Union Carbide). A typical mixture of components for a clear coating in terms of the invention comprises the following in % by weight: 56.4% epoxy acrylate oligomer (51-650 of A.C. Hatrick Chemicals Pty. Limited (A.C.H.)); 37.6% H.D.O.D.A. hexane diol diacrylate (A.C.H.); 3% Trigonal 12 phenyl benzophenone (AKZO Chemicals); and 3% MDEOA methyl diethanol amine (Union Carbide).

Denne blanding ble påført våt til en tykkelse av 7 pm ved nedtrekksrak-ler og ble herdet under et nitrogenteppe med en enkeltpulsfluks og 0,0065 mj/m^. Den totale energi som var nødvendig for herding var 0,9 mj/m^ og herdetilstanden ble fastslått ved å måle hårdheten i belegget via en skrapeprøve. This mixture was applied wet to a thickness of 7 µm by draw-down squeegees and cured under a blanket of nitrogen with a single pulse flux of 0.0065 mj/m 2 . The total energy required for curing was 0.9 mj/m^ and the state of cure was determined by measuring the hardness of the coating via a scratch test.

Substratet på hvilket belegget ble påført var høykvalitets lavporøst hvitt papir. Det våte prøvebelegg hadde dimensjonene 10 cm x 5 cm og ble bestrålt med en laserstråle med dimensjoner 15 cm x 15 cm. Resultatet av denne statiske prøve, ekstrapolert til en dynamisk omgivelse, viste et belte som beveget seg med 667 m/minutt der beltet var 1 m bredt og illumineringsarealet var 1x3 m^. The substrate on which the coating was applied was high quality low porosity white paper. The wet test coating had dimensions of 10 cm x 5 cm and was irradiated with a laser beam of dimensions 15 cm x 15 cm. The result of this static test, extrapolated to a dynamic environment, showed a belt moving at 667 m/minute where the belt was 1 m wide and the illumination area was 1x3 m^.

Eksempel II.Example II.

Dette eksempel angår også et klart belegg dannet fra de følgende bestanddeler i vekt-% av den totale blanding: 56,4% Celrad 3700 epoksy akrylat oligomer (Celanese Corporation); 37,6% HD ODA (A.C.H.); 3% Trigonal 12 (AKZO Chemicals); og 3% MDEOA (Union Carbide). Det våte belegg ble påført til en tykkelse av 5 um med en nedtrekksrakel og det samme substrat ble benyttet som i Eks. I men enkeltpuls fluksen som ble tilført var 0,00015 millijoules/cm^ og den totale energi for herding var 0,29 mj/cm^. Den ekvivalente beltehastighet i dette tilfelle er 2069 m/minutt for det samme illumineringsareal som i Eks. I. This example also relates to a clear coating formed from the following components in % by weight of the total mixture: 56.4% Celrad 3700 epoxy acrylate oligomer (Celanese Corporation); 37.6% HD ODA (A.C.H.); 3% Trigonal 12 (AKZO Chemicals); and 3% MDEOA (Union Carbide). The wet coating was applied to a thickness of 5 µm with a pull-down squeegee and the same substrate was used as in Ex. In but single pulse the flux applied was 0.00015 millijoules/cm^ and the total energy for curing was 0.29 mj/cm^. The equivalent belt speed in this case is 2069 m/minute for the same illumination area as in Ex. IN.

Eksempel III.Example III.

Det ble produsert et pigmentert belegg ved herding av en blanding av de følgende bestanddeler kombinert i vekt-% som følger: 61% av en 60/40 blanding av epoksy akrylat oligomer (ACH 51-650) og H.D.O.D.A. A pigmented coating was produced by curing a mixture of the following ingredients combined in % by weight as follows: 61% of a 60/40 mixture of epoxy acrylate oligomer (ACH 51-650) and H.D.O.D.A.

(A.C.H.); 32% Ti02RHD2(I.C.I); 3% Trigonal 12; og 4% acyl fosfin oksyd (A.C.H.); 32% TiO 2 RHD 2 (I.C.I); 3% Trigonal 12; and 4% acyl phosphine oxide

(BASF).(BASF).

