Lapisan UV-curable kinerja dhuwur wis digunakake ing pabrik lantai, perabotan, lan lemari sajrone pirang-pirang taun. Sajrone wektu iki, lapisan UV-curable 100% padat lan berbasis pelarut wis dadi teknologi dominan ing pasar. Ing taun-taun pungkasan, teknologi lapisan UV-curable berbasis banyu wis berkembang. Resin UV-curable berbasis banyu wis kabukten dadi alat sing migunani kanggo produsen amarga macem-macem alasan, kalebu ngliwati pewarnaan KCMA, uji tahan kimia, lan nyuda VOC. Supaya teknologi iki terus berkembang ing pasar iki, sawetara pendorong wis diidentifikasi minangka area utama sing kudu ditindakake perbaikan. Iki bakal nggawa resin UV-curable berbasis banyu ngluwihi mung duwe "kudu diduweni" sing diduweni umume resin. Dheweke bakal miwiti nambah sifat sing terkenal ing lapisan, nggawa nilai kanggo saben posisi ing sadawane rantai nilai saka formulator lapisan nganti aplikator pabrik nganti installer lan, pungkasane, kanggo pemilik.
Produsen, utamane saiki, kepengin lapisan sing ora mung lulus spesifikasi. Ana uga sifat liyane sing menehi keuntungan ing manufaktur, pengepakan, lan instalasi. Salah sawijining atribut sing dikarepake yaiku peningkatan efisiensi pabrik. Kanggo lapisan berbasis banyu, iki tegese pelepasan banyu sing luwih cepet lan resistensi pamblokiran sing luwih cepet. Atribut liyane sing dikarepake yaiku ningkatake stabilitas resin kanggo nangkep/nggunakake maneh lapisan, lan manajemen inventaris. Kanggo pangguna pungkasan lan installer, atribut sing dikarepake yaiku resistensi goresan sing luwih apik lan ora ana tandha logam sajrone instalasi.
Artikel iki bakal ngrembug babagan perkembangan anyar ing poliuretan sing bisa dikeringake nganggo UV berbasis banyu sing nawakake stabilitas cat 50 °C sing luwih apik ing lapisan sing bening lan uga berpigmen. Artikel iki uga bakal ngrembug babagan kepiye resin iki ngatasi atribut sing dikarepake saka aplikator lapisan kanggo nambah kecepatan saluran liwat pelepasan banyu sing cepet, resistensi blok sing luwih apik, lan resistensi pelarut ing njaba saluran, sing nambah kecepatan kanggo operasi susun lan pengepakan. Iki uga bakal nambah kerusakan ing njaba saluran sing kadhangkala kedadeyan. Artikel iki uga bakal ngrembug babagan perbaikan sing dituduhake ing resistensi noda lan kimia sing penting kanggo installer lan pemilik.
Latar mburi
Lanskap industri pelapisan terus berkembang. "Kudu diduweni" mung ngliwati spesifikasi kanthi rega sing cukup saben mil sing ditrapake ora cukup. Lanskap kanggo pelapisan sing ditrapake pabrik kanggo lemari, sambungan kayu, lantai, lan perabotan cepet owah. Formulator sing nyedhiyakake pelapisan menyang pabrik dijaluk nggawe pelapisan luwih aman kanggo karyawan, mbusak zat sing mbebayani, ngganti VOC nganggo banyu, lan malah nggunakake karbon fosil sing luwih sithik lan biokarbon sing luwih akeh. Kasunyatane yaiku ing sadawane rantai nilai, saben pelanggan njaluk pelapisan supaya nindakake luwih saka mung memenuhi spesifikasi.
Ndeleng kesempatan kanggo nggawe luwih akeh nilai kanggo pabrik, tim kita wiwit nyelidiki ing tingkat pabrik babagan tantangan sing diadhepi para aplikator iki. Sawise akeh wawancara, kita wiwit krungu sawetara tema umum:
- Ngidini alangan ngalangi tujuan ekspansi kula;
- Biaya saya mundhak lan anggaran modal kita saya suda;
- Biaya energi lan personel saya mundhak;
- Kelangan karyawan sing berpengalaman;
- Target SG&A perusahaan kita, uga target pelangganku, kudu digayuh; lan
- Kompetisi ing luar negeri.
