Hege prestaasjes UV-geneesbere coating binne in protte jierren brûkt yn 'e fabrikaazje fan flier, meubels en kasten. Foar it grutste part fan dizze tiid binne 100% solide en solvent-basearre UV-geneesbere coatings de dominante technology yn 'e merke. Yn 'e ôfrûne jierren is wetterbasearre UV-geneesbere coatingtechnology groeid. Wetter-basearre UV-geneesbere harsen hawwe bewiisd in nuttich ark te wêzen foar fabrikanten om ferskate redenen, ynklusyf trochjaan fan KCMA-flekken, testen foar gemyske ferset, en it ferminderjen fan VOC's. Foar dizze technology om fierder te groeien yn dizze merk, binne ferskate sjauffeurs identifisearre as wichtige gebieten wêr't ferbetteringen moatte wurde makke. Dizze sille wetter-basearre UV-geneesbere harsen nimme dan gewoan de "must-haves" hawwe dy't de measte harsen hawwe. Se sille begjinne mei it tafoegjen fan weardefolle eigenskippen oan 'e coating, en bringt wearde oan elke posysje lâns de weardeketen fan coatingformulator nei fabrykapplikator oant ynstallearder en, úteinlik, nei de eigner.
Fabrikanten, fral hjoed, winskje in coating dy't mear sil dwaan dan allinich spesifikaasjes trochjaan. D'r binne ek oare eigenskippen dy't foardielen leverje yn fabrikaazje, ferpakking en ynstallaasje. Ien winske attribút is ferbetteringen yn plant effisjinsje. Foar de wetter-basearre coating betsjut dit flugger wetter frijlitting en flugger blokkearjende ferset. In oare winske attribút is it ferbetterjen fan harsstabiliteit foar it fangen / wergebrûk fan in coating, en it behear fan har ynventarisaasje. Foar de ein brûker en ynstallearder, winske attributen binne better burnish ferset en gjin metalen markearring tidens ynstallaasje.
Dit artikel sil besprekke nije ûntjouwings yn wetter-basearre UV-curable polyurethanes dy't biede folle ferbettere 50 ° C ferve stabiliteit yn heldere, likegoed as pigmented coatings. It besprekt ek hoe't dizze harsens de winske attributen fan 'e coatingapplikator oanpakke by it ferheegjen fan linesnelheid troch flugge wetterferliening, ferbettere blokresistinsje en oplosmiddelresistinsje fan' e line, wat de snelheid ferbettert foar stapeljen en ynpakken. Dit sil ek ferbetterje off-the-line skea dy't soms foarkomt. Dit artikel besprekt ek ferbetteringen oantoand yn vlek- en gemyske ferset wichtich foar ynstallearders en eigners.
Eftergrûn
It lânskip fan 'e coating-yndustry is hieltyd yn ûntwikkeling. De "moat hawwe" fan gewoan trochjaan fan de spesifikaasje tsjin in ridlike priis per tapaste mil is gewoan net genôch. It lânskip foar fabryk tapaste coatings foar kasten, timmerwurk, flier en meubels feroaret fluch. Formulators dy't coating leverje oan de fabriken wurde frege om coatings feiliger te meitsjen foar meiwurkers om oan te bringen, stoffen fan hege soarch te ferwiderjen, VOC's te ferfangen troch wetter, en sels minder fossile koalstof en mear bio-koalstof te brûken. De realiteit is dat yn 'e hiele weardeketen elke klant de coating freget om mear te dwaan dan allinich de spesifikaasje te foldwaan.
Us team seach in kâns om mear wearde te meitsjen foar it fabryk, en begon op fabryksnivo te ûndersykjen fan de útdagings dy't dizze applikators tsjinoer wiene. Nei in protte ynterviews begûnen wy wat mienskiplike tema's te hearren:
- It tastean fan obstakels foarkomme myn útwreidingsdoelen;
- De kosten nimme ta en ús kapitaalbudzjetten wurde minder;
- De kosten fan sawol enerzjy as personiel nimme ta;
- Ferlies fan betûfte meiwurkers;
- Us bedriuws-SG&A-doelen, lykas dy fan myn klant, moatte wurde helle; en
- Overseas kompetysje.
Dizze tema's liede ta útspraken fan weardefoarstellings dy't begon te resonearjen mei applikators fan wetterbasearre UV-geneesbere polyurethanen, benammen yn 'e romte foar timmerwurk en kasten, lykas: "fabrikanten fan timmerwurk en kabinet sykje ferbetteringen yn fabrykeffisjinsje" en "fabrikanten wolle de mooglikheid om produksje út te wreidzjen op koartere produksjelinen mei minder ferwurkingsskea troch de coatings mei trage wetterferliesjende eigenskippen.
