Salutan tahan UV berprestasi tinggi telah digunakan dalam pembuatan lantai, perabot dan kabinet selama bertahun-tahun. Untuk kebanyakan masa ini, salutan UV-pepejal 100% berasaskan pelarut dan boleh dirawat telah menjadi teknologi yang dominan di pasaran. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi salutan boleh dirawat UV berasaskan air telah berkembang. Resin tahan UV berasaskan air telah terbukti sebagai alat yang berguna untuk pengilang atas pelbagai sebab, termasuk lulus kesan KCMA, ujian rintangan kimia dan mengurangkan VOC. Untuk teknologi ini terus berkembang dalam pasaran ini, beberapa pemacu telah dikenal pasti sebagai bidang utama yang perlu dilakukan penambahbaikan. Ini akan mengambil resin boleh dirawat UV berasaskan air selain daripada hanya mempunyai "mesti ada" yang dimiliki oleh kebanyakan resin. Mereka akan mula menambah sifat berharga pada salutan, membawa nilai kepada setiap kedudukan di sepanjang rantaian nilai daripada perumus salutan kepada aplikator kilang kepada pemasang dan, akhirnya, kepada pemilik.
Pengilang, terutamanya hari ini, menginginkan salutan yang akan melakukan lebih daripada sekadar lulus spesifikasi. Terdapat juga hartanah lain yang memberikan faedah dalam pembuatan, pembungkusan, dan pemasangan. Satu atribut yang diingini ialah peningkatan dalam kecekapan loji. Untuk salutan berasaskan air ini bermakna pelepasan air yang lebih cepat dan rintangan menghalang yang lebih cepat. Satu lagi atribut yang diingini ialah meningkatkan kestabilan resin untuk menangkap/menggunakan semula salutan, dan pengurusan inventori mereka. Bagi pengguna akhir dan pemasang, atribut yang diingini ialah rintangan keruh yang lebih baik dan tiada tanda logam semasa pemasangan.
Artikel ini akan membincangkan perkembangan baharu dalam poliuretana boleh dirawat UV berasaskan air yang menawarkan kestabilan cat 50 °C yang lebih baik dalam salutan jernih serta berpigmen. Ia juga membincangkan cara resin ini menangani sifat aplikator salutan yang diingini dalam meningkatkan kelajuan talian melalui pelepasan air pantas, rintangan blok yang lebih baik dan rintangan pelarut di luar talian, yang meningkatkan kelajuan untuk operasi menyusun dan pembungkusan. Ini juga akan menambah baik kerosakan luar talian yang kadangkala berlaku. Artikel ini juga membincangkan penambahbaikan yang ditunjukkan dalam rintangan kotoran dan kimia yang penting kepada pemasang dan pemilik.
Latar belakang
Landskap industri salutan sentiasa berkembang. "Mesti ada" untuk hanya melepasi spesifikasi pada harga yang berpatutan bagi setiap mil yang digunakan adalah tidak mencukupi. Landskap untuk salutan yang digunakan kilang pada kabinet, kayu, lantai dan perabot berubah dengan cepat. Perumus yang membekalkan salutan kepada kilang diminta membuat salutan lebih selamat untuk digunakan oleh pekerja, membuang bahan yang membimbangkan, menggantikan VOC dengan air, malah menggunakan kurang karbon fosil dan lebih banyak bio karbon. Realitinya ialah sepanjang rantaian nilai, setiap pelanggan meminta lapisan untuk melakukan lebih daripada sekadar memenuhi spesifikasi.
Melihat peluang untuk mencipta lebih nilai untuk kilang, pasukan kami mula menyiasat di peringkat kilang cabaran yang dihadapi oleh aplikator ini. Selepas banyak temu bual kami mula mendengar beberapa tema biasa:
- Mengizinkan halangan menghalang matlamat pengembangan saya;
- Kos semakin meningkat dan belanjawan modal kami semakin berkurangan;
- Kos tenaga dan kakitangan semakin meningkat;
- Kehilangan pekerja berpengalaman;
- Matlamat SG&A korporat kami, serta pelanggan saya, perlu dipenuhi; dan
- Persaingan di luar negara.