De samme påføringsbetingelser ble benyttet som i eksemplene I og II til en våttykkelse for belegget på 35 um. To strålingsbølgelengder ble benyttet, den første var 308 nm ved en enkeltpuls fluks på 0,0015 mj/cm^ og den andre var 415 nm ved en enkeltpuls fluks på 0,0025 mj/cm^. Den totale energi til herding var 1,4 mj/cm^ for 308 nm bestrålingen og 2,6 mj/cm^ for 415 nm bestrålingen. The same application conditions were used as in examples I and II to a wet thickness for the coating of 35 µm. Two radiation wavelengths were used, the first was 308 nm at a single pulse flux of 0.0015 mj/cm 2 and the second was 415 nm at a single pulse flux of 0.0025 mj/cm 2 . The total energy for curing was 1.4 mj/cm 2 for the 308 nm irradiation and 2.6 mj/cm 2 for the 415 nm irradiation.

Den ekvivalente beltehastighet i dette tilfelle ved bruk av et illuminert areal på 1 x 3 cm^ er 50 m^/minutt. The equivalent belt speed in this case using an illuminated area of 1 x 3 cm^ is 50 m^/minute.

Fordelene ved foreliggende oppfinnelse utnyttes spesielt i forbindelse med påføring av belegg på papir, tømmer, møbler, metallbokser, flate metallplater, stål- og aluminium viklinger, interiør og eksteriør i biler, komponentdeler, plastikkdeler o.s.v. The advantages of the present invention are utilized in particular in connection with the application of coatings to paper, timber, furniture, metal boxes, flat metal sheets, steel and aluminum windings, interiors and exteriors of cars, component parts, plastic parts, etc.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for herding av et belegg omfattende påføring av belegget på en overflate i det belegget omfatter en flytende eller fast polymer og/eller oligomer og/eller en monomer og minst en fotoinitiator, og bestråling av belegget med ultrafiolett laserlys med i det minste en på forhånd bestemt bølgelengde, karakterisert ved at lysenergien for den i det minste en på forhånd bestemt bølgelengde velges slik at den preferensielt absorberes av den minst ene fotoinitiator istedet for de andre komponenter i belegget.1. Method for curing a coating comprising applying the coating to a surface in which the coating comprises a liquid or solid polymer and/or oligomer and/or a monomer and at least one photoinitiator, and irradiating the coating with ultraviolet laser light with at least one prior determined wavelength, characterized in that the light energy for the at least one predetermined wavelength is selected so that it is preferentially absorbed by the at least one photoinitiator instead of the other components in the coating. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den i det minste ene på forhånd bestemte bølgelengde er en topbølgelengde.2. Method according to claim 1, characterized in that the at least one predetermined wavelength is a peak wavelength. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at laserlyset ved den i det minste ene på forhånd bestemte bølgelengde påføres på belegget ved pulsing.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the laser light at the at least one predetermined wavelength is applied to the coating by pulsing. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at minst 25 pulser kreves for å bevirke herding.4. Method according to claim 3, characterized in that at least 25 pulses are required to effect hardening. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at minst 50 pulser kreves for å bevirke herding.5. Method according to claim 3, characterized in that at least 50 pulses are required to effect hardening. 6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 3 til 5, karakterisert ved at enkeltpuls fluksen er mindre enn 3 mj/cm^.6. Method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the single pulse flux is less than 3 mj/cm^. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at pulsrepetisjonshastigheten er 250 Hz eller mindre.7. Method according to claim 3, characterized in that the pulse repetition rate is 250 Hz or less. 8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 3-7, karakterisert ved at en reduksjon av enkeltpuls fluksen ved en konstant pulsrepetisjonshastighet reduserer den totale energi som er nødvendig for å herde belegget.8. Method according to any one of claims 3-7, characterized in that a reduction of the single pulse flux at a constant pulse repetition rate reduces the total energy required to harden the coating. 9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 3-7, karakterisert ved at en reduksjon av pulsrepetisjonshastigheten ved en konstant enkeltpuls fluks reduserer den totale energi som er nødvendig for å herde belegget.9. Method according to any one of claims 3-7, characterized in that a reduction of the pulse repetition rate at a constant single pulse flux reduces the total energy required to harden the coating. 10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav der belegget omfatter et pigment, karakterisert ved at den minst en på forhånd bestemte bølgelengde av laserlyset velges slik at den minimalt absorberes av pigmentet.10. Method according to any one of the preceding claims where the coating comprises a pigment, characterized in that at least one predetermined wavelength of the laser light is selected so that it is minimally absorbed by the pigment. 11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at belegget omfatter minst to fotoinitiatorer.11. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the coating comprises at least two photoinitiators. 12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at den første fotoinitiator fortrinnsvis absorberer den første bølgelengde av laserlyset og at den andre fotoinitiator fortrinnsvis absorberer en andre bølgelengde av laserlyset slik at den nevnte ene fotoinitiator velges for å bevirke herding igjennom belegget og den andre velges for å bevirke en herding på overflaten av belegget.12. Method according to claim 11, characterized in that the first photoinitiator preferably absorbs the first wavelength of the laser light and that the second photoinitiator preferably absorbs a second wavelength of the laser light so that said one photoinitiator is selected to effect hardening through the coating and the other is selected to effect a hardening on the surface of the coating.
NO861861A 1985-05-14 1986-05-09 PROCEDURE FOR LASER HARDENING OF COATING AND COLORING MATERIAL. NO861861L (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AUPH054185 1985-05-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO861861L true NO861861L (en) 1986-11-17

