I rivestimenti UV-curable d'altu rendiment sò stati usati in a fabricazione di pavimenti, mobili è armarii per parechji anni. Per a maiò parte di questu tempu, i rivestimenti 100% solidi è solventi UV-curable sò stati a tecnulugia dominante in u mercatu. Nta l'ultimi anni, a tecnulugia di revestimentu UV-curable basata in acqua hè cresciuta. E resine UV-curable basate in acqua anu dimustratu per esse un strumentu utile per i pruduttori per una varietà di motivi, cumprese u passaghju di a macchia KCMA, a prova di resistenza chimica è a riduzione di VOC. Per chì sta tecnulugia cuntinueghja à cultivà in stu mercatu, parechji mutori sò stati identificati cum'è spazii chjave induve i migliuramentu deve esse fattu. Quessi pigliaranu resine UV-curable à base d'acqua al di là di solu avè i "must haves" chì a maiò parte di e resine pussede. Cuminceranu à aghjunghje proprietà preziose à u revestimentu, purtendu valore à ogni pusizioni longu a catena di valore da u formulatore di u revestimentu à l'applicatore di fabbrica à l'installatore è, infine, à u pruprietariu.
I pruduttori, soprattuttu oghje, desideranu un revestimentu chì farà più cà solu passà specificazioni. Ci hè ancu altre pruprietà chì furnisce benefici in a fabricazione, l'imballu è l'installazione. Un attributu desideratu hè a migliurà in l'efficienza di a pianta. Per u revestimentu à l'acqua, questu significa una liberazione d'acqua più rapida è una resistenza di bloccu più veloce. Un altru attributu desideratu hè a migliurà a stabilità di a resina per a cattura / reutilizazione di un revestimentu, è a gestione di u so inventariu. Per l'utilizatore finale è l'installatore, l'attributi desiderati sò megliu resistenza à a brunitura è senza marcatura metallica durante a stallazione.
Questu articulu discuterà di i novi sviluppi in poliuretani curabili à l'acqua à UV chì offrenu una stabilità di pittura assai migliorata à 50 °C in rivestimenti chiari è pigmentati. Discute ancu cumu queste resine indirizzanu l'attributi desiderati di l'applicatore di rivestimentu in l'aumentu di a velocità di a linea per via di a liberazione rapida di l'acqua, a resistenza di blocchi mejorata è a resistenza à i solventi fora di a linea, chì migliurà a velocità per l'operazione di stacking è imballaggio. Questu hà ancu migliurà i danni off-the-line chì qualchì volta si verificanu. Questu articulu discute ancu e migliure dimustrate in a resistenza di macchie è chimichi impurtanti per l'installatori è i pruprietarii.
Sfondate
U paisaghju di l'industria di i rivestimenti hè sempre in evoluzione. I "must haves" di passà solu a specificazione à un prezzu raghjone per mil applicata ùn hè micca abbastanza. U paisaghju per i rivestimenti applicati in fabbrica à l'armari, a falegnameria, i pavimenti è i mobili hè cambiatu rapidamente. I formulatori chì furniscenu rivestimenti à e fabbriche sò dumandati à fà i rivestimenti più sicuri per l'impiegati per l'applicazioni, sguassate sustanzi di alta preoccupazione, rimpiazzà i VOC cù l'acqua, è ancu aduprà menu carbonu fossile è più carbonu bio. A realità hè chì in tutta a catena di valore, ogni cliente dumanda à u revestimentu per fà più cà solu risponde à a specificazione.
Videndu l'uppurtunità di creà più valore per a fabbrica, a nostra squadra hà cuminciatu à investigà à u livellu di a fabbrica e sfide chì sti applicatori anu affruntatu. Dopu parechje interviste avemu cuminciatu à sente qualchi temi cumuni:
- Permettenu ostaculi impediscenu i mo scopi di espansione;
- I costi aumentanu è i nostri bilanci di capitale sò in diminuzione;
- I costi di l'energia è di u persunale sò in crescita;
- perdita di l'impiegati sperimentati;
- I nostri scopi SG & A corporativi, è ancu quelli di u mo cliente, anu da esse cumpletu; è
- Cumpetizione d'oltremare.
Questi temi anu purtatu à dichjarazioni di prupusizioni di valore chì cuminciaru à risonà cù l'applicatori di poliuretani curabili UV à l'acqua, in particulare in u spaziu di u mercatu di falegnameria è cabinetry, cum'è: "i fabbricanti di falegnameria è di cabinetry cercanu megliurenze in l'efficienza di fabbrica" è "fabricanti". volenu a capacità di espansione a produzzione nantu à e linee di produzzione più brevi cù menu danni di rilavorazione per via di i rivestimenti cù proprietà di rilascio d'acqua lenta ".
