Aukštos kokybės UV spinduliu kietėjančios dangos jau daugelį metų naudojamos grindų, baldų ir spintų gamyboje. Didžiąją šio laiko dalį rinkoje dominuoja 100 % kietos ir tirpiklių pagrindu pagamintos dangos, kurios kietėja UV spinduliais. Pastaraisiais metais išaugo vandens pagrindu pagamintų UV spindulių kietėjimo dangų technologija. Vandens pagrindu pagamintos UV spinduliuose kietėjančios dervos pasirodė esąs naudingas įrankis gamintojams dėl įvairių priežasčių, įskaitant KCMA dėmių atlikimą, cheminio atsparumo bandymus ir LOJ mažinimą. Kad ši technologija ir toliau augtų šioje rinkoje, buvo nustatytos kelios pagrindinės sritys, kurias reikia tobulinti. Tam prireiks vandens pagrindu pagamintų UV spinduliais kietėjančių dervų, o ne tik „būtina turėti“, kuriuos turi dauguma dervų. Jie pradės pridėti vertingų dangos savybių, suteikdami vertę kiekvienai vertės grandinės vietai nuo dangos formuotojo iki gamyklos aplikatoriaus iki montuotojo ir galiausiai savininko.
Gamintojai, ypač šiandien, nori dangos, kuri ne tik atitiktų specifikacijas. Taip pat yra ir kitų savybių, kurios suteikia naudos gaminant, pakuojant ir montuojant. Vienas iš pageidaujamų savybių yra augalų efektyvumo gerinimas. Vandens pagrindo dangai tai reiškia greitesnį vandens išsiskyrimą ir didesnį atsparumą blokavimui. Kitas pageidaujamas atributas yra dervos stabilumo gerinimas, norint užfiksuoti / pakartotinai naudoti dangą, ir jų atsargų valdymas. Galutiniam vartotojui ir montuotojui pageidaujami atributai yra geresnis atsparumas degimui ir metalo žymėjimo nebuvimas montavimo metu.
Šiame straipsnyje bus aptariami nauji vandens pagrindu pagaminti UV spinduliais kietėjantys poliuretanai, kurie užtikrina žymiai pagerintą 50 °C dažų stabilumą skaidriose ir pigmentinėse dangose. Jame taip pat aptariama, kaip šios dervos sprendžia norimus dangos aplikatoriaus požymius, didindamos linijos greitį dėl greito vandens išsiskyrimo, pagerindamos atsparumą blokams ir atsparumą tirpikliams, o tai pagerina krovimo ir pakavimo operacijų greitį. Tai taip pat pagerins žalą, kuri kartais atsiranda. Šiame straipsnyje taip pat aptariami montuotojams ir savininkams svarbūs atsparumo dėmėms ir cheminių medžiagų patobulinimai.
Fonas
Dangų pramonės kraštovaizdis nuolat vystosi. Tiesiog neužtenka „privalomų dalykų“, kad tik atitiktų specifikaciją už priimtiną kainą už pritaikytą milijoną. Gamykloje dengtų baldų, stalių, grindų ir baldų dangų kraštovaizdis greitai keičiasi. Gamykloms dangas tiekiančių mišinių gamintojų prašoma, kad dangos būtų saugesnės darbuotojams, pašalintų didelį susirūpinimą keliančias medžiagas, pakeistų LOJ vandeniu ir netgi naudotų mažiau iškastinės anglies ir daugiau bio anglies. Realybė yra tokia, kad visoje vertės grandinėje kiekvienas klientas reikalauja, kad danga būtų daugiau nei tik atitiktų specifikacijas.
Matydami galimybę sukurti daugiau vertės gamyklai, mūsų komanda gamyklos lygiu pradėjo tirti iššūkius, su kuriais susiduria šie aplikatoriai. Po daugelio interviu pradėjome girdėti keletą bendrų temų:
- Leidžiančios kliūtys trukdo mano plėtros tikslams;
- Išlaidos didėja, o mūsų kapitalo biudžetai mažėja;
- Didėja sąnaudos energijai ir personalui;
- Patyrusių darbuotojų praradimas;
- Turime pasiekti mūsų įmonės, kaip ir mano kliento, PBA tikslus; ir
- Užsienio varžybos.