Family

ID=3771100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO861861A NO861861L (en) 1985-05-14 1986-05-09 PROCEDURE FOR LASER HARDENING OF COATING AND COLORING MATERIAL.

Country Status (9)

Country Link
JP (1) JPS62163775A (en)
KR (1) KR860009091A (en)
CN (1) CN1009346B (en)
BR (1) BR8602287A (en)
DD (1) DD244704A5 (en)
DK (1) DK222286A (en)
ES (1) ES8707985A1 (en)
NO (1) NO861861L (en)
NZ (1) NZ215951A (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3744368C1 (en) * 1987-12-29 1989-08-03 Schott Glaswerke Process for the production of solid optical single and multiple interference layers
US6463872B1 (en) * 2000-03-31 2002-10-15 Alcatel Laser photocuring system
CN1197661C (en) * 2000-06-16 2005-04-20 阿尔卡塔尔公司 UV-cure of coatings for optical fiber with laser
DE10316471A1 (en) * 2003-04-09 2004-10-28 Heidelberger Druckmaschinen Ag Process for drying an ink on a printing substrate and printing unit, suitable for carrying out the process
CN102205304B (en) * 2011-05-10 2013-07-31 华中科技大学 Dacromet sintering and curing method
WO2014053408A1 (en) * 2012-10-02 2014-04-10 Bayer Materialscience Ag Method for selecting photoinitiator systems
CN106626809A (en) * 2016-12-20 2017-05-10 李星 Printing ink curing device and carriage unit mechanism of ink-jet printer
CN107791739A (en) * 2017-09-14 2018-03-13 深圳市凯虹宇文具有限公司 A kind of fixing means of ceramic pen written trace
GB201906987D0 (en) * 2019-05-17 2019-07-03 Univ Birmingham tunable materials
DE102020127230A1 (en) 2020-10-15 2022-04-21 Saertex Multicom Gmbh Curing of liners using coherent electromagnetic radiation

Also Published As

Publication number Publication date
DD244704A5 (en) 1987-04-15
KR860009091A (en) 1986-12-20
ES554985A0 (en) 1987-09-01
DK222286A (en) 1986-11-15
JPS62163775A (en) 1987-07-20
CN86103263A (en) 1986-11-12
BR8602287A (en) 1987-01-21
ES8707985A1 (en) 1987-09-01
NZ215951A (en) 1988-10-28
CN1009346B (en) 1990-08-29
DK222286D0 (en) 1986-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0202803A2 (en) Laser curing of coatings and inks
US6550905B1 (en) Radiation curable inkjet ink relatively free of photoinitiator and method and apparatus of curing the ink
RU2561095C2 (en) Ink, printing device and method
CN103547458B (en) Ink jet printing method
US7278728B2 (en) Ink-jet printing system
EP0822902B1 (en) Process and device for curing u/v printing inks
EP2206608B1 (en) Curing
EP1235652B1 (en) Light curing of radiation curable materials under a protective gas
JP4281289B2 (en) Method for producing actinic ray curable ink
JP5005831B2 (en) Method of curing a substance by ultraviolet rays
JP2005231371A (en) Improved ink jet printing system
NO861861L (en) PROCEDURE FOR LASER HARDENING OF COATING AND COLORING MATERIAL.
EP1572467B1 (en) Curing
WO1999006489A1 (en) A method of coating a substrate
EP2810783B1 (en) Inkjet printing method
JPH06157962A (en) Ink especially uv-curing printing ink for offset printing and apparatus and method for drying this ink
Oil and Colour Chemists’ Association et al. Ultraviolet-Cured Coatings
WO2020156977A1 (en) Method for printing
Stowe Key Factors of UV Curing of Ink Jet Printing
Kiyoi The State of UV-LED Curing
KR19980082142A (en) Method of forming irregular natural pattern on the surface of UV curable paint or printing ink