Tema-tema iki nyebabake pernyataan proposisi nilai sing wiwit disenengi para aplikator poliuretan sing bisa dikeringake nganggo UV berbasis banyu, utamane ing ruang pasar sambungan kayu lan lemari kayata: "produsen sambungan kayu lan lemari nggoleki perbaikan efisiensi pabrik" lan "produsen pengin kemampuan kanggo ngembangake produksi ing jalur produksi sing luwih cendhek kanthi kerusakan pengerjaan ulang sing luwih sithik amarga lapisan kanthi sifat ngeculake banyu sing alon."
Tabel 1 nggambarake kepiye, kanggo produsen bahan baku pelapis, peningkatan atribut lan sifat fisik pelapis tartamtu nyebabake efisiensi sing bisa digayuh dening pangguna pungkasan.
TABEL 1 | Atribut lan keuntungan.
Kanthi ngrancang PUD sing bisa diolah nganggo UV kanthi atribut tartamtu kaya sing kacathet ing Tabel 1, produsen panggunaan pungkasan bakal bisa ngatasi kabutuhan sing dibutuhake kanggo ningkatake efisiensi pabrik. Iki bakal ngidini dheweke luwih kompetitif, lan duweni potensi ngidini dheweke ngembangake produksi saiki.
Asil lan Diskusi Eksperimen
Sejarah Dispersi Poliuretan sing Bisa Diobati UV
Ing taun 1990-an, panggunaan komersial dispersi poliuretan anionik sing ngemot gugus akrilat sing nempel ing polimer wiwit digunakake ing aplikasi industri.1 Akeh aplikasi kasebut ana ing kemasan, tinta, lan lapisan kayu. Gambar 1 nuduhake struktur umum PUD sing bisa dikeringake UV, sing nuduhake kepiye bahan mentah lapisan iki dirancang.
GAMBAR 1 | Dispersi poliuretan fungsional akrilat generik.3
Kaya sing dituduhake ing Gambar 1, dispersi poliuretan sing bisa dikeringake nganggo UV (PUD sing bisa dikeringake nganggo UV), digawe saka komponen khas sing digunakake kanggo nggawe dispersi poliuretan. Diisosianat alifatik direaksikake karo ester, diol, gugus hidrofilisasi, lan pemanjang rantai khas sing digunakake kanggo nggawe dispersi poliuretan.2 Bedane yaiku tambahan ester fungsional akrilat, epoksi, utawa eter sing digabungake menyang langkah pra-polimer nalika nggawe dispersi. Pilihan bahan sing digunakake minangka blok bangunan, uga arsitektur lan pangolahan polimer, nemtokake kinerja lan karakteristik pangatusan PUD. Pilihan bahan mentah lan pangolahan iki bakal nyebabake PUD sing bisa dikeringake nganggo UV sing bisa dadi non-film, uga sing dadi film.3 Pembentukan film, utawa jinis pangatusan, minangka subyek artikel iki.
Pembentukan film, utawa diarani pangatusan, bakal ngasilake film sing nyawiji sing garing nalika didemek sadurunge dikeringake nganggo sinar UV. Amarga aplikator pengin mbatesi kontaminasi udara ing lapisan amarga partikulat, uga kabutuhan kecepatan ing proses produksi, iki asring dikeringake ing oven minangka bagean saka proses terus-terusan sadurunge dikeringake nganggo sinar UV. Gambar 2 nuduhake proses pangatusan lan pangatusan khas PUD sing bisa dikeringake nganggo sinar UV.
GAMBAR 2 | Proses kanggo ngobati PUD sing bisa diobati nganggo UV.