Tabel 1 yllustrearret hoe't, foar de fabrikant fan coating grûnstoffen, ferbetterings yn bepaalde coating attributen en fysike eigenskippen liede ta effisjinsje dy't kin wurde realisearre troch de ein brûker.
TABEL 1 | Eigenskippen en foardielen.
Troch UV-geneesbere PUD's te ûntwerpen mei bepaalde attributen lykas neamd yn Tabel 1, sille fabrikanten fan ein gebrûk yn steat wêze om behoeften oan te pakken dy't se hawwe by it ferbetterjen fan plant-effisjinsje. Dit sil tastean se te wêzen mear kompetitive, en mooglik tastean se te wreidzjen hjoeddeistige produksje.
Eksperimintele resultaten en diskusje
UV-curable polyurethane dispersions Skiednis
Yn 'e jierren '90 begon it kommersjele gebrûk fan anionyske polyurethane-dispersjes dy't acrylaatgroepen oan 'e polymeer befetsje te brûken yn yndustriële tapassingen.1 In protte fan dizze tapassingen wiene yn ferpakking, inket en houtcoatings. Figuer 1 toant in generike struktuer fan in UV-curable PUD, demonstrearje hoe't dizze coating grûnstoffen binne ûntwurpen.
FIGUUR 1 | Generic acrylate funksjonele polyurethane dispersion.3
Lykas werjûn yn figuer 1, binne UV-geneesbere polyurethane dispersions (UV-curable PUD's), opboud út de typyske komponinten dy't brûkt wurde om polyurethane dispersions te meitsjen. Alifatyske diisocyanaten wurde reagearre mei de typyske esters, diolen, hydrofilisaasjegroepen en ketenferlengers dy't brûkt wurde om polyurethane-dispersjes te meitsjen. . Keuze fan materialen brûkt as boublokken, lykas polymeerarsjitektuer en ferwurking, diktearje de prestaasjes en drogende eigenskippen fan in PUD. Dizze keuzes yn grûnstoffen en ferwurking sille liede ta UV-hurbare PUD's dy't net-filmfoarmjende kinne wêze, lykas dyjingen dy't filmfoarmjende binne.3 De filmfoarming, of droege soarten, binne it ûnderwerp fan dit artikel.
Filmfoarmjen, of droegjen sa't it faaks neamd wurdt, sil koalesearre films opleverje dy't droech binne foar it oanreitsjen foardat UV-hurding. Om't applikators loftfersmoarging fan 'e coating wolle beheine fanwege dieltsjes, lykas de needsaak foar snelheid yn har produksjeproses, wurde dizze faak droege yn ovens as ûnderdiel fan in trochgeand proses foarôfgeand oan UV-hurding. Figuer 2 toant it typyske drogen en curing proses fan in UV-curable PUD.
FIGUUR 2 | Proses om in UV-geneesbere PUD te genêzen.
De brûkte applikaasje metoade is typysk spray. Mes oer rol en sels oerstreamingsjas binne lykwols brûkt. Ien kear oanbrocht, sil de coating meastentiids troch in fjouwer-stap proses gean foardat it wer wurdt behannele.
1.Flash: Dit kin dien wurde op keamer of ferhege temperatueren foar ferskate sekonden oant in pear minuten.
2.Oven droech: Dit is wêr't it wetter en ko-solvents út 'e coating wurde ferdreaun. Dizze stap is kritysk en ferbrûkt normaal de measte tiid yn in proses. Dizze stap is normaal by> 140 ° F en duorret oant 8 minuten. Mear-sône droege ovens kinne ek brûkt wurde.
- IR-lampe en luchtbeweging: Ynstallaasje fan IR-lampen en loftbewegingsfans sil de wetterflits noch rapper fersnelle.
3.UV cure.