A Tabella 1 illustra cumu, per u fabricatore di materie prime di rivestimenti, i migliori in certi attributi di rivestimenti è proprietà fisiche portanu à efficienze chì ponu esse realizate da l'utilizatori finali.
TABELLA 1 | Attributi è benefici.
Cuncependu PUD curabili UV cù certi attributi cum'è elencati in a Tabella 1, i pruduttori di l'usu finali puderanu risponde à i bisogni chì anu per migliurà l'efficienza di e piante. Questu li permetterà di esse più cumpetitivi, è potenzalmentu permettenu di espansione a produzzione attuale.
Risultati sperimentali è discussioni
Storia di e dispersioni di poliuretano polimerizzabile UV
In l'anni 1990, l'usi cummirciali di dispersioni di poliuretanu anionicu chì cuntenenu gruppi di acrilate attaccati à u polimeru cuminciaru à esse usatu in l'applicazioni industriali.1 Parechje di sti appiicazioni eranu in imballaggi, inchiostri è rivestimenti di legnu. A Figura 1 mostra una struttura generica di un PUD curabile UV, dimustrendu cumu queste materie prime di rivestimentu sò cuncepite.
FIGURA 1 | Dispersione di poliuretane funziunale di acrilate genericu.3
Cum'è mostra in a Figura 1, i dispersioni di poliuretanu curabili UV (PUD curabili UV), sò custituiti da i cumpunenti tipici utilizati per fà dispersioni di poliuretano. I diisocianati alifatici sò reagiti cù i tipi di esteri, dioli, gruppi di idrofilizazione è estensori di catene utilizati per fà dispersioni di poliuretano.2 A diferenza hè l'aghjunzione di un estere funziunale di acrilato, epossidicu, o eteri incorporati in u passu pre-polimeru mentre facenu a dispersione. . A scelta di i materiali utilizati cum'è blocchi di custruzzione, è ancu l'architettura è u processu di polimeru, dettanu a prestazione di un PUD è e caratteristiche di secca. Sti scelti in materia prima è trasfurmazioni portanu à i PUD UV-curable chì ponu esse non-film forming, è ancu quelli chì sò film forming.3 U film forming, o tippi di siccà, sò u sughjettu di stu articulu.
A furmazione di film, o siccatu cum'è spessu chjamatu, darà filmi coalesced chì sò secchi à u toccu prima di curing UV. Perchè l'applicatori volenu limità a contaminazione di l'aria di u revestimentu per via di particulate, è ancu a necessità di rapidità in u so prucessu di produzzione, questi sò spessu secchi in i forni cum'è parte di un prucessu cuntinuu prima di curing UV. A figura 2 mostra u prucessu tipicu di siccazione è di curazione di un PUD curabile UV.
FIGURA 2 | Prucessu per curà un PUD curabile UV.
U metudu di applicazione utilizatu hè tipicamente spray. Tuttavia, u cuteddu sopra u rollu è ancu u mantellu di inundazione sò stati utilizati. Una volta appiicata, u revestimentu di solitu passà per un prucessu di quattru tappe prima di esse trattatu di novu.
1.Flash: Questu pò esse fattu à a temperatura di l'ambienti o elevate per parechji sicondi à un paru di minuti.
2.Oven dry: Questu hè induve l'acqua è i co-solventi sò cacciati da u revestimentu. Stu passu hè criticu è generalmente cunsuma u più tempu in un prucessu. Stu passu hè di solitu à > 140 ° F è dura finu à 8 minuti. I forni di asciugatura multizona ponu ancu esse utilizati.
- Lampada IR è muvimentu di l'aria: L'installazione di lampade IR è ventilatori di u muvimentu di l'aria accelerà u lampu d'acqua ancu più veloce.
3.Cura UV.
4.Cool: Una volta guaritu, u revestimentu hà bisognu di curà per qualchì tempu per ottene a resistenza di bloccu. Stu passu pò piglià finu à 10 minuti prima di ottene a resistenza di bloccu
Sperimentale
Stu studiu hà paragunatu dui PUD UV-curable (WB UV), attualmente usati in u mercatu di l'armari è di e falegnameria, à u nostru novu sviluppu, PUD # 65215A. In questu studiu paragunemu Standard #1 è Standard #2 à PUD #65215A in l'asciugatura, u bloccu è a resistenza chimica. Evaluemu ancu a stabilità di u pH è a stabilità di a viscosità, chì ponu esse critichi quandu si cunsiderà a reutilizazione di l'overspray è a vita di conservazione. A mostra sottu in a Tabella 2 sò e proprietà fisiche di ognuna di e resine usate in stu studiu. Tutti i trè sistemi sò stati formulati à u nivellu di fotoiniziatore simili, VOC, è livellu di solidi. Tutti i trè resini sò stati formulati cun 3% di co-solvent.