Cara aplikasi sing digunakake biasane semprot. Nanging, wis digunakake knife over roll lan malah flood coat. Sawise ditrapake, lapisan biasane bakal ngliwati proses patang langkah sadurunge ditangani maneh.
1. Lampu kilat: Iki bisa ditindakake ing suhu ruangan utawa suhu sing dhuwur sajrone sawetara detik nganti sawetara menit.
2. Pangering nganggo oven: Iki panggonane banyu lan pelarut liyane metu saka lapisan. Langkah iki penting banget lan biasane ngentekake wektu paling akeh sajrone proses. Langkah iki biasane ing suhu >140 °F lan tahan nganti 8 menit. Oven pangering multi-zona uga bisa digunakake.
- Lampu IR lan gerakan udara: Pemasangan lampu IR lan kipas gerakan udara bakal nyepetake kilatan banyu luwih cepet.
3. Pangobatan UV.
4. Adhem: Sawise garing, lapisan kasebut kudu garing sawetara wektu kanggo entuk resistensi pamblokiran. Langkah iki bisa uga mbutuhake wektu nganti 10 menit sadurunge resistensi pamblokiran bisa digayuh.
Eksperimental
Panliten iki mbandhingake rong PUD sing bisa diobati nganggo UV (WB UV), sing saiki digunakake ing pasar kabinet lan sambungan kayu, karo pangembangan anyar kita, PUD # 65215A. Ing panliten iki, kita mbandhingake Standar #1 lan Standar #2 karo PUD #65215A ing babagan pangatusan, pamblokiran, lan resistensi kimia. Kita uga ngevaluasi stabilitas pH lan stabilitas viskositas, sing bisa dadi penting nalika nimbang panggunaan maneh overspray lan umur simpan. Ing ngisor iki ing Tabel 2, sifat fisik saben resin sing digunakake ing panliten iki dituduhake. Kabeh telung sistem diformulasikake kanthi tingkat photoinitiator, VOC, lan tingkat padatan sing padha. Kabeh telung resin diformulasikake nganggo co-solvent 3%.
TABEL 2 | Sifat-sifat resin PUD.
Ing wawancara, kita dikandhani yen umume lapisan WB-UV ing pasar sambungan kayu lan lemari garing ing jalur produksi, sing mbutuhake wektu antara 5-8 menit sadurunge perawatan UV. Kosok baline, jalur UV berbasis pelarut (SB-UV) garing sajrone 3-5 menit. Kajaba iku, kanggo pasar iki, lapisan biasane ditrapake 4-5 mil banyu. Kekurangan utama kanggo lapisan sing bisa dirawat UV sing ditularake banyu nalika dibandhingake karo alternatif berbasis pelarut sing bisa dirawat UV yaiku wektu sing dibutuhake kanggo nyiram banyu ing jalur produksi.4 Cacat film kayata bercak putih bakal kedadeyan yen banyu durung disiram kanthi bener saka lapisan sadurunge perawatan UV. Iki uga bisa kedadeyan yen kekandelan film teles kakehan. Titik putih iki digawe nalika banyu kejebak ing njero film sajrone perawatan UV.5
Kanggo panliten iki, kita milih jadwal pangering sing padha karo sing bakal digunakake ing jalur adhedhasar pelarut sing bisa diobati UV. Gambar 3 nuduhake jadwal aplikasi, pangeringan, pangering, lan pengemasan sing digunakake kanggo panliten iki. Jadwal pangeringan iki nggambarake peningkatan kecepatan jalur sakabèhé antara 50% nganti 60% tinimbang standar pasar saiki ing aplikasi sambungan kayu lan lemari.
GAMBAR 3 | Jadwal aplikasi, pengeringan, pengeringan, dan pengemasan.
Ing ngisor iki minangka kondisi aplikasi lan perawatan sing digunakake kanggo panliten iki:
●Semprotake ing ndhuwur veneer maple nganggo lapisan dasar ireng.
●Lampu kilat suhu ruangan 30 detik.
●Pangeringake ing oven 140 °F suwene 2,5 menit (oven konveksi).