Tema-tema ini membawa kepada pernyataan proposisi nilai yang mula bergema dengan aplikator poliuretana yang boleh dirawat UV berasaskan air, terutamanya dalam ruang pasaran kayu dan kabinet seperti: "pengeluar kayu dan kabinet sedang mencari penambahbaikan dalam kecekapan kilang" dan "pengilang. mahukan keupayaan untuk mengembangkan pengeluaran pada barisan pengeluaran yang lebih pendek dengan kerosakan kerja semula yang kurang disebabkan oleh salutan dengan sifat pelepasan air yang perlahan."
Jadual 1 menggambarkan bagaimana, bagi pengeluar bahan mentah salutan, penambahbaikan dalam sifat salutan dan sifat fizikal tertentu membawa kepada kecekapan yang boleh direalisasikan oleh pengguna akhir.
JADUAL 1 | Atribut dan faedah.
Dengan mereka bentuk PUD yang boleh dirawat UV dengan atribut tertentu seperti yang disenaraikan dalam Jadual 1, pengilang penggunaan akhir akan dapat menangani keperluan yang mereka ada dalam meningkatkan kecekapan loji. Ini akan membolehkan mereka menjadi lebih berdaya saing, dan berpotensi membolehkan mereka mengembangkan pengeluaran semasa.
Keputusan dan Perbincangan Eksperimen
Sejarah Penyerakan Poliuretana Boleh Diubati UV
Pada tahun 1990-an, penggunaan komersial penyebaran poliuretana anionik yang mengandungi kumpulan akrilat yang dilekatkan pada polimer mula digunakan dalam aplikasi industri.1 Kebanyakan aplikasi ini adalah dalam pembungkusan, dakwat dan salutan kayu. Rajah 1 menunjukkan struktur generik PUD yang boleh dirawat UV, menunjukkan cara bahan mentah salutan ini direka bentuk.
RAJAH 1 | Penyerakan poliuretana berfungsi akrilat generik.3
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, penyebaran poliuretana yang boleh dirawat UV (PUD yang boleh dirawat UV), terdiri daripada komponen biasa yang digunakan untuk membuat penyebaran poliuretana. Diisosianat alifatik bertindak balas dengan ester biasa, diol, kumpulan hidrofilisasi, dan pemanjang rantai yang digunakan untuk membuat penyebaran poliuretana.2 Perbezaannya ialah penambahan ester, epoksi, atau eter berfungsi akrilat yang digabungkan ke dalam langkah pra-polimer semasa membuat penyebaran . Pilihan bahan yang digunakan sebagai blok binaan, serta seni bina dan pemprosesan polimer, menentukan prestasi dan ciri pengeringan PUD. Pilihan dalam bahan mentah dan pemprosesan ini akan membawa kepada PUD yang boleh dirawat UV yang boleh menjadi bukan filem, serta yang membentuk filem.3 Jenis pembentukan filem, atau pengeringan, adalah subjek artikel ini.
Pembentukan filem, atau pengeringan seperti yang sering dipanggil, akan menghasilkan filem bercantum yang kering pada sentuhan sebelum pengawetan UV. Oleh kerana aplikator ingin mengehadkan pencemaran bawaan udara pada salutan akibat zarah, serta keperluan untuk kelajuan dalam proses pengeluarannya, ini sering dikeringkan di dalam ketuhar sebagai sebahagian daripada proses berterusan sebelum pengawetan UV. Rajah 2 menunjukkan proses pengeringan dan pengawetan biasa bagi PUD yang boleh dirawat dengan UV.
RAJAH 2 | Proses untuk menyembuhkan PUD yang boleh dirawat UV.