4.Cool: Ien kear genêzen, sil de coating in oantal tiid genêze moatte om blokkearjende ferset te berikken. Dizze stap kin sa lang as 10 minuten duorje foardat blokkearjende ferset wurdt berikt
Eksperiminteel
Dizze stúdzje fergelike twa UV-geneesbere PUD's (WB UV), dy't op it stuit brûkt wurde yn 'e kabinet- en timmerwurkmerk, mei ús nije ûntwikkeling, PUD # 65215A. Yn dizze stúdzje fergelykje wy Standert #1 en Standert #2 mei PUD #65215A yn droege, blokkearjende en gemyske ferset. Wy evaluearje ek pH-stabiliteit en viskositeitstabiliteit, wat kritysk kin wêze by it beskôgjen fan wergebrûk fan overspray en houdbaarheid. Hjirûnder werjûn yn Tabel 2 binne de fysike eigenskippen fan elk fan 'e harsens brûkt yn dizze stúdzje. Alle trije systemen waarden formulearre op ferlykber fotoinisjatornivo, VOC's en fêste stoffennivo. Alle trije harsens waarden formulearre mei 3% co-solvent.
TABEL 2 | PUD hars eigenskippen.
Wy waarden ferteld yn ús ynterviews dat de measte WB-UV-coatings yn 'e timmer- en kabinetmerken droege op in produksjeline, dy't tusken 5-8 minuten duorret foar UV-huren. Yn tsjinstelling, in solvent-basearre UV (SB-UV) line droech yn 3-5 minuten. Derneist, foar dizze merk, wurde coatings typysk tapast 4-5 mils wiet. In grut neidiel foar wettergedragen UV-geneesbere coatings by it fergelykjen mei UV-geneesbere solvent-basearre alternativen is de tiid dy't it nimt om wetter op in produksjeline te flitsen. coating foardat UV cure. Dit kin ek foarkomme as de wiete filmdikte te heech is. Dizze wite flekken wurde makke as wetter yn 'e film opsletten wurdt by UV-huren.5
Foar dizze stúdzje hawwe wy keazen foar in genêzingsskema fergelykber mei ien dat soe wurde brûkt op in UV-geneesbere solvent-basearre line. Ofbylding 3 toant ús skema fan tapassing, drogen, curing en ferpakking brûkt foar ús stúdzje. Dit drogen skema fertsjintwurdiget tusken in 50% oant 60% ferbettering yn totale line snelheid oer de hjoeddeiske merk standert yn timmerwurk en kabinet applikaasjes.
FIGUUR 3 | Applikaasje, drogen, curing, en ferpakking skema.
Hjirûnder binne de tapassings- en genêzingsbetingsten dy't wy brûkten foar ús stúdzje:
● Spray applikaasje oer maple fineer mei in swarte basiscoat.
●30-twadde keamertemperatuer flash.
●140 °F droege oven foar 2,5 minuten (convection oven).
●UV cure - yntinsiteit oer 800 mJ / cm2.
- Dúdlike coating waarden genêzen mei help fan in Hg lamp.
- Pigmentearre coatings waarden genêzen mei in kombinaasje Hg / Ga lamp.
●1-minuten ôfkuolje foardat it stapeljen.
Foar ús stúdzje hawwe wy ek trije ferskillende wiete filmdikten spuite om te sjen oft oare foardielen lykas minder lagen ek realisearre wurde soene. 4 mil wiet is typysk foar WB UV. Foar dizze stúdzje hawwe wy ek opnommen 6 en 8 mils wiete coating applikaasjes.
Curing Results
Standert #1, in hege-glans dúdlike coating, resultaten wurde werjûn yn figuer 4. De WB UV dúdlike coating waard tapast op medium-dichte fiberboard (MDF) earder coated mei in swarte basecoat en genêzen neffens it skema werjûn yn figuer 3. By 4 mil wiet giet de coating troch. Lykwols, by 6 en 8 mils wiete applikaasje de coating barsten, en 8 mils waard maklik fuorthelle fanwege min wetter release foar UV curing.
FIGUUR 4 | Standert #1.
In ferlykber resultaat is ek te sjen yn Standert #2, werjûn yn figuer 5.
FIGUUR 5 | Standert #2.
Werjûn yn figuer 6, mei deselde curing skema as yn figuer 3, toande PUD # 65215A enoarme ferbettering yn wetter release / drogen. By 8 mils wiete film dikte waard lichte kraken waarnommen oan 'e legere râne fan it stekproef.
FIGUUR 6 | PUD #65215A.
Oanfoljende testen fan PUD # 65215A yn in lege-glâns dúdlike coating en pigmented coating oer deselde MDF mei in swarte basecoat waard evaluearre te evaluearjen wetter-release eigenskippen yn oare typyske coating formulearrings. Lykas werjûn yn figuer 7, de lege-gloss formulearring op 5 en 7 mils wiete applikaasje útbrocht it wetter en foarme in goede film. By 10 mil wiet wie it lykwols te dik om it wetter frij te litten ûnder it skema foar drogen en genêzen yn figuer 3.
