Augstas veiktspējas UV izturīgi pārklājumi jau daudzus gadus ir izmantoti grīdas segumu, mēbeļu un skapju ražošanā. Lielāko daļu šī laika 100% cietie un uz šķīdinātājiem balstīti UV starojumā cietināmi pārklājumi ir bijuši dominējošā tehnoloģija tirgū. Pēdējos gados ir attīstījusies uz ūdens bāzes UV cietējoša pārklājuma tehnoloģija. Uz ūdens bāzes UV cietinātie sveķi ir izrādījušies noderīgs rīks ražotājiem dažādu iemeslu dēļ, tostarp, izturot KCMA traipus, testējot ķīmisko izturību un samazinot GOS. Lai šī tehnoloģija turpinātu attīstīties šajā tirgū, vairāki virzītāji ir noteikti kā galvenās jomas, kurās jāveic uzlabojumi. Šiem sveķiem, kas izgatavoti uz ūdens bāzes, UV starojuma starojuma starojuma ietekmē, būs ne tikai „obligāti”, kas piemīt lielākajai daļai sveķu. Viņi sāks pievienot pārklājumam vērtīgas īpašības, radot vērtību katrai pozīcijai vērtību ķēdē no pārklājuma formulētāja līdz rūpnīcas aplikatoram līdz uzstādītājam un, visbeidzot, īpašniekam.
Ražotāji, īpaši mūsdienās, vēlas pārklājumu, kas ne tikai atbilst specifikācijām. Ir arī citas īpašības, kas nodrošina priekšrocības ražošanā, iepakošanas un uzstādīšanas laikā. Viens no vēlamajiem atribūtiem ir iekārtas efektivitātes uzlabojumi. Ūdens bāzes pārklājumam tas nozīmē ātrāku ūdens izdalīšanos un ātrāku bloķēšanas pretestību. Vēl viens vēlamais atribūts ir uzlabot sveķu stabilitāti pārklājuma uztveršanai/atkārtotai izmantošanai un to krājumu pārvaldībai. Gala lietotājam un uzstādītājam vēlamie atribūti ir labāka noturība pret piedegumu un metāla marķējuma neesamība uzstādīšanas laikā.
Šajā rakstā tiks apspriesti jauni sasniegumi uz ūdens bāzes UV cietējamos poliuretānos, kas nodrošina ievērojami uzlabotu krāsas stabilitāti 50 °C temperatūrā caurspīdīgos, kā arī pigmentētos pārklājumos. Tajā ir arī apspriests, kā šie sveķi risina vēlamos pārklājuma aplikatora atribūtus, palielinot līnijas ātrumu, pateicoties ātrai ūdens izlaišanai, uzlabotai bloku pretestībai un šķīdinātāju izturībai ārpus līnijas, kas uzlabo kraušanas un iepakošanas darbību ātrumu. Tas arī uzlabos dažkārt radušos bojājumus ārpus līnijas. Šajā rakstā ir apskatīti arī uzstādītājiem un īpašniekiem svarīgie uzlabojumi attiecībā uz traipu un ķīmisko izturību.
Fons
Pārklājumu nozares ainava nepārtraukti attīstās. Nepietiek tikai ar specifikācijas nokārtošanu par saprātīgu cenu par vienu pielietoto miljonu. Rūpnīcā uzklāto pārklājumu ainava korpusiem, galdniecībām, grīdām un mēbelēm strauji mainās. Formulētājiem, kas piegādā pārklājumus rūpnīcām, tiek lūgts padarīt pārklājumus drošākus darbiniekiem, noņemt vielas, kas rada lielas bažas, aizstāt GOS ar ūdeni un pat izmantot mazāk fosilā oglekļa un vairāk biooglekļa. Realitāte ir tāda, ka visā vērtību ķēdē katrs klients pieprasa pārklājumam darīt vairāk, nekā tikai atbilst specifikācijām.
Redzot iespēju radīt rūpnīcai lielāku vērtību, mūsu komanda rūpnīcas līmenī sāka pētīt izaicinājumus, ar kuriem saskaras šie aplikatori. Pēc daudzām intervijām mēs sākām dzirdēt dažas kopīgas tēmas:
- Šķēršļu atļaušana kavē manus paplašināšanās mērķus;
- Izmaksas pieaug un mūsu kapitāla budžeti samazinās;
- Pieaug gan enerģijas, gan personāla izmaksas;
- Pieredzējušu darbinieku zaudēšana;
- Ir jāsasniedz mūsu korporatīvie PVA mērķi, kā arī mana klienta mērķi; un
- Aizjūras sacensības.