Kaedah aplikasi yang digunakan biasanya semburan. Walau bagaimanapun, pisau di atas roll dan juga kot banjir telah digunakan. Sebaik sahaja digunakan, salutan biasanya akan melalui proses empat langkah sebelum ia dikendalikan semula.
1.Denyar: Ini boleh dilakukan di bilik atau suhu tinggi selama beberapa saat hingga beberapa minit.
2. Kering dalam ketuhar: Di sinilah air dan pelarut bersama dialih keluar dari salutan. Langkah ini adalah kritikal dan biasanya menggunakan paling banyak masa dalam sesuatu proses. Langkah ini biasanya pada>140 °F dan berlangsung sehingga 8 minit. Ketuhar pengeringan berbilang zon juga boleh digunakan.
- Lampu IR dan pergerakan udara: Pemasangan lampu IR dan kipas pergerakan udara akan mempercepatkan kilat air dengan lebih pantas.
3.UV penawar.
4. Sejuk: Setelah sembuh, salutan perlu dipulihkan untuk beberapa masa untuk mencapai rintangan menyekat. Langkah ini mungkin mengambil masa selama 10 minit sebelum rintangan menyekat dicapai
Eksperimen
Kajian ini membandingkan dua PUD boleh dirawat UV (WB UV), yang kini digunakan dalam pasaran kabinet dan kayu, dengan pembangunan baharu kami, PUD # 65215A. Dalam kajian ini kami membandingkan Standard #1 dan Standard #2 dengan PUD #65215A dalam pengeringan, penyekatan dan rintangan kimia. Kami juga menilai kestabilan pH dan kestabilan kelikatan, yang boleh menjadi kritikal apabila mempertimbangkan penggunaan semula semburan berlebihan dan jangka hayat. Ditunjukkan di bawah dalam Jadual 2 adalah sifat fizikal bagi setiap resin yang digunakan dalam kajian ini. Ketiga-tiga sistem telah dirumuskan kepada tahap photoinitiator, VOC, dan tahap pepejal yang serupa. Ketiga-tiga resin telah dirumus dengan 3% pelarut bersama.
JADUAL 2 | Sifat resin PUD.
Kami diberitahu dalam temu bual kami bahawa kebanyakan salutan WB-UV dalam pasaran kayu dan kabinet kering pada barisan pengeluaran, yang mengambil masa antara 5-8 minit sebelum rawatan UV. Sebaliknya, garis UV (SB-UV) berasaskan pelarut kering dalam 3-5 minit. Di samping itu, untuk pasaran ini, salutan biasanya digunakan 4-5 mil basah. Kelemahan utama untuk salutan tahan UV bawaan air apabila dibandingkan dengan alternatif berasaskan pelarut boleh sembuh UV ialah masa yang diperlukan untuk memancarkan air pada saluran pengeluaran.4 Kecacatan filem seperti tompok putih akan berlaku jika air tidak dipancarkan dengan betul dari salutan sebelum penawar UV. Ini juga boleh berlaku jika ketebalan filem basah terlalu tinggi. Tompok putih ini terhasil apabila air terperangkap di dalam filem semasa penawar UV.5
Untuk kajian ini kami memilih jadual pengawetan yang serupa dengan yang akan digunakan pada garisan berasaskan pelarut yang boleh dirawat UV. Rajah 3 menunjukkan jadual aplikasi, pengeringan, pengawetan dan pembungkusan kami yang digunakan untuk kajian kami. Jadual pengeringan ini mewakili antara 50% hingga 60% peningkatan dalam kelajuan talian keseluruhan berbanding standard pasaran semasa dalam aplikasi kayu dan kabinet.
RAJAH 3 | Jadual penggunaan, pengeringan, pengawetan dan pembungkusan.
Berikut adalah syarat aplikasi dan pengawetan yang kami gunakan untuk kajian kami:
●Semburkan sapuan pada venir maple dengan lapisan bawah hitam.
●Denyar suhu bilik 30 saat.