FIGUUR 7 | Low-gloss PUD # 65215A.
Yn in wyt pigmented formule prestearre PUD # 65215A goed yn deselde drogen en curing skema beskreaun yn figuer 3, útsein as tapast op 8 wiete mils. Lykas werjûn yn figuer 8, de film cracks op 8 mils fanwege min wetter release. Oer it algemien yn dúdlike, leech-glâns en pigmentearre formulearringen prestearre PUD# 65215A goed yn filmformaasjes en drogen doe't tapast oant 7 mil wiet en genêzen by it fersnelde drogen en útharden skema beskreaun yn figuer 3.
FIGUUR 8 | Pigmentearre PUD #65215A.
Blokkearje Resultaten
Blocking ferset is in coating syn fermogen om net fêsthâlde oan in oar coated artikel doe't steapele. By de fabrikaazje is dit faaks in knelpunt as it tiid duorret foar in genêzen coating om blokresistinsje te berikken. Foar dizze stúdzje, pigmented formulearringen fan Standert #1 en PUD #65215A waarden tapast op glês op 5 wiete mils mei help fan in drawdown bar. Dy waarden elk genêzen neffens it curing skema yn figuer 3. Twa coated glêzen panielen waarden genêzen tagelyk - 4 minuten nei cure de panielen waarden clamped tegearre, lykas werjûn yn figuer 9. Se bleau clamped tegearre by keamertemperatuer foar 24 oeren . As de panielen maklik skieden waarden sûnder yndruk of skea oan 'e coated panielen, dan waard de test beskôge as in pass.
figuer 10 yllustrearret de ferbettere blokkearjende ferset fan PUD # 65215A. Hoewol't sawol Standert #1 as PUD #65215A folsleine genêzing yn 'e foarige test berikten, toande allinich PUD #65215A genôch wetterferliening en genêzing om blokkearjend ferset te berikken.
FIGUUR 9 | Blokkearje ferset test yllustraasje.
FIGUUR 10 | Blocking ferset fan Standert # 1, folge troch PUD # 65215A.
Acryl Blending Resultaten
Coating-fabrikanten mingje faak WB UV-hurde harsen mei acryl om legere kosten. Foar ús stúdzje hawwe wy ek sjoen nei it mingjen fan PUD # 65215A mei NeoCryl® XK-12, in wetterbasearre acryl, faak brûkt as mingpartner foar UV-geneesbere wetterbasearre PUD's yn 'e timmer- en kabinetmerk. Foar dizze merk wurdt KCMA stain testing beskôge as de standert. Ofhinklik fan 'e ein-gebrûksapplikaasje sille guon gemikaliën wichtiger wurde dan oaren foar de fabrikant fan it beklaaide artikel. In wurdearring fan 5 is it bêste en in wurdearring fan 1 is it minste.
Lykas werjûn yn Tabel 3, docht PUD # 65215A útsûnderlik goed yn KCMA stain testen as in hege-glans dúdlik, lege-gloss dúdlik, en as in pigmented coating. Sels by blende 1: 1 mei in acryl, wurdt de KCMA stain testing net drastysk beynfloede. Sels by kleurjen mei aginten lykas moster, herstelde de coating nei 24 oeren nei in akseptabel nivo.
TABEL 3 | Gemyske en vlekresistinsje (beoardieling fan 5 is it bêste).
Neist KCMA stain testing, fabrikanten sille ek testen foar genêzing fuortendaliks nei UV curing út 'e line. Faak wurde de effekten fan acrylblending fuortendaliks opmurken fan 'e hurde line yn dizze test. De ferwachting is net te hawwen coating trochbraak nei 20 isopropylalkohol dûbele wrijven (20 IPA dr). Samples wurde hifke 1 minút nei UV cure. Yn ús testen seagen wy dat in 1: 1 blend fan PUD # 65215A mei in acryl dizze test net slagge. Wy seagen lykwols dat PUD #65215A koe wurde blende mei 25% NeoCryl XK-12 acryl en noch de 20 IPA dr-test trochjaan (NeoCryl is in registrearre hannelsmerk fan 'e Covestro-groep).
FIGUUR 11 | 20 IPA dûbele wrijven, 1 minút nei UV cure.