Šios temos paskatino teiginius dėl vertės, kurie pradėjo rezonuoti su vandens pagrindu UV kietėjančių poliuretanų aplikatoriais, ypač stalių ir baldų rinkos erdvėje, pavyzdžiui: „stalių ir baldų gamintojai siekia pagerinti gamyklos efektyvumą“ ir „gamintojai nori, kad būtų galima išplėsti gamybą trumpesnėmis gamybos linijomis, sumažinant perdirbimo žalą dėl dangų, turinčių lėto vandens išskyrimo savybių.
1 lentelėje parodyta, kaip dangų žaliavų gamintojui patobulinus tam tikras dangos savybes ir fizines savybes pasiekiamas efektyvumas, kurį gali pasiekti galutinis vartotojas.
1 LENTELĖ | Savybės ir privalumai.
Sukurdami UV spinduliuose kietėjančius PUD su tam tikromis 1 lentelėje išvardytomis savybėmis, galutinio naudojimo gamintojai galės patenkinti poreikius, susijusius su įrenginių efektyvumo gerinimu. Tai leis jiems būti konkurencingesniems ir galbūt išplėsti dabartinę gamybą.
Eksperimento rezultatai ir aptarimas
UV kietėjimo poliuretano dispersijų istorija
Dešimtajame dešimtmetyje anijoninės poliuretano dispersijos, kurių sudėtyje yra akrilato grupių, prijungtos prie polimero, buvo pradėtos naudoti pramonėje.1 Daugelis jų buvo naudojamos pakuotėse, rašaluose ir medienos dangose. 1 paveiksle parodyta bendra UV spinduliuose kietėjančio PUD struktūra, parodanti, kaip suprojektuotos šios dangos žaliavos.
1 PAVEIKSLAS | Bendroji akrilato funkcinė poliuretano dispersija.3
Kaip parodyta 1 paveiksle, UV spinduliuose kietėjančios poliuretano dispersijos (UV kietėjančios PUD) yra sudarytos iš tipiškų komponentų, naudojamų poliuretano dispersijoms gaminti. Alifatiniai diizocianatai reaguoja su tipiniais esteriais, dioliais, hidrofilizavimo grupėmis ir grandinės ilgintuvais, naudojamais poliuretano dispersijoms gaminti.2 Skirtumas yra tas, kad į priešpolimerinį etapą pridedama akrilato funkcinio esterio, epoksidinės dervos arba eterių, į kuriuos įeina dispersija. . Medžiagų, naudojamų kaip statybiniai blokai, pasirinkimas, taip pat polimerų architektūra ir apdorojimas lemia PUD veikimo ir džiovinimo charakteristikas. Pasirinkus žaliavas ir apdorojimą, susidarys UV spinduliuose kietėjantys PUD, kurie gali būti nesudarantys plėvelės, taip pat tie, kurie formuoja plėvelę.3 Šiame straipsnyje aptariami plėvelės formavimo arba džiovinimo tipai.
Formuojant plėvelę arba džiovinant, kaip tai dažnai vadinama, susidaro susiliejusios plėvelės, kurios prieš kietinant UV spinduliais yra sausos. Kadangi aplikatoriai nori apriboti dangos užteršimą oru dėl kietųjų dalelių, taip pat gamybos proceso greičio poreikį, jie dažnai džiovinami krosnyse kaip dalis nuolatinio proceso prieš kietinimą UV spinduliais. 2 paveiksle parodytas tipiškas UV spinduliuose kietėjančio PUD džiovinimo ir kietėjimo procesas.
2 PAVEIKSLAS | UV spinduliuose kietėjančio PUD kietinimo procesas.
Paprastai naudojamas purškimo būdas. Tačiau buvo naudojamas peilis per ritinį ir net užliejamas kailis. Užtepus danga, prieš vėl apdorojama, paprastai praeina keturių etapų procesas.
