Премази со високи перформанси кои се излечиваат со УВ се користат во производството на подови, мебел и кабинети многу години. Во поголемиот дел од овој период, 100% цврсти и растворливи премази кои се излечиваат со УВ се доминантна технологија на пазарот. Во последниве години, порасна технологијата за обложување на база на вода, излечива со УВ. Смолите на база на вода кои се лекуваат со УВ се покажаа како корисна алатка за производителите од различни причини, вклучително и поминување на дамка KCMA, тестирање на хемиска отпорност и намалување на VOCs. За оваа технологија да продолжи да расте на овој пазар, неколку двигатели се идентификувани како клучни области каде што треба да се направат подобрувања. Овие ќе ги земат смолите на база на вода кои се лекуваат со УВ, освен едноставното „задолжително“ што го поседуваат повеќето смоли. Тие ќе почнат да додаваат вредни својства на облогата, носејќи вредност на секоја позиција долж синџирот на вредност од формулатор за обложување до фабрички апликатор до монтер и, конечно, до сопственикот.
Производителите, особено денес, сакаат облога што ќе направи повеќе отколку само да ги помине спецификациите. Исто така, постојат и други својства кои обезбедуваат придобивки во производството, пакувањето и инсталацијата. Еден посакуван атрибут е подобрување на ефикасноста на постројката. За облогата на база на вода тоа значи побрзо ослободување на водата и побрз отпор на блокирање. Друг посакуван атрибут е подобрување на стабилноста на смолата за фаќање/повторна употреба на облогата и управување со нивниот инвентар. За крајниот корисник и инсталатер, посакуваните атрибути се подобра отпорност на сјај и без метални ознаки за време на инсталацијата.
Оваа статија ќе разговара за новите случувања во полиуретаните кои се излечиваат со вода на база на вода, кои нудат многу подобрена стабилност на бојата на 50 °C во бистри, како и пигментирани премази. Исто така, се дискутира за тоа како овие смоли се справуваат со саканите атрибути на апликаторот за обложување во зголемувањето на брзината на линијата преку брзо ослободување на вода, подобрена отпорност на блокови и отпорност на растворувачи надвор од линијата, што ја подобрува брзината за операциите на редење и пакување. Ова, исто така, ќе го подобри оштетувањето надвор од линијата што понекогаш се случува. Оваа статија, исто така, ги разгледува подобрувањата покажани во отпорноста на дамки и хемикалии, важни за монтери и сопственици.
Позадина
Пејзажот на индустријата за премази постојано се развива. „Задолжителните работи“ од самото пренесување на спецификацијата по разумна цена по применета мил, едноставно не се доволни. Пејзажот за фабрички нанесени премази на кабинети, столарија, подови и мебел брзо се менува. Од формулаторите кои снабдуваат премази во фабриките се бара да ги направат облогите побезбедни за нанесување на вработените, да ги отстранат супстанциите што предизвикуваат голема загриженост, да ги заменат VOC со вода, па дури и да користат помалку фосилни јаглерод и повеќе био јаглерод. Реалноста е дека по целиот синџир на вредност, секој клиент бара од облогата да направи повеќе од само исполнување на спецификацијата.
Гледајќи можност да создаде повеќе вредност за фабриката, нашиот тим почна да ги истражува предизвиците со кои се соочуваат овие апликатори на ниво на фабрика. По многу интервјуа почнавме да слушаме некои заеднички теми:
- Дозволените пречки ги спречуваат моите цели за проширување;
- Трошоците се зголемуваат, а нашите капитални буџети се намалуваат;
- Трошоците за енергија и персонал се зголемуваат;
- Губење на искусни вработени;
- Нашите корпоративни цели за СГ и А, како и оние на мојот клиент, треба да се исполнат; и
- Конкуренција во странство.
Овие теми доведоа до изјави за предлози за вредност кои почнаа да резонираат со апликаторите на полиуретани кои се лекуваат на база на вода, особено на пазарот за столарија и кабинети, како што се: „производителите на столарија и кабинети бараат подобрувања во ефикасноста на фабриките“ и „производителите сакаат да имаат можност да го прошират производството на пократки производни линии со помала штета за преработка поради облогите со својства на бавно ослободување на вода“.