Šīs tēmas noveda pie vērtības piedāvājuma paziņojumiem, kas sāka rezonēt ar ūdens bāzes UV cietināto poliuretānu aplikatoriem, jo īpaši galdniecības un skapju izstrādājumu tirgū, piemēram: "galdniecības un skapju izstrādājumu ražotāji cenšas uzlabot rūpnīcas efektivitāti" un "ražotāji vēlas iespēju paplašināt ražošanu īsākās ražošanas līnijās ar mazākiem pārstrādes bojājumiem, pateicoties pārklājumiem ar lēnas ūdens izdalīšanas īpašībām.
1. tabulā ir parādīts, kā pārklājumu izejmateriālu ražotājam dažu pārklājuma īpašību un fizikālo īpašību uzlabojumi nodrošina efektivitāti, ko var realizēt galalietotājs.
1. TABULA | Atribūti un priekšrocības.
Izstrādājot UV starojumā cietināmus PUD ar noteiktiem atribūtiem, kā norādīts 1. tabulā, galapatēriņa ražotāji varēs apmierināt vajadzības, kas viņiem ir, lai uzlabotu iekārtu efektivitāti. Tas ļaus viņiem būt konkurētspējīgākiem un, iespējams, paplašināt pašreizējo ražošanu.
Eksperimentu rezultāti un diskusija
UV cietinātās poliuretāna dispersijas vēsture
Deviņdesmitajos gados rūpnieciskos lietojumos sāka izmantot anjonu poliuretāna dispersijas, kas satur polimēram pievienotas akrilāta grupas.1 Daudzas no šīm vajadzībām tika izmantotas iepakojumā, tintēs un koka pārklājumos. 1. attēlā ir parādīta UV starojumā cietināma PUD vispārīga struktūra, kas parāda, kā šie pārklājuma izejmateriāli ir izstrādāti.
1. ATTĒLS | Vispārējā akrilāta funkcionālā poliuretāna dispersija.3
Kā parādīts 1. attēlā, UV cietinātās poliuretāna dispersijas (UV cietināmās PUD) sastāv no tipiskām sastāvdaļām, ko izmanto poliuretāna dispersiju izgatavošanai. Alifātiskie diizocianāti tiek reaģēti ar tipiskiem esteriem, dioliem, hidrofilizācijas grupām un ķēdes pagarinātājiem, ko izmanto poliuretāna dispersiju izgatavošanai.2 Atšķirība ir akrilāta funkcionālā estera, epoksīda vai ētera pievienošana pirmspolimēra posmā, veidojot dispersiju. . Materiālu izvēle, ko izmanto kā celtniecības blokus, kā arī polimēru arhitektūra un apstrāde, nosaka PUD veiktspēju un žāvēšanas īpašības. Šīs izejmateriālu un apstrādes izvēles rezultātā tiks izveidoti UV starojumā cietināmi PUD, kas var neveido plēvi, kā arī tie, kas veido plēvi.3 Šī raksta tēma ir plēves veidošanās jeb žāvēšanas veidi.
Plēves veidošana vai žāvēšana, kā to bieži sauc, iegūs saplūstošas plēves, kas ir sausas uz tausti pirms sacietēšanas ar UV starojumu. Tā kā aplikatori vēlas ierobežot pārklājuma gaisa piesārņojumu, ko izraisa daļiņas, kā arī nepieciešamību pēc ātruma ražošanas procesā, tie bieži tiek žāvēti krāsnīs kā daļa no nepārtraukta procesa pirms UV cietēšanas. 2. attēlā parādīts tipisks UV starojumā cietināma PUD žāvēšanas un cietēšanas process.
2. ATTĒLS | Process UV cietējoša PUD sacietēšanai.
Uzklāšanas metode parasti ir izsmidzināšana. Tomēr ir izmantots nazis un pat plūdu mētelis. Kad pārklājums tiek uzklāts, tas parasti tiek veikts četru soļu procesā, pirms tas tiek atkal apstrādāts.