1. Blyksnis: tai galima padaryti kambario arba aukštesnėje temperatūroje nuo kelių sekundžių iki kelių minučių.
2. Sausas orkaitėje: čia vanduo ir kiti tirpikliai pašalinami iš dangos. Šis žingsnis yra labai svarbus ir paprastai užima daugiausiai laiko procese. Šis veiksmas paprastai yra >140 °F ir trunka iki 8 minučių. Taip pat gali būti naudojamos kelių zonų džiovinimo krosnys.
- IR lempa ir oro judėjimas: IR lempų ir oro judėjimo ventiliatorių montavimas dar greičiau pagreitins vandens blyksnį.
3. UV gydymas.
4.Cool: Sukietėjusi danga turės tam tikrą laiką sukietėti, kad būtų atsparus blokavimui. Šis veiksmas gali užtrukti net 10 minučių, kol bus pasiektas blokavimo pasipriešinimas
Eksperimentinis
Šiame tyrime buvo lyginami du UV spinduliais kietinami PUD (WB UV), šiuo metu naudojami spintelių ir stalių rinkoje, su mūsų nauja plėtra PUD Nr. 65215A. Šiame tyrime 1 standartą ir 2 standartą lyginame su PUD Nr. 65215A džiūvimo, blokavimo ir cheminio atsparumo požiūriu. Taip pat įvertiname pH stabilumą ir klampos stabilumą, kurie gali būti labai svarbūs svarstant pakartotinį purškimo perteklių ir galiojimo laiką. Toliau 2 lentelėje parodytos kiekvienos šiame tyrime naudotos dervos fizinės savybės. Visos trys sistemos buvo suformuluotos pagal panašų fotoiniciatoriaus lygį, LOJ ir kietųjų medžiagų lygį. Visos trys dervos buvo sudarytos su 3% bendro tirpiklio.
2 LENTELĖ | PUD dervos savybės.
Interviu mums buvo pasakyta, kad dauguma stalių ir baldų rinkose esančių WB-UV dangų išdžiūsta gamybos linijoje, o tai užtrunka 5–8 minutes, kol UV sukietėja. Priešingai, tirpiklio pagrindu pagaminta UV (SB-UV) linija išdžiūsta per 3–5 minutes. Be to, šiai rinkai dangos paprastai dengiamos 4–5 mln. Pagrindinis vandens pagrindu pagamintų UV spinduliais kietėjančių dangų trūkumas, lyginant su UV spinduliuose kietėjančiomis tirpiklių pagrindu pagamintomis dangomis, yra laikas, kurio reikia, kad gamybos linijoje prasiskverbtų vanduo.4 Plėvelės defektų, pvz., baltų dėmių, atsiras, jei vanduo nebus tinkamai pašalintas iš dengimas prieš UV kietėjimą. Tai taip pat gali atsitikti, jei šlapios plėvelės storis yra per didelis. Šios baltos dėmės susidaro, kai UV kietėjimo metu plėvelės viduje įstringa vanduo.5
Šiam tyrimui pasirinkome kietėjimo grafiką, panašų į tą, kuris būtų naudojamas UV spinduliuose kietėjančioje tirpiklio linijoje. 3 paveiksle parodytas mūsų tyrime naudotas taikymo, džiovinimo, kietėjimo ir pakavimo grafikas. Šis džiovinimo grafikas reiškia nuo 50 % iki 60 % bendro linijos greičio pagerėjimą, palyginti su dabartiniu rinkos standartu stalių ir baldų gamyboje.
3 PAVEIKSLAS | Naudojimo, džiovinimo, kietėjimo ir pakavimo grafikas.
Toliau pateikiamos taikymo ir kietėjimo sąlygos, kurias taikėme savo tyrimui:
●Užpurkškite ant klevo faneros su juodu pagrindo sluoksniu.
●30 sekundžių kambario temperatūros blyksnis.
●140 °F džiovinimo krosnyje 2,5 minutės (konvekcinėje krosnyje).
●UV kietėjimas – intensyvumas apie 800 mJ/cm2.
- Skaidrios dangos buvo sukietintos naudojant Hg lempą.