Табела 1 илустрира како, за производителот на суровини за премази, подобрувањата во одредени атрибути на облоги и физички својства доведуваат до ефикасност што може да ја реализира крајниот корисник.
ТАБЕЛА 1 | Атрибути и придобивки.
Со дизајнирање на UV-лечиви PUD со одредени атрибути како што се наведени во Табела 1, производителите за крајна употреба ќе можат да ги задоволат потребите што ги имаат за подобрување на ефикасноста на постројките. Ова ќе им овозможи да бидат поконкурентни и потенцијално ќе им овозможи да го прошират тековното производство.
Експериментални резултати и дискусија
Историја на дисперзии на полиуретан што може да се лекува со УВ
Во 1990-тите, комерцијалните употреби на анјонски полиуретански дисперзии кои содржат акрилатни групи поврзани со полимерот почнаа да се користат во индустриски апликации.1 Многу од овие апликации беа во пакување, мастила и дрвени облоги. Слика 1 покажува генеричка структура на PUD што може да се лекува со УВ, покажувајќи како се дизајнирани овие суровини за обложување.
Слика 1 | Генерична акрилатна функционална полиуретанска дисперзија.3
Како што е прикажано на слика 1, полиуретанските дисперзии што се лекуваат со УВ (УВ-лечиви PUD), се составени од типични компоненти што се користат за правење полиуретански дисперзии. Алифатичните диизоцијанати се реагираат со типичните естери, диоли, групи за хидрофилизација и продолжувачи на синџирот што се користат за да се направат полиуретански дисперзии.2 Разликата е во додавањето на акрилатен функционален естер, епоксид или етери инкорпорирани во пред-полимерниот чекор додека се прави дисперзијата . Изборот на материјали што се користат како градежни блокови, како и полимерната архитектура и обработка, ги диктираат карактеристиките на перформансите и сушењето на PUD. Овие избори во суровините и обработката ќе доведат до UV-лечиви PUD кои можат да не формираат филм, како и оние што формираат филм.3 Формирањето филм или видовите на сушење се предмет на овој напис.
Формирањето филм, или сушењето како што често се нарекува, ќе даде споени филмови кои се суви на допир пред да се стврднат со УВ. Бидејќи апликаторите сакаат да ја ограничат воздушната контаминација на облогата поради честичките, како и потребата за брзина во нивниот производствен процес, тие често се сушат во рерните како дел од континуиран процес пред стврднувањето со УВ. Слика 2 го прикажува типичниот процес на сушење и стврднување на PUD што може да се лекува со УВ.
Слика 2 | Процес за лекување на PUD што може да се лекува со УВ.
Употребениот метод на апликација е типично прскање. Сепак, користени се нож преку ролна, па дури и поплавен слој. Откако ќе се нанесе, облогата обично поминува низ процес од четири чекори пред повторно да се постапува.
1. Флеш: Ова може да се направи на собни или покачени температури од неколку секунди до неколку минути.
2. Суво во рерна: Овде водата и растворувачите се исфрлаат од облогата. Овој чекор е критичен и обично одзема најмногу време во еден процес. Овој чекор е обично на >140 °F и трае до 8 минути. Може да се користат и печки за сушење со повеќе зони.
- IR светилка и движење на воздухот: Инсталирањето на IR светилки и вентилатори за движење на воздухот ќе го забрза трепкањето на водата уште побрзо.
3. УВ лек.
4.Олади: Откако ќе се излечи, облогата ќе треба да се излечи одредено време за да се постигне отпор на блокирање. Овој чекор може да потрае дури 10 минути пред да се постигне отпор на блокирање
Експериментални
Оваа студија спореди две PUD-лечиви со UV (WB UV), кои моментално се користат на пазарот на кабинети и столарија, со нашиот нов развој, PUD # 65215A. Во оваа студија ги споредуваме Стандардот #1 и Стандардот #2 со PUD #65215A при сушење, блокирање и хемиска отпорност. Ние, исто така, ја проценуваме стабилноста на pH и стабилноста на вискозноста, што може да биде критично кога се размислува за повторна употреба на прекумерно прскање и рок на траење. Подолу во Табела 2 се прикажани физичките својства на секоја од смолите користени во оваа студија. Сите три системи беа формулирани на слично ниво на фотоиницијатор, VOCs и ниво на цврсти материи. Сите три смоли беа формулирани со 3% ко-растворувач.