●Pangolahan UV – intensitas udakara 800 mJ/cm2.
- Lapisan bening dikuatake nganggo lampu Hg.
- Lapisan pigmen diolah nganggo lampu kombinasi Hg/Ga.
●Adhemke 1 menit sadurunge ditumpuk.
Kanggo panliten kita, kita uga nyemprotake telung kekandelan film teles sing beda kanggo ndeleng apa kaluwihan liyane kayata lapisan sing luwih sithik uga bakal diwujudake. 4 mil teles minangka khas kanggo WB UV. Kanggo panliten iki, kita uga kalebu aplikasi lapisan teles 6 lan 8 mil.
Asil Pangolahan
Standar #1, lapisan bening mengkilap dhuwur, asilé dituduhake ing Gambar 4. Lapisan bening UV WB ditrapake ing papan serat medium-padhet (MDF) sing sadurunge dilapisi nganggo lapisan dasar ireng lan dikeringake miturut jadwal sing dituduhake ing Gambar 3. Ing 4 mil udan, lapisan kasebut bakal ilang. Nanging, ing aplikasi 6 lan 8 mil udan, lapisan kasebut retak, lan 8 mil gampang dicopot amarga pelepasan banyu sing kurang apik sadurunge dikeringake nganggo UV.
GAMBAR 4 | Standar #1.
Asil sing padha uga katon ing Standar #2, sing dituduhake ing Gambar 5.
GAMBAR 5 | Standar #2.
Kaya sing dituduhake ing Gambar 6, nggunakake jadwal pangeringan sing padha karo ing Gambar 3, PUD #65215A nduduhake peningkatan sing luar biasa ing pelepasan/pangeringan banyu. Ing kekandelan film teles 8 mil, retakan tipis diamati ing pinggir ngisor sampel.
GAMBAR 6 | PUD #65215A.
Pengujian tambahan PUD# 65215A ing lapisan bening low-gloss lan lapisan pigmen ing MDF sing padha nganggo lapisan dasar ireng dievaluasi kanggo ngevaluasi karakteristik pelepasan banyu ing formulasi lapisan khas liyane. Kaya sing dituduhake ing Gambar 7, formulasi low-gloss ing aplikasi teles 5 lan 7 mil ngeculake banyu lan mbentuk film sing apik. Nanging, ing 10 mil teles, banyu kasebut kekandelan banget kanggo ngeculake banyu miturut jadwal pangatusan lan pangubaran ing Gambar 3.
GAMBAR 7 | PUD endhek mengkilap #65215A.
Ing formula berpigmen putih, PUD #65215A nduweni kinerja apik ing jadwal pangatusan lan pangurangan sing padha sing diterangake ing Gambar 3, kajaba nalika ditrapake ing 8 mil teles. Kaya sing dituduhake ing Gambar 8, film retak ing 8 mil amarga pelepasan banyu sing kurang. Sakabèhé ing formulasi sing bening, kurang kilap, lan berpigmen, PUD# 65215A nduweni kinerja apik ing formasi film lan pangatusan nalika ditrapake nganti 7 mil teles lan pangurangan ing jadwal pangatusan lan pangurangan sing dipercepat sing diterangake ing Gambar 3.
GAMBAR 8 | PUD Pigmen #65215A.
Asil Pemblokiran
Resistensi pamblokiran yaiku kemampuan lapisan kanggo ora nempel ing barang sing dilapisi liyane nalika ditumpuk. Ing manufaktur, iki asring dadi hambatan yen butuh wektu kanggo lapisan sing wis diawetake kanggo entuk resistensi blok. Kanggo panliten iki, formulasi pigmen Standar #1 lan PUD #65215A ditrapake ing kaca kanthi 5 mil basah nggunakake batang penarik. Iki saben-saben diawetake miturut jadwal pengawetan ing Gambar 3. Rong panel kaca sing dilapisi diawetake bebarengan - 4 menit sawise diawetake, panel dijepit bebarengan, kaya sing dituduhake ing Gambar 9. Panel kasebut tetep dijepit bebarengan ing suhu kamar sajrone 24 jam. Yen panel kasebut gampang dipisahake tanpa jejak utawa kerusakan ing panel sing dilapisi, mula tes kasebut dianggep lulus.