- Pigmentinės dangos buvo sukietintos naudojant Hg / Ga lempą.
●1 minutę atvėsinkite prieš sukraunant.
Savo tyrime taip pat purškėme tris skirtingus šlapios plėvelės storius, kad pamatytume, ar būtų galima pasinaudoti ir kitais pranašumais, pvz., mažiau sluoksnių. 4 mylių šlapias yra tipiškas WB UV. Į šį tyrimą taip pat įtraukėme 6 ir 8 mylių šlapio dangos naudojimą.
Kietėjimo rezultatai
Standartinis Nr. 1, labai blizgus skaidrios dangos, rezultatai parodyti 4 paveiksle. WB UV skaidri danga buvo padengta vidutinio tankio medienos plaušų plokšte (MDF), anksčiau padengta juodu pagrindo sluoksniu ir sukietinta pagal grafiką, parodytą 3 paveiksle. Esant 4 mylių drėgnumui, danga praeina. Tačiau naudojant 6 ir 8 miles šlapiu sluoksniu danga įtrūko, o 8 miles buvo lengvai pašalinta dėl prasto vandens išsiskyrimo prieš kietinant UV spinduliais.
4 PAVEIKSLAS | Standartas Nr. 1.
Panašus rezultatas taip pat matomas 2 standarte, parodytame 5 paveiksle.
5 PAVEIKSLAS | Standartas Nr. 2.
Kaip parodyta 6 paveiksle, naudojant tą patį kietėjimo grafiką kaip ir 3 paveiksle, PUD #65215A demonstravo didžiulį vandens išsiskyrimo / džiūvimo pagerėjimą. Esant 8 mylių drėgnos plėvelės storiui, apatiniame mėginio krašte buvo pastebėtas nedidelis įtrūkimas.
6 PAVEIKSLAS | PUD #65215A.
Buvo įvertintas papildomas PUD# 65215A bandymas mažai blizgioje skaidrioje dangoje ir pigmentuotoje dangoje ant to paties MDF su juodu pagrindo sluoksniu, siekiant įvertinti vandens išsiskyrimo charakteristikas kitose tipiškose dangos formose. Kaip parodyta 7 paveiksle, mažai blizgi formulė, esant 5 ir 7 mylių šlapiam naudojimui, išleido vandenį ir sudarė gerą plėvelę. Tačiau esant 10 mylių drėgnai, jis buvo per storas, kad išleistų vandenį pagal džiovinimo ir kietėjimo grafiką, parodytą 3 paveiksle.
7 PAVEIKSLAS | Mažai blizgus PUD #65215A.
Baltos spalvos pigmento formulėje PUD #65215A gerai veikė pagal tą patį džiovinimo ir kietėjimo grafiką, aprašytą 3 paveiksle, išskyrus tuos atvejus, kai buvo naudojamas 8 šlapio mil. Kaip parodyta 8 paveiksle, plėvelė įtrūksta 8 mylių greičiu dėl prasto vandens išleidimo. Apskritai, skaidrios, mažai blizgios ir pigmentuotos kompozicijos, PUD# 65215A gerai pasirodė formuojant plėveles ir džiūvus, kai buvo užteptas iki 7 mylių drėgnumo ir sukietintas pagal pagreitintą džiūvimo ir kietėjimo grafiką, aprašytą 3 paveiksle.
8 PAVEIKSLAS | Pigmentuotas PUD #65215A.
Blokavimo rezultatai
Atsparumas blokavimui – tai dangos gebėjimas neprilipti prie kito padengto gaminio, kai jis sukrautas. Gaminant tai dažnai yra kliūtis, jei prireikia laiko, kol sukietėjusi danga pasiekia atsparumą blokavimui. Šiam tyrimui pigmentinės Standarto Nr. 1 ir PUD Nr. 65215A formulės buvo užteptos ant stiklo 5 šlapio mililių temperatūroje, naudojant ištraukimo juostą. Kiekvienas iš jų buvo sukietintas pagal kietėjimo grafiką, pateiktą 3 paveiksle. Dvi padengtos stiklo plokštės buvo sukietintos vienu metu – praėjus 4 minutėms po sukietėjimo, plokštės buvo suspaustos, kaip parodyta 9 paveiksle. Kambario temperatūroje jos išliko suspaustos 24 valandas. . Jei plokštės buvo lengvai atskiriamos be įspaudų ar nepažeistų padengtų plokščių, bandymas buvo laikomas sėkmingu.