ТАБЕЛА 2 | Својства на PUD смола.
Во нашите интервјуа ни беше кажано дека повеќето WB-UV облоги на пазарите за столарија и кабинети се сушат на производна линија, што трае помеѓу 5-8 минути пред да се излечи со УВ. Спротивно на тоа, UV линијата базирана на растворувачи (SB-UV) се суши за 3-5 минути. Покрај тоа, за овој пазар, облогите обично се нанесуваат 4-5 милји влажни. Главниот недостаток на премазите кои се лекуваат со вода кога се споредуваат со алтернативите на база на растворувачи што се лекуваат со УВ е времето што е потребно за да трепка вода на производствената линија.4 Дефектите на филмот, како што е белата дамка, ќе се појават ако водата не е правилно исфрлена од премачкување пред лекување со УВ. Ова може да се случи и ако дебелината на влажната фолија е превисока. Овие бели дамки се создаваат кога водата ќе се заглави во филмот за време на лекувањето со УВ.5
За оваа студија избравме распоред на стврднување сличен на оној што би се користел на линија базирана на растворувач што може да се лекува со УВ. Слика 3 го прикажува нашиот распоред за примена, сушење, стврднување и пакување користени за нашата студија. Овој распоред за сушење претставува меѓу 50% и 60% подобрување на вкупната брзина на линијата во однос на тековниот пазарен стандард во апликациите за столарија и кабинети.
Слика 3 | Распоред на нанесување, сушење, стврднување и пакување.
Подолу се дадени условите за примена и лекување што ги користевме за нашата студија:
lСпреј се нанесува врз јаворовиот фурнир со црн основен слој.
●Блесок од 30 секунди на собна температура.
●140 °F рерна за сушење 2,5 минути (речка со конвекција).
lЛекување со УВ – интензитет околу 800 mJ/cm2.
- Проѕирните облоги беа излечени со помош на Hg ламба.
- Пигментираните облоги беа излечени со помош на комбинирана Hg/Ga ламба.
●1 минута изладете се пред да се редеат.
За нашата студија, исто така, испрскавме три различни дебелини на влажни фолии за да видиме дали ќе се остварат и други предности, како што се помалку слоеви. 4 милји влажно е типично за УВ на WB. За оваа студија вклучивме и апликации за влажно обложување од 6 и 8 мил.
Резултати за лекување
Стандардот # 1, проѕирен слој со висок сјај, резултатите се прикажани на слика 4. WB UV проѕирната обвивка беше нанесена на средно густа лесонит (MDF) претходно обложена со црн основен слој и стврдна според распоредот прикажан на слика 3. На 4 милји влажни премазот поминува. Меѓутоа, при влажно нанесување на 6 и 8 милји, облогата пукна, а 8 милји лесно се отстрануваше поради слабото ослободување на вода пред да се стврдне со УВ.
Слика 4 | Стандард број 1.
Сличен резултат е забележан и во Стандардот #2, прикажан на Слика 5.
Слика 5 | Стандард број 2.
Прикажано на слика 6, користејќи го истиот распоред на стврднување како на слика 3, PUD #65215A покажа огромно подобрување во ослободувањето/сушењето вода. При дебелина на влажниот филм од 8 милји, забележано е мало пукање на долниот раб на примерокот.
Слика 6 | ПУД #65215А.
Дополнително тестирање на PUD# 65215A во проѕирна облога со низок сјај и пигментирана обвивка врз истиот МДФ со црн основен слој беше оценето за да се проценат карактеристиките на ослободување вода во други типични формулации за обложување. Како што е прикажано на слика 7, формулацијата со низок сјај при влажна апликација од 5 и 7 милји ја ослободила водата и формирала добра фолија. Сепак, на влажно 10 милји, беше премногу густо за да се ослободи водата според распоредот за сушење и стврднување на Слика 3.