Resin Stabiliteit
De stabiliteit fan PUD # 65215A waard ek hifke. In formulearring wurdt beskôge as shelf stabyl as nei 4 wiken by 40 ° C, de pH net sakket ûnder 7 en de viskositeit bliuwt stabyl yn ferliking mei de initial. Foar ús testen hawwe wy besletten om de samples te ûnderwerpen oan de hurdere betingsten fan oant 6 wiken by 50 °C. By dizze betingsten wiene de Standert #1 en #2 net stabyl.
Foar ús testen seagen wy nei de hege-glans dúdlik, leech-glans dúdlik, lykas de leech-glâns pigmentearre formulearringen brûkt yn dizze stúdzje. Lykas werjûn yn figuer 12, bleau de pH-stabiliteit fan alle trije formulieren stabyl en boppe de 7.0 pH-drompel. Ofbylding 13 yllustrearret de minimale viskositeitferoaring nei 6 wiken by 50 °C.
FIGUUR 12 | pH-stabiliteit fan formulearre PUD # 65215A.
FIGUUR 13 | Viskositeitstabiliteit fan formulearre PUD # 65215A.
In oare test dy't de stabiliteitsprestaasjes fan PUD #65215A oantoand, wie om de KCMA-vlekresistinsje opnij te testen fan in coatingformulering dy't 6 wiken ferâldere is by 50 °C, en dat te fergelykjen mei syn earste KCMA-vlekresistinsje. Coatings dy't gjin goede stabiliteit fertoane sille drippen yn kleurprestaasjes sjen. Lykas werjûn yn figuer 14, behâlde PUD # 65215A itselde nivo fan prestaasjes as it die yn 'e inisjele testen fan gemyske / vlekresistinsje fan' e pigmentearre coating werjûn yn Tabel 3.
FIGUUR 14 | Gemyske test panielen foar pigmented PUD # 65215A.
Konklúzjes
Foar applicators fan UV-geneesbere wetter-basearre coating, PUD #65215A sil ynskeakelje se te foldwaan oan de hjoeddeistige prestaasje noarmen yn 'e timmerwurk, hout en kabinet merken, en boppedat, sil ynskeakelje it coating proses te sjen line snelheid ferbetterings nei grutter dan 50 -60% oer hjoeddeistige standert UV-geneesbere wetterbasearre coatings. Foar de applicator kin dit betsjutte:
● Faster produksje;
● Ferhege filmdikte fermindert de needsaak foar ekstra lagen;
● Koarte droege linen;
●Enerzjybesparring troch fermindere droege behoeften;
● Minder skrap fanwege fluch blokkearjende ferset;
●Reduced coating ôffal fanwege hars stabiliteit.
Mei VOC's minder dan 100 g / L binne fabrikanten ek mear yn steat om har VOC-doelen te foldwaan. Foar fabrikanten dy't mooglik soargen oer útwreiding hawwe fanwegen fergunningsproblemen, sil de PUD #65215A fluch wetter frijlitte har yn steat meitsje om makliker te foldwaan oan har regeljouwingsferplichtingen sûnder prestaasjesoffers.
Yn it begjin fan dit artikel hawwe wy oanhelle út ús ynterviews dat applicators fan solvent-basearre UV-geneesbere materialen typysk coating soene droege en genêze yn in proses dat tusken 3-5 minuten duorre. Wy hawwe yn dizze stúdzje oantoand dat neffens it proses werjûn yn figuer 3, PUD #65215A sil genêze oant 7 mils wiete filmdikten yn 4 minuten mei in oventemperatuer fan 140 °C. Dit is goed binnen it finster fan de measte solvent-basearre UV-curable coatings. PUD # 65215A koe mooglik ynskeakelje hjoeddeistige applicators fan de solvent-basearre UV-curable materialen om te wikseljen nei in wetter-basearre UV-curable materiaal mei in bytsje feroaring oan harren coating line.
Foar fabrikanten dy't produksjeútwreiding beskôgje, sille coatings basearre op PUD #65215A har ynskeakelje om:
●Besparje jild troch it brûken fan in koartere wetter-basearre coating line;
● Hawwe in lytsere coating line foetôfdruk yn 'e foarsjenning;
● Hawwe in fermindere ynfloed op hjoeddeistige VOC-fergunning;
●Realisearje enerzjybesparring troch fermindere droege behoeften.
Ta beslút, PUD #65215A sil helpe by it ferbetterjen fan de fabrikaazje-effisjinsje fan UV-geneesbere coatinglinen troch prestaasjes mei hege fysike-eigenskippen en snelle wetterfrijlizzende eigenskippen fan 'e hars as droege by 140 °C.
Post tiid: Aug-14-2024