1.Flash: To var izdarīt istabas vai paaugstinātā temperatūrā no vairākām sekundēm līdz pāris minūtēm.
2. Krāsns žāvēšana: šeit no pārklājuma tiek izvadīts ūdens un līdzšķīdinātāji. Šis solis ir kritisks un parasti patērē visvairāk laika procesā. Šis solis parasti ir >140 °F un ilgst līdz 8 minūtēm. Var izmantot arī daudzzonu žāvēšanas krāsnis.
- IR lampa un gaisa kustība: IR lampu un gaisa kustības ventilatoru uzstādīšana vēl ātrāk paātrinās ūdens zibspuldzi.
3. UV izārstēšana.
4. Atdzesē: Kad pārklājums ir sacietējis, tam kādu laiku būs jācietē, lai sasniegtu bloķēšanas pretestību. Šī darbība var ilgt pat 10 minūtes, pirms tiek sasniegta bloķēšanas pretestība
Eksperimentāls
Šajā pētījumā tika salīdzināti divi UV starojumā cietināmi PUD (WB UV), ko pašlaik izmanto skapju un galdniecības izstrādājumu tirgū, ar mūsu jauno izstrādi PUD # 65215A. Šajā pētījumā mēs salīdzinām standartu #1 un standartu #2 ar PUD #65215A žāvēšanas, bloķēšanas un ķīmiskās izturības ziņā. Mēs arī novērtējam pH stabilitāti un viskozitātes stabilitāti, kas var būt kritiska, apsverot atkārtotu izsmidzināšanas un glabāšanas laiku. Tālāk 2. tabulā ir parādītas katra šajā pētījumā izmantotā sveķa fizikālās īpašības. Visas trīs sistēmas tika formulētas līdzīgā fotoiniciatora, GOS un cietvielu līmenī. Visi trīs sveķi tika izveidoti ar 3% līdzšķīdinātāju.
2. TABULA | PUD sveķu īpašības.
Intervijās mums teica, ka lielākā daļa WB-UV pārklājumu galdniecības un skapja izstrādājumu tirgos izžūst uz ražošanas līnijas, kas ilgst 5–8 minūtes pirms UV sacietēšanas. Turpretim uz šķīdinātāju bāzes izgatavota UV (SB-UV) līnija izžūst 3-5 minūtēs. Turklāt šim tirgum pārklājumi parasti tiek uzklāti 4–5 milj. mitrumā. Salīdzinot ar UV starojuma šķīdinātāju bāzes alternatīvām, galvenais ūdens bāzes UV cietināto pārklājumu trūkums ir laiks, kas nepieciešams, lai ražošanas līnijā uzliesmotu ūdens.4 Ja ūdens netiks pareizi izlaists no virsmas, var rasties plēves defekti, piemēram, balti plankumi. pārklājums pirms UV sacietēšanas. Tas var notikt arī tad, ja mitrās plēves biezums ir pārāk liels. Šie baltie plankumi rodas, kad UV sacietēšanas laikā plēves iekšpusē nokļūst ūdens.5
Šim pētījumam mēs izvēlējāmies sacietēšanas grafiku, kas ir līdzīgs tam, kas tiktu izmantots uz UV starojuma cietināmā šķīdinātāju bāzes līnijā. 3. attēlā parādīts mūsu pētījumā izmantotais pielietošanas, žāvēšanas, konservēšanas un iepakošanas grafiks. Šis žāvēšanas grafiks nodrošina no 50% līdz 60% uzlabojumu kopējā līnijas ātrumā salīdzinājumā ar pašreizējo tirgus standartu galdniecības un skapju izstrādājumu lietojumos.
3. ATTĒLS | Uzklāšanas, žāvēšanas, sacietēšanas un iepakošanas grafiks.
Tālāk ir norādīti pielietošanas un sacietēšanas apstākļi, ko izmantojām mūsu pētījumā:
●Izsmidziniet uz kļavas finiera ar melnu bāzes kārtu.
●30 sekunžu istabas temperatūras zibspuldze.
●140 °F žāvēšanas krāsns 2,5 minūtes (konvekcijas krāsns).
●UV sacietēšana – intensitāte ap 800 mJ/cm2.