Слика 7 | ПУД со низок сјај #65215A.
Во бела пигментирана формула, PUD #65215A се покажа добро во истиот распоред на сушење и стврднување опишан на Слика 3, освен кога се нанесува на 8 влажни милји. Како што е прикажано на слика 8, филмот пука на 8 милји поради слабото ослободување на вода. Севкупно во проѕирните, слабо сјајни и пигментирани формулации, PUD# 65215A се покажа добро во формациите на филм и сушењето кога се нанесува влажно до 7 милји и се стврднува според забрзаниот распоред на сушење и стврднување опишан на Слика 3.
Слика 8 | Пигментиран PUD #65215A.
Блокирање резултати
Отпорот на блокирање е способноста на облогата да не се држи до друг обложен артикл кога е наредени. Во производството, ова е често тесно грло ако е потребно време за зацврстена обвивка да постигне отпорност на блокови. За оваа студија, пигментирани формулации на Стандард #1 и PUD #65215A беа нанесени на стакло на 5 влажни милји со помош на шипка за повлекување. Секој од нив беше стврднат според распоредот на стврднување на слика 3. Две обложени стаклени панели беа стврднати во исто време - 4 минути по стврднувањето, панелите беа прицврстени заедно, како што е прикажано на слика 9. Тие останаа споени заедно на собна температура 24 часа . Ако панелите лесно се одвојуваат без отпечаток или оштетување на обложените панели, тогаш тестот се сметал за помине.
Слика 10 го илустрира подобрениот отпор на блокирање на PUD# 65215A. Иако и стандардот #1 и PUD #65215A постигнаа целосно стврднување во претходниот тест, само PUD #65215A покажа доволно ослободување вода и лек за да се постигне отпорност на блокирање.
Слика 9 | Илустрација за тест за отпорност на блокирање.
Слика 10 | Отпор на блокирање на стандардот #1, проследен со PUD #65215A.
Резултати од мешање на акрилни
Производителите на облоги често ги мешаат WB-UV-лечивачките смоли со акрили за пониска цена. За нашата студија, исто така, разгледавме мешање на PUD#65215A со NeoCryl® XK-12, акрилик на база на вода, кој често се користи како партнер за мешање на PUD на база на вода што се лекуваат со УВ на пазарот за столарија и кабинети. За овој пазар, тестот за дамки KCMA се смета за стандард. Во зависност од примената за крајна употреба, некои хемикалии ќе станат поважни од другите за производителот на обложениот артикл. Оценка од 5 е најдобра, а оценка од 1 е најлоша.
Како што е прикажано во Табела 3, PUD #65215A работи исклучително добро при тестирањето на дамки KCMA како чисто со висок сјај, проѕирно со низок сјај и како пигментирана обвивка. Дури и кога се меша 1:1 со акрилик, тестот за дамки KCMA не е драстично засегнат. Дури и при боење со средства како сенф, облогата се враќа на прифатливо ниво по 24 часа.
ТАБЕЛА 3 | Отпорност на хемикалии и дамки (оценката 5 е најдобра).
Покрај тестирањето за дамки KCMA, производителите исто така ќе тестираат за лекување веднаш по ултравиолетовото стврднување од линијата. Честопати, ефектите од мешањето на акрилот ќе се забележат веднаш надвор од линијата на стврднување во овој тест. Очекувањата се да нема пробив на облогата по 20 двојно триење на изопропил алкохол (20 IPA dr). Примероците се тестираат 1 минута по лекувањето со УВ. Во нашето тестирање видовме дека 1:1 мешавина на PUD# 65215A со акрилик не го помина овој тест. Сепак, видовме дека PUD #65215A може да се помеша со 25% NeoCryl XK-12 акрил и сепак да го помине тестот 20 IPA dr (NeoCryl е регистрирана трговска марка на групата Covestro).
Слика 11 | 20 IPA двојно триење, 1 минута по лекувањето со УВ.