10 paveiksle parodytas patobulintas PUD# 65215A atsparumas blokavimui. Nors ir standartas Nr. 1, ir PUD Nr. 65215A per ankstesnį bandymą visiškai sukietėjo, tik PUD Nr. 65215A pademonstravo pakankamai vandens išsiskyrimą ir sukietėjimą, kad būtų pasiektas atsparumas blokavimui.
9 PAVEIKSLAS | Blokavimo pasipriešinimo bandymo iliustracija.
10 PAVEIKSLAS | Standarto #1 blokavimo atsparumas, po kurio seka PUD #65215A.
Akrilo maišymo rezultatai
Dangų gamintojai dažnai maišo WB UV spinduliuose kietinamas dervas su akrilu, kad sumažintų kainą. Savo tyrime taip pat nagrinėjome PUD#65215A maišymą su NeoCryl® XK-12, vandens pagrindu pagamintu akrilu, dažnai naudojamu kaip UV spinduliuose kietėjančių vandens pagrindu pagamintų PUD maišymo partneris stalių ir baldų rinkoje. Šioje rinkoje KCMA dėmių tyrimas laikomas standartu. Priklausomai nuo galutinio naudojimo, kai kurios cheminės medžiagos taps svarbesnės už kitas padengto gaminio gamintojui. 5 įvertinimas yra geriausias, o 1 – blogiausias.
Kaip parodyta 3 lentelėje, PUD #65215A ypač gerai atlieka KCMA dėmių testą kaip labai blizgus skaidrus, mažai blizgus skaidrus ir kaip pigmentinė danga. Net ir maišant santykiu 1:1 su akrilu, KCMA dėmių tyrimas neturi drastiško poveikio. Net ir dažant tokiomis priemonėmis kaip garstyčios, po 24 valandų danga atsistato iki priimtino lygio.
3 LENTELĖ | Atsparumas cheminėms medžiagoms ir dėmėms (geriausias įvertinimas 5).
Be KCMA dėmių testavimo, gamintojai taip pat tikrins, ar jie kietėja iš karto po kietėjimo UV spinduliais. Dažnai šio bandymo metu akrilo maišymo poveikis bus pastebėtas iškart už kietėjimo linijos. Tikimasi, kad po 20 izopropilo alkoholio dvigubų įtrynimų (20 IPA dr.) dangos proveržio nebus. Mėginiai tiriami praėjus 1 min. po UV kietėjimo. Atlikdami bandymus pamatėme, kad PUD# 65215A ir akrilo mišinys santykiu 1:1 neatitiko šio testo. Tačiau pamatėme, kad PUD #65215A galima maišyti su 25% NeoCryl XK-12 akrilu ir vis tiek išlaikyti 20 IPA dr testą (NeoCryl yra registruotas Covestro grupės prekės ženklas).
11 PAVEIKSLAS | 20 IPA dvigubų įtrynimų, praėjus 1 min. po UV sukietėjimo.
Dervos stabilumas
Taip pat buvo išbandytas PUD #65215A stabilumas. Preparatas laikomas stabiliu, jei po 4 savaičių 40 °C temperatūroje pH nenukrenta žemiau 7, o klampumas išlieka stabilus, palyginti su pradine. Atlikdami bandymus nusprendėme mėginius laikyti griežtesnėmis sąlygomis iki 6 savaičių 50 °C temperatūroje. Tokiomis sąlygomis standartai Nr. 1 ir Nr. 2 nebuvo stabilūs.