TABELLA 2 | Pruprietà di resina PUD.
Ci hè statu dettu in e nostre interviste chì a maiò parte di i rivestimenti WB-UV in i mercati di falegnameria è di cabinetry si seccanu nantu à una linea di produzzione, chì dura trà 5-8 minuti prima di a cura UV. In cuntrastu, una linea UV basata in solventi (SB-UV) si secca in 3-5 minuti. Inoltre, per stu mercatu, i rivestimenti sò tipicamente appiicati 4-5 mils wet. Un svantaghju maiò per i rivestimenti di l'acqua-curable UV quandu paragunate à l'alternative basati in solventi-curable UV hè u tempu chì ci vole à lampà l'acqua nantu à una linea di produzzione.4 I difetti di film, cum'è a macchia bianca, si verificanu se l'acqua ùn hè micca stata lampata bè da a linea di produzzione. rivestimentu prima di a cura UV. Questu pò ancu accade se u spessore di film umitu hè troppu altu. Sti spots bianchi sò creati quandu l'acqua diventa intrappulata in u film durante a cura UV.5
Per stu studiu, avemu sceltu un schedariu di curazione simili à quellu chì seria utilizatu nantu à una linea basata in solventi UV-curable. A Figura 3 mostra a nostra applicazione, l'asciugatura, a curazione è u prugramma di imballaggio utilizatu per u nostru studiu. Stu prugramma di l'asciugatura rapprisenta trà u 50% à u 60% di migliurà a velocità generale di a linea sopra u standard attuale di u mercatu in l'applicazioni di falegnameria è di cabinetry.
FIGURA 3 | L'applicazione, l'asciugatura, a curazione è u prugramma di imballaggio.
Quì sottu sò l'applicazione è e cundizioni di curazione chì avemu usatu per u nostru studiu:
●Applicazione in spray nantu à impiallacciatura d'acero cù una base nera.
● 30-seconda temperatura stanza flash.
● 140 ° F fornu siccà per 2,5 minuti (fornu cunvection).
● Cura UV - intensità circa 800 mJ / cm2.
- I rivestimenti trasparenti sò stati guariti cù una lampada Hg.
- I rivestimenti pigmentati sò stati curati cù una lampada combinata Hg / Ga.
●1-minute cool down prima di stacking.
Per u nostru studiu avemu ancu spruzzatu trè spessuri di film umidi diffirenti per vede s'ellu si rializeghja ancu altri vantaghji, cum'è menu mantellu. 4 mils wet hè u tipicu per WB UV. Per stu studiu includemu ancu applicazioni di rivestimentu umitu di 6 è 8 mils.
Risultati di cura
U standard #1, un revestimentu chjaru brillanti, i risultati sò mostrati in a Figura 4. U revestimentu chjaru UV WB hè statu appiicatu à a fibra di media densità (MDF) precedentemente rivestita cù una base nera è curata secondu u schedariu indicatu in a Figura 3. À 4 mils bagnati u revestimentu passa. Tuttavia, à l'applicazione umida di 6 è 8 mils, u rivestimentu si fessura, è 8 mils hè stata facilmente eliminata per via di una scarsa liberazione di l'acqua prima di curing UV.
FIGURA 4 | Standard #1.
Un risultatu simili hè ancu vistu in Standard #2, mostra in Figura 5.
FIGURA 5 | Standard #2.
Mostratu in a Figura 6, utilizendu u listessu schedu di curazione cum'è in a Figura 3, PUD #65215A hà dimustratu una tremenda mellura in a liberazione di l'acqua / secca. À un spessore di film umitu di 8 mils, una ligera cracking hè stata osservata nantu à u bordu inferiore di a mostra.
FIGURA 6 | PUD #65215A.
Test addiziunali di PUD # 65215A in un revestimentu chjaru pocu brillanti è un revestimentu pigmentatu nantu à u stessu MDF cù una base nera hè stata valutata per evaluà e caratteristiche di liberazione d'acqua in altre formulazioni tipiche di revestimentu. Cum'è mostra in a Figura 7, a formulazione bassu gloss à 5 è 7 mils applicazione umida liberava l'acqua è formava una bona film. In ogni casu, à 10 mils bagnati, era troppu grossu per liberà l'acqua sottu à u calendariu di siccatu è di curazione in a Figura 3.