- Caurspīdīgi pārklājumi tika sacietēti, izmantojot Hg lampu.
- Pigmentēti pārklājumi tika sacietēti, izmantojot kombinētu Hg / Ga lampu.
●1 minūti atdzesē pirms sakraušanas.
Mūsu pētījumam mēs arī izsmidzinājām trīs dažādus mitrās plēves biezumus, lai redzētu, vai tiks realizētas arī citas priekšrocības, piemēram, mazāk slāņu. 4 jūdzes slapjš ir tipisks WB UV. Šajā pētījumā mēs iekļāvām arī 6 un 8 jūdzes mitru pārklājumu lietojumus.
Sacietēšanas rezultāti
Standarta Nr. 1, spīdīgs caurspīdīgs pārklājums, rezultāti ir parādīti 4. attēlā. WB UV caurspīdīgais pārklājums tika uzklāts uz vidēji blīvas šķiedru plātnes (MDF), kas iepriekš bija pārklāta ar melnu pamatnes pārklājumu un sacietējusi saskaņā ar grafiku, kas parādīts 3. attēlā. Pie 4 jūdzēm slapjš pārklājums pāriet. Tomēr pie 6 un 8 jūdzes mitrās uzklāšanas pārklājums saplaisāja, un 8 jūdzes tika viegli noņemtas, jo pirms sacietēšanas ar UV starojumu bija slikta ūdens izdalīšanās.
4. ATTĒLS | Standarts #1.
Līdzīgs rezultāts ir redzams arī 2. standartā, kas parādīts 5. attēlā.
5. ATTĒLS | Standarts #2.
Parādīts 6. attēlā, izmantojot to pašu sacietēšanas grafiku kā 3. attēlā, PUD #65215A demonstrēja milzīgu ūdens izdalīšanās/žāvēšanas uzlabošanos. Pie 8 jūdzes slapjas plēves biezuma parauga apakšējā malā tika novērota neliela plaisāšana.
6. ATTĒLS | PUD #65215A.
Tika novērtēta PUD# 65215A papildu pārbaude zema spīduma caurspīdīgā pārklājumā un pigmentētā pārklājumā uz tā paša MDF ar melnu pamata pārklājumu, lai novērtētu ūdens izdalīšanās īpašības citos tipiskos pārklājuma veidos. Kā parādīts 7. attēlā, mazspīdīgā formula 5 un 7 jūdzes mitrā uzklāšanā atbrīvoja ūdeni un izveidoja labu plēvi. Tomēr 10 jūdzes mitrā stāvoklī tas bija pārāk biezs, lai atbrīvotu ūdeni saskaņā ar žāvēšanas un sacietēšanas grafiku 3. attēlā.
7. ATTĒLS | Mazspīdīgs PUD #65215A.
Baltā pigmentētā formulā PUD #65215A labi darbojās tajā pašā žāvēšanas un sacietēšanas shēmā, kas aprakstīta 3. attēlā, izņemot gadījumus, kad tika uzklāts 8 slapjās mil. Kā parādīts 8. attēlā, plēve saplaisā pie 8 jūdzēm sliktas ūdens izdalīšanās dēļ. Kopumā caurspīdīgos, mazspīdīgos un pigmentētos preparātos PUD# 65215A labi darbojās plēvju veidošanā un žāvēšanas procesā, kad to uzklāja līdz 7 jūdzes mitrai un sacietēja pēc paātrinātās žāvēšanas un sacietēšanas grafika, kas aprakstīta 3. attēlā.
8. ATTĒLS | Pigmentēts PUD #65215A.
Bloķēšanas rezultāti
Bloķēšanas pretestība ir pārklājuma spēja nepielipt citam pārklātam izstrādājumam, kad tas ir sakrauts. Ražošanā tas bieži vien ir sastrēgums, ja ir nepieciešams laiks, lai sacietējis pārklājums sasniegtu bloka izturību. Šim pētījumam standarta Nr. 1 un PUD Nr. 65215A pigmentētie preparāti tika uzklāti uz stikla 5 slapjā militrā, izmantojot novilkšanas stieni. Katrs no tiem tika sacietēts saskaņā ar 3. attēlā redzamo sacietēšanas grafiku. Divi pārklāti stikla paneļi tika sacietēti vienlaikus — 4 minūtes pēc sacietēšanas paneļi tika saspiesti kopā, kā parādīts 9. attēlā. Tie palika saspiesti kopā istabas temperatūrā 24 stundas. . Ja paneļi bija viegli atdalāmi bez nospieduma vai bojājumiem pārklātajos paneļos, tests tika uzskatīts par izturētu.