Gambar 10 nggambarake peningkatan resistensi pamblokiran PUD# 65215A. Sanajan Standar #1 lan PUD #65215A entuk perawatan lengkap ing tes sadurunge, mung PUD #65215A sing nuduhake pelepasan banyu lan perawatan sing cukup kanggo entuk resistensi pamblokiran.
GAMBAR 9 | Ilustrasi uji resistensi pemblokiran.
GAMBAR 10 | Resistensi pamblokiran saka Standar #1, banjur PUD #65215A.
Asil Campuran Akrilik
Produsen lapisan asring nyampur resin WB sing bisa dikeringake nganggo UV karo akrilik kanggo ngirit biaya. Kanggo panliten kita, kita uga nyinaoni babagan nyampur PUD#65215A karo NeoCryl® XK-12, akrilik berbasis banyu, sing asring digunakake minangka mitra campuran kanggo PUD berbasis banyu sing bisa dikeringake nganggo UV ing pasar sambungan kayu lan lemari. Kanggo pasar iki, uji pewarnaan KCMA dianggep minangka standar. Gumantung saka aplikasi panggunaan pungkasan, sawetara bahan kimia bakal dadi luwih penting tinimbang liyane kanggo produsen artikel sing dilapisi. Rating 5 minangka sing paling apik lan rating 1 minangka sing paling awon.
Kaya sing dituduhake ing Tabel 3, PUD #65215A nduweni kinerja sing apik banget ing uji pewarnaan KCMA minangka lapisan bening high-gloss, low-gloss, lan minangka lapisan berpigmen. Sanajan dicampur 1:1 karo akrilik, uji pewarnaan KCMA ora kena pengaruh banget. Sanajan diwarnai nganggo agen kayata mustar, lapisan kasebut pulih menyang tingkat sing bisa ditampa sawise 24 jam.
TABEL 3 | Resistensi kimia lan noda (rating 5 paling apik).
Saliyané uji pewarnaan KCMA, pabrikan uga bakal nguji kanggo garing langsung sawisé garing saka garis UV. Asring efek saka campuran akrilik bakal langsung dideleng saka garis curing ing uji iki. Pangarep-arepé yaiku ora ana terobosan lapisan sawisé 20 gosokan ganda alkohol isopropil (20 IPA dr). Sampel dites 1 menit sawisé garing saka UV. Ing uji coba kita, kita weruh manawa campuran 1:1 PUD# 65215A karo akrilik ora lulus uji iki. Nanging, kita weruh manawa PUD #65215A bisa dicampur karo akrilik NeoCryl XK-12 25% lan isih lulus uji 20 IPA dr (NeoCryl minangka merek dagang terdaftar saka grup Covestro).
GAMBAR 11 | 20 IPA gosok kaping pindho, 1 menit sawise perawatan UV.
Stabilitas Resin
Stabilitas PUD #65215A uga diuji. Formulasi dianggep stabil ing rak yen sawise 4 minggu ing suhu 40 °C, pH ora mudhun ing ngisor 7 lan viskositas tetep stabil dibandhingake karo awal. Kanggo pengujian, kita mutusake kanggo menehi sampel kondisi sing luwih atos nganti 6 minggu ing suhu 50 °C. Ing kondisi kasebut, Standar #1 lan #2 ora stabil.
Kanggo uji coba, kita nyinaoni formulasi high-gloss clear, low-gloss clear, uga formulasi pigmen low-gloss sing digunakake ing panliten iki. Kaya sing dituduhake ing Gambar 12, stabilitas pH saka kabeh telung formulasi tetep stabil lan ndhuwur ambang pH 7,0. Gambar 13 nggambarake owah-owahan viskositas minimal sawise 6 minggu ing suhu 50 °C.