●140 °F pengeringan ketuhar selama 2.5 minit (ketuhar perolakan).
●Penyembuhan UV – keamatan kira-kira 800 mJ/cm2.
- Salutan jernih diawet menggunakan lampu Hg.
- Salutan berpigmen telah diawet menggunakan kombinasi lampu Hg/Ga.
●1 minit menyejukkan badan sebelum disusun.
Untuk kajian kami, kami juga menyembur tiga ketebalan filem basah yang berbeza untuk melihat sama ada kelebihan lain seperti lapisan yang lebih sedikit juga akan direalisasikan. 4 juta basah adalah tipikal untuk WB UV. Untuk kajian ini kami juga memasukkan aplikasi salutan basah 6 dan 8 mil.
Hasil Penyembuhan
Standard #1, salutan jernih berkilat tinggi, keputusan ditunjukkan dalam Rajah 4. Salutan jernih UV WB telah digunakan pada papan gentian padat sederhana (MDF) yang sebelum ini disalut dengan lapisan bawah hitam dan diawet mengikut jadual yang ditunjukkan dalam Rajah 3. Pada 4 mil basah salutan pas. Walau bagaimanapun, pada penggunaan basah 6 dan 8 mil salutan retak, dan 8 mil mudah dikeluarkan kerana pelepasan air yang lemah sebelum pengawetan UV.
RAJAH 4 | Standard #1.
Keputusan yang sama juga dilihat dalam Standard #2, ditunjukkan dalam Rajah 5.
RAJAH 5 | Standard #2.
Ditunjukkan dalam Rajah 6, menggunakan jadual pengawetan yang sama seperti dalam Rajah 3, PUD #65215A menunjukkan peningkatan yang luar biasa dalam pelepasan/pengeringan air. Pada ketebalan filem basah 8 mil, retakan sedikit diperhatikan pada pinggir bawah sampel.
RAJAH 6 | PUD #65215A.
Ujian tambahan PUD# 65215A dalam salutan jernih berkilat rendah dan salutan berpigmen pada MDF yang sama dengan lapisan bawah hitam telah dinilai untuk menilai ciri pelepasan air dalam formulasi salutan tipikal yang lain. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7, formulasi berkilat rendah pada aplikasi basah 5 dan 7 mils mengeluarkan air dan membentuk filem yang baik. Walau bagaimanapun, pada 10 mil basah, ia terlalu tebal untuk melepaskan air di bawah jadual pengeringan dan pengawetan dalam Rajah 3.
RAJAH 7 | PUD berkilat rendah #65215A.
Dalam formula berpigmen putih, PUD #65215A berprestasi baik dalam jadual pengeringan dan pengawetan yang sama yang diterangkan dalam Rajah 3, kecuali apabila digunakan pada 8 mil basah. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8, filem itu retak pada 8 mil kerana pelepasan air yang lemah. Secara keseluruhan dalam formulasi yang jelas, berkilat rendah dan berpigmen, PUD# 65215A berprestasi baik dalam pembentukan filem dan pengeringan apabila digunakan sehingga 7 mil basah dan diawet pada jadual pengeringan dan pengawetan dipercepat yang diterangkan dalam Rajah 3.
RAJAH 8 | PUD berpigmen #65215A.
Keputusan Menyekat
Rintangan menyekat ialah keupayaan salutan untuk tidak melekat pada artikel bersalut lain apabila disusun. Dalam pembuatan ini selalunya menjadi hambatan jika ia mengambil masa untuk salutan sembuh untuk mencapai rintangan blok. Untuk kajian ini, formulasi berpigmen Standard #1 dan PUD #65215A telah digunakan pada kaca pada 5 mil basah menggunakan bar pengeluaran. Ini masing-masing diawetkan mengikut jadual pengawetan dalam Rajah 3. Dua panel kaca bersalut diawet pada masa yang sama - 4 minit selepas pengawetan panel diapit bersama, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 9. Mereka kekal diapit bersama pada suhu bilik selama 24 jam . Sekiranya panel mudah dipisahkan tanpa kesan atau kerosakan pada panel bersalut maka ujian itu dianggap lulus.