FIGURA 7 | PUD à faible brillance #65215A.
In una formula pigmentata bianca, u PUD #65215A hà fattu bè in u listessu schedu di siccazione è di curazione descrittu in a Figura 3, salvu quandu hè applicatu à 8 mils umidi. Cum'è mostra in a Figura 8, a film cracks à 8 mils per via di una scarsa liberazione di l'acqua. In generale, in formulazioni chiare, brillanti è pigmentate, PUD # 65215A hà funzionatu bè in formazioni di film è siccazione quandu hè appiicatu finu à 7 mils umitu è curatu à u prugramma acceleratu di asciugatura è curazione descritta in Figura 3.
FIGURA 8 | PUD pigmentatu #65215A.
Blocca i risultati
A resistenza di bloccu hè a capacità di un revestimentu di ùn aderisce micca à un altru articulu rivestitu quandu stack. In a fabricazione, questu hè spessu un collu di buttiglia se ci vole u tempu per un revestimentu curatu per ottene a resistenza di bloccu. Per stu studiu, formulazioni pigmentate di Standard #1 è PUD #65215A sò stati applicati à u vetru à 5 mils umidi cù una barra di drawdown. Quessi sò stati guariti ognuna secondu u schema di curazione in a Figura 3. Dui pannelli di vetru rivestiti sò stati guariti à u stessu tempu - 4 minuti dopu a guariscenza, i pannelli sò stati chjappi inseme, cum'è mostra in a Figura 9. Sò stati chjappi inseme à a temperatura di l'ambienti per 24 ore. . Se i pannelli sò stati facilmente separati senza impronta o danni à i pannelli rivestiti, allora a prova hè stata cunsiderata un passatu.
A Figura 10 illustra a resistenza di bloccu mejorata di PUD # 65215A. Ancu s'è u Standard #1 è u PUD #65215A anu ottenutu una cura completa in a prova precedente, solu PUD #65215A hà dimustratu abbastanza liberazione d'acqua è cura per ottene a resistenza di bloccu.
FIGURA 9 | Illustrazione di prova di resistenza à u bloccu.
FIGURA 10 | A resistenza di bloccu di Standard #1, seguita da PUD #65215A.
Risultati di mistura acrilica
I pruduttori di rivestimenti spessu mischianu resine WB UV-curable cù acrilichi per bassu costu. Per u nostru studiu avemu ancu guardatu à blending PUD#65215A cù NeoCryl® XK-12, un acrilicu à l'acqua, spessu usatu cum'è un cumpagnu di blending per i PUD à base d'acqua curabili UV in u mercatu di falegnameria è ebanisteria. Per stu mercatu, a prova di stain KCMA hè cunsiderata u standard. Sicondu l'applicazione finale, certi sustanzi chimichi diventeranu più impurtanti cà l'altri per u fabricatore di l'articulu rivestitu. Una valutazione di 5 hè u megliu è una valutazione di 1 hè u peghju.
Cum'è mostra in a Tabella 3, PUD # 65215A funziona eccezziunale bè in a prova di macchie KCMA cum'è un limpiu brillanti, chjaru pocu brillanti, è cum'è un revestimentu pigmentatu. Ancu s'ellu hè mischju 1: 1 cù un acrilicu, a prova di macchia KCMA ùn hè micca drasticamente affettata. Ancu in a tintura cù agenti cum'è a mustarda, u revestimentu hà recuperatu à un livellu accettabile dopu à 24 ore.
TABELLA 3 | Resistenza chimica è macchia (a valutazione di 5 hè megliu).
In più di a prova di macchie KCMA, i pruduttori testanu ancu per a cura immediatamente dopu a curing UV off the line. Spessu, l'effetti di a mistura acrilica saranu notati immediatamente fora di a linea di cura in questa prova. L'aspettativa hè di ùn avè micca sfondate di rivestimentu dopu à 20 strofinamenti d'alcool isopropilici (20 IPA dr). I campioni sò testati 1 minutu dopu a cura UV. In a nostra prova, avemu vistu chì una mistura 1: 1 di PUD # 65215A cù un acrilicu ùn hà micca passatu sta prova. Tuttavia, avemu vistu chì PUD #65215A puderia esse mischju cù 25% NeoCryl XK-12 acrilicu è ancu passà a prova 20 IPA dr (NeoCryl hè una marca registrata di u gruppu Covestro).
FIGURA 11 | 20 IPA doppia strofinatura, 1 minutu dopu a cura UV.