Стабилност на смола
Беше тестирана и стабилноста на PUD #65215A. Формулацијата се смета за стабилна на полица ако по 4 недели на 40 °C, pH вредноста не падне под 7 и вискозноста останува стабилна во споредба со почетната. За нашето тестирање, решивме да ги подложиме примероците на потешки услови до 6 недели на 50 °C. Во овие услови Стандардот #1 и #2 не беа стабилни.
За нашето тестирање ги разгледавме бистрите со висок сјај, проѕирните со низок сјај, како и пигментираните формулации со низок сјај што се користат во оваа студија. Како што е прикажано на Слика 12, pH стабилноста на сите три формулации остана стабилна и над прагот од 7,0 pH. Слика 13 ја илустрира минималната промена на вискозноста по 6 недели на 50 °C.
Слика 12 | pH стабилност на формулираниот PUD #65215A.
Слика 13 | Стабилност на вискозност на формулираниот PUD #65215A.
Друг тест што ги демонстрира перформансите на стабилноста на PUD #65215A беше повторно тестирање на отпорноста на дамки KCMA на формулација за обложување што се старее 6 недели на 50 °C, и споредувајќи го тоа со неговата почетна отпорност на дамки KCMA. Облогите кои не покажуваат добра стабилност ќе забележат пад на перформансите на боење. Како што е прикажано на слика 14, PUD# 65215A го задржа истото ниво на перформанси како што беше при првичното тестирање на отпорност на хемикалии/дамки на пигментираниот слој прикажан во Табела 3.
Слика 14 | Хемиски тест панели за пигментиран PUD #65215A.
Заклучоци
За апликаторите на премази на база на вода што се лекуваат со УВ, PUD #65215A ќе им овозможи да ги исполнат тековните стандарди за изведба на пазарите за столарија, дрво и кабинети, а дополнително, ќе им овозможи на процесот на обложување да види подобрувања на брзината на линијата на повеќе од 50 -60% повеќе од сегашните стандардни премази на база на вода кои се лекуваат со УВ. За апликаторот ова може да значи:
lПобрзо производство;
lЗголемената дебелина на филмот ја намалува потребата за дополнителни премази;
lПократки линии за сушење;
lЗаштеда на енергија поради намалените потреби за сушење;
lПомалку отпад поради брзиот отпор на блокирање;
lНамален отпад од облогата поради стабилноста на смолата.
Со VOC помали од 100 g/L, производителите се исто така поспособни да ги исполнат своите цели за VOC. За производителите кои можеби имаат проблеми со проширувањето поради проблеми со дозволите, PUD #65215A со брзо ослободување вода ќе им овозможи полесно да ги исполнат своите регулаторни обврски без жртви во изведбата.
Во почетокот на овој напис, наведовме од нашите интервјуа дека апликаторите на материјали кои се излечиваат со растворувач, вообичаено ги сушат и лечат облогите во процес кој траеше помеѓу 3-5 минути. Во оваа студија покажавме дека според процесот прикажан на Слика 3, PUD #65215A ќе излечи до 7 милји влажна дебелина на филм за 4 минути со температура на рерната од 140 °C. Ова е добро во рамките на прозорецот на повеќето премази кои се излечиваат со УВ базирани на растворувачи. PUD #65215A може потенцијално да им овозможи на тековните апликатори на материјалите што се лекуваат со растворувач, да се префрлат на материјал што може да се лекува на база на вода, со мала промена на нивната линија за обложување.
За производителите кои размислуваат за проширување на производството, премазите базирани на PUD #65215A ќе им овозможат:
lЗаштедете пари преку употреба на пократка линија за обложување на база на вода;
lИмајте помал отпечаток на линијата за обложување во објектот;
lИмаат намалено влијание врз тековната дозвола за VOC;
lОстварете заштеди на енергија поради намалените потреби за сушење.
Како заклучок, PUD #65215A ќе помогне да се подобри ефикасноста на производството на линиите на облоги кои се лекуваат со УВ преку високи перформанси и карактеристики на брзо ослободување вода на смолата кога се суши на 140 °C.
Време на објавување: 14-ти август 2024 година