10. attēlā parādīta uzlabotā PUD# 65215A bloķēšanas pretestība. Lai gan iepriekšējā testā gan standarts Nr. 1, gan PUD #65215A sasniedza pilnīgu sacietēšanu, tikai PUD #65215A demonstrēja pietiekamu ūdens izdalīšanos un sacietēšanu, lai sasniegtu bloķēšanas pretestību.
9. ATTĒLS | Bloķēšanas pretestības testa ilustrācija.
10. ATTĒLS | Standarta #1 bloķēšanas pretestība, kam seko PUD #65215A.
Akrila sajaukšanas rezultāti
Pārklājumu ražotāji bieži sajauc WB UV starojuma sveķus ar akrilu, lai samazinātu izmaksas. Mūsu pētījumā mēs aplūkojām arī PUD#65215A sajaukšanu ar NeoCryl® XK-12 — uz ūdens bāzes izgatavotu akrilu, ko galdniecības un skapja izstrādājumu tirgū bieži izmanto kā sajaukšanas partneri ar UV starojumu cietināmiem ūdens bāzes PUD. Šajā tirgū KCMA traipu pārbaude tiek uzskatīta par standartu. Atkarībā no galapatēriņa pielietojuma dažas ķimikālijas kļūs svarīgākas par citām pārklātā izstrādājuma ražotājam. Vērtējums 5 ir labākais, bet vērtējums 1 ir vissliktākais.
Kā parādīts 3. tabulā, PUD #65215A izcili labi darbojas KCMA traipu testēšanā kā spīdīgs dzidrs, mazspīdīgs dzidrs un kā pigmentēts pārklājums. Pat sajaucot 1:1 ar akrilu, KCMA traipu pārbaude netiek krasi ietekmēta. Pat krāsojot ar līdzekļiem, piemēram, sinepēm, pārklājums atjaunojās līdz pieņemamam līmenim pēc 24 stundām.
3. TABULA | Ķīmiskā un traipu izturība (labākais vērtējums ir 5).
Papildus KCMA traipu testēšanai ražotāji veiks arī sacietēšanas pārbaudi tūlīt pēc UV cietēšanas ārpus ražošanas līnijas. Bieži vien akrila sajaukšanas sekas šajā testā tiks pamanītas uzreiz ārpus sacietēšanas līnijas. Sagaidāms, ka pēc 20 izopropilspirta dubultās berzes (20 IPA dr) nebūs pārklājuma izrāviena. Paraugus pārbauda 1 minūti pēc UV sacietēšanas. Mūsu pārbaudē mēs redzējām, ka PUD# 65215A maisījums attiecībā 1:1 ar akrilu neizturēja šo pārbaudi. Tomēr mēs redzējām, ka PUD #65215A var sajaukt ar 25% NeoCryl XK-12 akrilu un joprojām izturēt 20 IPA dr testu (NeoCryl ir Covestro grupas reģistrēta preču zīme).
11. ATTĒLS | 20 IPA dubultās berzes, 1 minūti pēc UV sacietēšanas.
Sveķu stabilitāte
Tika pārbaudīta arī PUD #65215A stabilitāte. Preparāts tiek uzskatīts par stabilu uzglabāšanā, ja pēc 4 nedēļām 40 °C temperatūrā pH nenoslīd zem 7 un viskozitāte saglabājas stabila, salīdzinot ar sākotnējo. Mūsu testēšanai mēs nolēmām pakļaut paraugus skarbākiem apstākļiem līdz 6 nedēļām 50 ° C temperatūrā. Šajos apstākļos Standarts #1 un #2 nebija stabils.
Mūsu testēšanai mēs apskatījām šajā pētījumā izmantotos augsti spīdīgos, caurspīdīgos ar zemu spīdumu, kā arī mazspīdīgos pigmentētos preparātus. Kā parādīts 12. attēlā, visu trīs preparātu pH stabilitāte saglabājās stabila un pārsniedza 7,0 pH slieksni. 13. attēlā parādītas minimālās viskozitātes izmaiņas pēc 6 nedēļām 50 °C temperatūrā.