Stabilità di resina
A stabilità di PUD # 65215A hè statu ancu pruvata. Una formulazione hè cunsiderata stabile se dopu à 4 settimane à 40 ° C, u pH ùn scende micca sottu à 7 è a viscosità ferma stabile quandu paragunata à l'iniziale. Per a nostra prova, avemu decisu di sottumette i campioni à e cundizioni più dure di finu à 6 settimane à 50 ° C. In queste cundizioni, u Standard #1 è #2 ùn eranu stabili.
Per a nostra prova, avemu guardatu à l'altu brillanti chjaru, u bassu brillanti chjaru, è ancu e formulazioni pigmentate à pocu brillanti utilizati in stu studiu. Cum'è mostra in a Figura 12, a stabilità di u pH di e trè formulazioni hè stata stabile è sopra à u limitu di pH 7.0. A Figura 13 illustra u cambiamentu di viscosità minima dopu à 6 settimane à 50 ° C.
FIGURA 12 | Stabilità di pH di u PUD formulatu #65215A.
FIGURA 13 | Stabilità di viscosità di u PUD formulatu #65215A.
Un'altra prova chì dimustrava a prestazione di stabilità di PUD #65215A era di pruvà di novu a resistenza di macchia KCMA di una formulazione di rivestimentu chì hè stata invechjata per 6 settimane à 50 ° C, è paragunendu quellu à a so resistenza iniziale di macchia KCMA. I rivestimenti chì ùn mostranu micca una bona stabilità vederanu gocce in u rendiment di tintura. Comu mostra in a Figura 14, PUD # 65215A hà mantinutu u listessu livellu di prestazione cum'è in a prova iniziale di resistenza chimica / macchia di u revestimentu pigmentatu mostratu in a Tabella 3.
FIGURA 14 | Pannelli di prova chimica per PUD pigmentatu #65215A.
Cunclusioni
Per l'applicatori di rivestimenti à base d'acqua, PUD #65215A li permetterà di risponde à i normi di prestazione attuali in i mercati di falegnameria, legnu è armadiu, è in più, permetterà à u prucessu di rivestimentu di vede migliurà a velocità di linea à più di 50. -60% sopra i rivestimenti standard attuali a base d'acqua curabili UV. Per l'applicatore questu pò significà:
● Faster pruduzzione;
●Increased film thickness reduces u bisognu di mantellu supplementu;
●Shorter linee sicca;
●Energy risparmiu per via di riduzzione di bisogni di secca;
●Less scrap per via di a resistenza di bloccu veloce;
●Reduced rivestimentu di scarti duvuta a stabilità resina.
Cù COV menu di 100 g/L, i pruduttori sò ancu più capaci di scuntrà i so obiettivi di VOC. Per i pruduttori chì ponu avè preoccupazioni di espansione per via di prublemi di permessi, u PUD #65215A à rilascio rapidu d'acqua li permetterà di risponde più facilmente à i so obblighi regulatori senza sacrifici di rendiment.
À l'iniziu di questu articulu avemu citatu da e nostre interviste chì l'applicatori di materiali UV-curable basati in solventi sò tipicamente secchi è curà i rivestimenti in un prucessu chì hà pigliatu trà 3-5 minuti. Avemu dimustratu in stu studiu chì secondu u prucessu mostratu in a Figura 3, PUD #65215A guariscerà finu à 7 mils spessori di film umitu in 4 minuti cù una temperatura di u fornu di 140 ° C. Questu hè bè in a finestra di a maiò parte di i rivestimenti UV-curable basati in solventi. PUD #65215A puderia potenzialmente permette à l'applicatori attuali di i materiali curabili UV basati in solventi per passà à un materiale curabile UV basatu in acqua cù pocu cambiamentu à a so linea di rivestimentu.
Per i pruduttori chì pensanu à l'espansione di a produzzione, i rivestimenti basati nantu à PUD #65215A li permettenu di:
●Salvà soldi attraversu l'usu di una linea di rivestimentu più corta in acqua;
●Avè una impronta di linea di rivestimentu più chjuca in a facilità;
●Avè un impattu ridottu nantu à u permessu VOC attuale;
●Realize risparmiu d'energia per via di esigenze ridutta secca.
In cunclusione, PUD # 65215A aiuterà à migliurà l'efficienza di fabricazione di e linee di rivestimenti curabili UV attraversu un rendimentu d'alta proprietà fisica è e caratteristiche di rilascio rapidu di l'acqua di a resina quandu si secca à 140 ° C.
Tempu di post: Aug-14-2024