Rajah 10 menggambarkan rintangan menyekat yang lebih baik bagi PUD# 65215A. Walaupun kedua-dua Standard #1 dan PUD #65215A mencapai pemulihan penuh dalam ujian sebelumnya, hanya PUD #65215A menunjukkan pelepasan dan penyembuhan air yang mencukupi untuk mencapai rintangan menghalang.
RAJAH 9 | Ilustrasi ujian rintangan menyekat.
RAJAH 10 | Rintangan menyekat Standard #1, diikuti oleh PUD #65215A.
Hasil Campuran Akrilik
Pengeluar salutan sering menggabungkan resin WB UV-curable dengan akrilik untuk mengurangkan kos. Untuk kajian kami, kami juga melihat pada pengadunan PUD#65215A dengan NeoCryl® XK-12, akrilik berasaskan air, sering digunakan sebagai rakan pengadun untuk PUD berasaskan air yang boleh dirawat UV dalam pasaran kayu dan kabinet. Untuk pasaran ini, ujian noda KCMA dianggap sebagai standard. Bergantung pada aplikasi penggunaan akhir, sesetengah bahan kimia akan menjadi lebih penting daripada yang lain untuk pengilang artikel bersalut. Penilaian 5 adalah yang terbaik dan penilaian 1 adalah yang paling teruk.
Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 3, PUD #65215A menunjukkan prestasi yang sangat baik dalam ujian pewarnaan KCMA sebagai jernih berkilat tinggi, jernih berkilat rendah dan sebagai salutan berpigmen. Walaupun apabila diadun 1:1 dengan akrilik, ujian noda KCMA tidak terjejas secara drastik. Walaupun dalam pewarnaan dengan agen seperti mustard, salutan pulih ke tahap yang boleh diterima selepas 24 jam.
JADUAL 3 | Rintangan kimia dan noda (penarafan 5 adalah yang terbaik).
Sebagai tambahan kepada ujian pewarnaan KCMA, pengeluar juga akan menguji untuk menyembuhkan serta-merta selepas pengawetan UV di luar talian. Selalunya kesan pengadunan akrilik akan diperhatikan serta-merta dari garis pengawetan dalam ujian ini. Jangkaan adalah untuk tidak mempunyai penembusan salutan selepas 20 sapuan berganda isopropil alkohol (20 IPA dr). Sampel diuji 1 minit selepas penawar UV. Dalam ujian kami, kami melihat bahawa campuran 1:1 PUD# 65215A dengan akrilik tidak lulus ujian ini. Walau bagaimanapun, kami melihat bahawa PUD #65215A boleh diadun dengan 25% NeoCryl XK-12 akrilik dan masih lulus ujian 20 IPA dr (NeoCryl ialah tanda dagangan berdaftar kumpulan Covestro).
RAJAH 11 | 20 sapuan berganda IPA, 1 minit selepas penawar UV.
Kestabilan Resin
Kestabilan PUD #65215A juga telah diuji. Formulasi dianggap stabil jika selepas 4 minggu pada 40 °C, pH tidak turun di bawah 7 dan kelikatan kekal stabil jika dibandingkan dengan awal. Untuk ujian kami, kami memutuskan untuk meletakkan sampel pada keadaan yang lebih keras sehingga 6 minggu pada 50 °C. Pada keadaan ini Standard #1 dan #2 tidak stabil.
Untuk ujian kami, kami melihat pada jernih berkilat tinggi, jernih berkilat rendah, serta formulasi berpigmen berkilat rendah yang digunakan dalam kajian ini. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 12, kestabilan pH bagi ketiga-tiga formulasi kekal stabil dan melebihi ambang pH 7.0. Rajah 13 menggambarkan perubahan kelikatan minimum selepas 6 minggu pada 50 °C.