GAMBAR 12 | stabilitas pH saka PUD #65215A sing wis diformulasikake.
GAMBAR 13 | Stabilitas viskositas PUD #65215A sing diformulasikake.
Tes liyane sing nduduhake kinerja stabilitas PUD #65215A yaiku nguji maneh resistensi pewarnaan KCMA saka formulasi lapisan sing wis diwasa sajrone 6 minggu ing suhu 50 °C, lan mbandhingake karo resistensi pewarnaan KCMA awal. Lapisan sing ora nuduhake stabilitas sing apik bakal ngalami penurunan kinerja pewarnaan. Kaya sing dituduhake ing Gambar 14, PUD# 65215A njaga tingkat kinerja sing padha karo ing uji resistensi kimia/noda awal saka lapisan pigmen sing dituduhake ing Tabel 3.
GAMBAR 14 | Panel uji kimia kanggo PUD berpigmen #65215A.
Dudutan
Kanggo aplikator lapisan berbasis banyu sing bisa dikeringake UV, PUD #65215A bakal ngidini supaya bisa memenuhi standar kinerja saiki ing pasar sambungan kayu, kayu, lan kabinet, lan saliyane iku, bakal ngidini proses pelapisan ndeleng peningkatan kecepatan garis nganti luwih saka 50-60% tinimbang standar lapisan berbasis banyu sing bisa dikeringake UV saiki. Kanggo aplikator iki bisa uga tegese:
●Produksi luwih cepet;
●Kekandelan film sing tambah akeh nyuda kebutuhan lapisan tambahan;
●Garis pangatusan sing luwih cendhek;
●Ngirit energi amarga kabutuhan pangatusan sing luwih sithik;
●Kurang sisa amarga tahan banting sing cepet;
●Ngurangi limbah lapisan amarga stabilitas resin.
Kanthi VOC kurang saka 100 g/L, produsen uga luwih bisa memenuhi target VOC. Kanggo produsen sing bisa uga duwe kuwatir babagan ekspansi amarga masalah ijin, PUD #65215A sing cepet-rilis banyu bakal ngidini dheweke luwih gampang memenuhi kewajiban peraturan tanpa ngorbanake kinerja.
Ing wiwitan artikel iki, kita nyebutake saka wawancara yen aplikator bahan sing bisa dikeringake nganggo UV berbasis pelarut biasane bakal ngeringake lan ngeringake lapisan sajrone proses sing mbutuhake wektu antara 3-5 menit. Kita wis nduduhake ing panliten iki yen miturut proses sing dituduhake ing Gambar 3, PUD #65215A bakal ngeringake nganti 7 mil kekandelan film teles sajrone 4 menit kanthi suhu oven 140 °C. Iki wis cukup kanggo umume lapisan sing bisa dikeringake nganggo UV berbasis pelarut. PUD #65215A bisa ngaktifake aplikator saiki saka bahan sing bisa dikeringake nganggo UV berbasis pelarut kanggo ngalih menyang bahan sing bisa dikeringake nganggo UV berbasis banyu kanthi owah-owahan cilik ing lini lapisane.
Kanggo produsen sing lagi nimbang ekspansi produksi, lapisan adhedhasar PUD #65215A bakal ngaktifake dheweke kanggo:
●Ngirit dhuwit kanthi nggunakake garis lapisan berbasis banyu sing luwih cendhek;
●Nduweni jejak garis lapisan sing luwih cilik ing fasilitas kasebut;
●Nduweni dampak sing luwih sithik marang ijin VOC sing saiki;
●Ngentukake panghematan energi amarga kabutuhan pangatusan sing luwih murah.
Kesimpulane, PUD #65215A bakal mbantu ningkatake efisiensi manufaktur lini lapisan sing bisa dikeringake UV liwat kinerja sifat fisik sing dhuwur lan karakteristik resin sing cepet ngeculake banyu nalika dikeringake ing suhu 140 °C.
Wektu kiriman: 14 Agustus 2024