12. ATTĒLS | Formulētā PUD #65215A pH stabilitāte.
13. ATTĒLS | Formulētā PUD #65215A viskozitātes stabilitāte.
Vēl viens tests, kas demonstrēja PUD #65215A stabilitāti, bija atkārtoti pārbaudīt KCMA izturību pret traipiem pārklājumam, kas 6 nedēļas izturēts 50 °C temperatūrā, un salīdzināt to ar sākotnējo KCMA traipu izturību. Pārklājumiem, kuriem nav labas stabilitātes, krāsošanas efektivitāte samazināsies. Kā parādīts 14. attēlā, PUD# 65215A saglabāja tādu pašu veiktspējas līmeni, kāds tas bija pigmentētā pārklājuma sākotnējā ķīmiskās/traipu izturības testā, kas parādīts 3. tabulā.
14. ATTĒLS | Ķīmiskās pārbaudes paneļi pigmentētajam PUD #65215A.
Secinājumi
UV starojumā cietināmu ūdens bāzes pārklājumu aplikatoriem PUD #65215A ļaus tiem izpildīt pašreizējos veiktspējas standartus galdniecības, koka un skapju tirgos un turklāt ļaus pārklāšanas procesā redzēt līnijas ātruma uzlabojumus, kas pārsniedz 50 -60% vairāk nekā pašreizējie standarta UV izturīgie ūdens bāzes pārklājumi. Aplikatoram tas var nozīmēt:
●Ātrāka ražošana;
●Palielināts plēves biezums samazina nepieciešamību pēc papildu slāņiem;
●Īsākas žāvēšanas līnijas;
●Enerģijas taupīšana, pateicoties samazinātām žāvēšanas vajadzībām;
●Mazāk lūžņu, pateicoties ātrai bloķēšanas pretestībai;
● Samazināts pārklājuma atkritumu daudzums sveķu stabilitātes dēļ.
Ja GOS ir mazāks par 100 g/l, ražotāji arī spēj labāk sasniegt savus GOS mērķus. Ražotājiem, kuriem varētu būt bažas par paplašināšanos atļauju problēmu dēļ, ātri izlaižamais PUD #65215A ļaus viņiem vieglāk izpildīt normatīvos pienākumus bez veiktspējas upuriem.
Šī raksta sākumā mēs citējām no savām intervijām, ka uz šķīdinātāju bāzes izgatavotu UV starojuma cietējamu materiālu aplikatori parasti izžūst un sacietē pārklājumus procesā, kas ilga 3–5 minūtes. Šajā pētījumā mēs esam pierādījuši, ka saskaņā ar 3. attēlā parādīto procesu PUD #65215A sacietēs līdz pat 7 jūdzes slapjas plēves biezumam 4 minūtēs, ja krāsns temperatūra ir 140 °C. Tas labi atbilst lielākajai daļai uz šķīdinātāju bāzes izgatavotu UV starojuma izturīgu pārklājumu. PUD #65215A potenciāli ļautu pašreizējiem uz šķīdinātāju bāzes UV cietināto materiālu aplikatoriem pārslēgties uz ūdeni saturošu UV starojumu cietināmu materiālu, nedaudz mainot pārklājuma līniju.
Ražotājiem, kuri apsver ražošanas paplašināšanu, pārklājumi, kuru pamatā ir PUD #65215A, ļaus:
● Ietaupiet naudu, izmantojot īsāku pārklājuma līniju uz ūdens bāzes;
●Iekārtā ir mazāks pārklājuma līnijas nospiedums;
● Samazināta ietekme uz pašreizējo GOS atļauju;
● Ietaupiet enerģiju, jo ir samazinātas žāvēšanas vajadzības.
Noslēgumā jāsaka, ka PUD #65215A palīdzēs uzlabot UV starojumā cietināmo pārklājumu līniju ražošanas efektivitāti, pateicoties augstajām fizikālajām īpašībām un sveķiem, kas ātri izdala ūdeni, žāvējot 140 °C temperatūrā.
Publicēšanas laiks: 14. augusts 2024