Atlikdami bandymus apžvelgėme šiame tyrime naudotas labai blizgančias skaidrias, mažai blizgančias skaidrias, taip pat mažai blizgančias pigmentines kompozicijas. Kaip parodyta 12 paveiksle, visų trijų kompozicijų pH stabilumas išliko stabilus ir viršijo 7,0 pH ribą. 13 paveiksle parodytas minimalus klampos pokytis po 6 savaičių 50 °C temperatūroje.
12 PAVEIKSLAS | Sukurto PUD #65215A pH stabilumas.
13 PAVEIKSLAS | Sukurto PUD #65215A klampos stabilumas.
Kitas bandymas, parodantis PUD #65215A stabilumą, buvo dar kartą išbandyti dangos kompozicijos, kuri buvo brandinta 6 savaites 50 °C temperatūroje, atsparumą KCMA dėmėms ir palyginti su pradiniu KCMA atsparumu dėmėms. Dangų, kurios nepasižymi geru stabilumu, dažymas sumažės. Kaip parodyta 14 paveiksle, PUD Nr. 65215A išlaikė tokį patį našumo lygį, kaip ir atliekant pradinį pigmentinės dangos atsparumo cheminėms medžiagoms / dėmėms bandymą, parodytą 3 lentelėje.
14 PAVEIKSLAS | Pigmentuotų PUD cheminių bandymų plokštės #65215A.
Išvados
UV spinduliuose kietėjančių vandens pagrindu pagamintų dangų aplikatoriams PUD #65215A leis atitikti dabartinius stalių, medienos ir spintelių rinkose taikomus našumo standartus, be to, dengimo procesas pagerins linijos greitį iki daugiau nei 50 -60% daugiau nei dabartinės standartinės UV spinduliuose kietėjančios vandens pagrindo dangos. Aplikatoriui tai gali reikšti:
●Greitesnė gamyba;
●Padidėjęs plėvelės storis sumažina papildomų sluoksnių poreikį;
●Trumpesnės džiovinimo linijos;
●Energijos taupymas dėl sumažėjusių džiovinimo poreikių;
●Mažiau laužo dėl greito atsparumo blokavimui;
●Sumažėjęs dangos atliekų kiekis dėl dervos stabilumo.
Kai LOJ yra mažesnis nei 100 g/l, gamintojai taip pat gali geriau pasiekti savo LOJ tikslus. Gamintojams, kurie gali nerimauti dėl plėtros dėl leidimo problemų, greitai vandenį atpalaiduojantis PUD #65215A leis lengviau įvykdyti reglamentuojamus įsipareigojimus neprarandant našumo aukų.
Šio straipsnio pradžioje mes citavome iš savo interviu, kad tirpiklio pagrindu pagamintų UV spinduliais kietėjančių medžiagų aplikatoriai paprastai išdžiovina ir sukietina dangas per 3–5 minutes trunkantį procesą. Šiame tyrime parodėme, kad pagal 3 paveiksle parodytą procesą PUD #65215A per 4 minutes sukietės iki 7 mylių drėgnos plėvelės storio, kai orkaitės temperatūra yra 140 °C. Tai yra daugumos tirpiklių pagrindu pagamintų UV spinduliais kietėjančių dangų langas. PUD Nr. 65215A gali leisti dabartiniams tirpikliu UV spinduliais kietėjančių medžiagų aplikatoriams pereiti prie vandens pagrindo UV spinduliuose kietėjančios medžiagos, mažai keičiant jų dengimo liniją.
Gamintojams, ketinantiems išplėsti gamybą, PUD #65215A pagrindu pagamintos dangos leis:
●Sutaupykite pinigų naudodami trumpesnę vandens pagrindo dengimo liniją;
●Įrenginyje turi būti mažesnis dengimo linijos plotas;
●Turėti mažesnį poveikį dabartiniam LOJ leidimui;
●Sumažėję džiovinimo poreikiai, sutaupykite energijos.
Apibendrinant galima pasakyti, kad PUD #65215A padės pagerinti UV spinduliuose kietėjančių dangų linijų gamybos efektyvumą dėl aukštų fizikinių savybių ir greito vandens atpalaidavimo dervos charakteristikų, kai džiovinama 140 °C temperatūroje.
Paskelbimo laikas: 2024-08-14