RAJAH 12 | Kestabilan pH PUD yang dirumus #65215A.
RAJAH 13 | Kestabilan kelikatan PUD dirumus #65215A.
Ujian lain yang menunjukkan prestasi kestabilan PUD #65215A adalah untuk menguji sekali lagi rintangan noda KCMA bagi formulasi salutan yang telah berumur selama 6 minggu pada 50 °C, dan membandingkannya dengan rintangan noda KCMA awalnya. Salutan yang tidak menunjukkan kestabilan yang baik akan melihat penurunan dalam prestasi pewarnaan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 14, PUD# 65215A mengekalkan tahap prestasi yang sama seperti yang dilakukan dalam ujian rintangan kimia/noda awal salutan berpigmen yang ditunjukkan dalam Jadual 3.
RAJAH 14 | Panel ujian kimia untuk PUD berpigmen #65215A.
Kesimpulan
Bagi aplikator salutan berasaskan air yang boleh dirawat UV, PUD #65215A akan membolehkan mereka memenuhi piawaian prestasi semasa dalam pasaran kayu dan kabinet, dan sebagai tambahan, akan membolehkan proses salutan melihat peningkatan kelajuan talian kepada lebih daripada 50 -60% berbanding salutan berasaskan air yang boleh dirawat UV standard semasa. Bagi aplikator ini mungkin bermakna:
●Pengeluaran lebih pantas;
●Peningkatan ketebalan filem mengurangkan keperluan untuk lapisan tambahan;
●Garis pengeringan yang lebih pendek;
●Penjimatan tenaga kerana keperluan pengeringan yang berkurangan;
●Kurang sekerap kerana rintangan menyekat yang pantas;
●Mengurangkan sisa salutan kerana kestabilan resin.
Dengan VOC kurang daripada 100 g/L, pengilang juga lebih mampu memenuhi sasaran VOC mereka. Bagi pengeluar yang mungkin mengalami kebimbangan pengembangan kerana isu permit, PUD keluaran air pantas #65215A akan membolehkan mereka memenuhi kewajipan kawal selia mereka dengan lebih mudah tanpa pengorbanan prestasi.
Pada permulaan artikel ini, kami memetik daripada temu bual kami bahawa aplikator bahan boleh dirawat UV berasaskan pelarut biasanya akan mengeringkan dan menyembuhkan salutan dalam proses yang mengambil masa antara 3-5 minit. Kami telah menunjukkan dalam kajian ini bahawa mengikut proses yang ditunjukkan dalam Rajah 3, PUD #65215A akan menyembuhkan sehingga 7 mil ketebalan filem basah dalam masa 4 minit dengan suhu ketuhar 140 °C. Ini berada dalam tetingkap kebanyakan salutan boleh dirawat UV berasaskan pelarut. PUD #65215A berkemungkinan membolehkan aplikator semasa bagi bahan boleh dirawat UV berasaskan pelarut bertukar kepada bahan boleh dirawat UV berasaskan air dengan sedikit perubahan pada garis salutannya.
Bagi pengeluar yang mempertimbangkan pengembangan pengeluaran, salutan berdasarkan PUD #65215A akan membolehkan mereka:
●Jimat wang melalui penggunaan garis salutan berasaskan air yang lebih pendek;
●Mempunyai jejak garis salutan yang lebih kecil di kemudahan;
●Mempunyai impak yang berkurangan ke atas permit VOC semasa;
●Realisasikan penjimatan tenaga kerana keperluan pengeringan yang berkurangan.
Kesimpulannya, PUD #65215A akan membantu meningkatkan kecekapan pembuatan garis salutan boleh dirawat UV melalui prestasi sifat fizikal yang tinggi dan ciri-ciri pelepasan air yang cepat bagi resin apabila dikeringkan pada 140 °C.
Masa siaran: 14 Ogos 2024
