Veshjet me performancë të lartë të kurueshme me rrezet UV janë përdorur në prodhimin e dyshemeve, mobiljeve dhe dollapëve për shumë vite. Për pjesën më të madhe të kësaj kohe, veshjet 100% të ngurta dhe me bazë tretësi të kurueshme me rrezet UV kanë qenë teknologjia dominuese në treg. Në vitet e fundit, teknologjia e veshjeve me bazë uji të kurueshme me rrezet UV është rritur. Rrëshirat me bazë uji të kurueshme me rrezet UV kanë provuar të jenë një mjet i dobishëm për prodhuesit për një sërë arsyesh, duke përfshirë kalimin e ngjyrosjes KCMA, testimin e rezistencës kimike dhe reduktimin e VOC-ve. Që kjo teknologji të vazhdojë të rritet në këtë treg, janë identifikuar disa faktorë nxitës si fusha kryesore ku duhen bërë përmirësime. Këto do t'i çojnë rrëshirat me bazë uji të kurueshme me rrezet UV përtej thjesht të paturit të "domosdoshmërive" që kanë shumica e rrëshirave. Ato do të fillojnë t'i shtojnë veti të vlefshme veshjes, duke i sjellë vlerë çdo pozicioni përgjatë zinxhirit të vlerës nga formuluesi i veshjes te aplikuesi i fabrikës, instaluesi dhe, së fundmi, te pronari.
Prodhuesit, veçanërisht sot, dëshirojnë një shtresë që do të bëjë më shumë sesa thjesht të kalojë specifikimet. Ekzistojnë gjithashtu veti të tjera që ofrojnë përfitime në prodhim, paketim dhe instalim. Një atribut i dëshiruar është përmirësimi i efikasitetit të impiantit. Për shtresën me bazë uji kjo do të thotë çlirim më i shpejtë i ujit dhe rezistencë më e shpejtë ndaj bllokimit. Një atribut tjetër i dëshiruar është përmirësimi i stabilitetit të rrëshirës për kapjen/ripërdorimin e një shtrese dhe menaxhimin e inventarit të tyre. Për përdoruesin përfundimtar dhe instaluesin, atributet e dëshiruara janë rezistencë më e mirë ndaj lustrimit dhe asnjë shenjë metalike gjatë instalimit.
Ky artikull do të diskutojë zhvillimet e reja në poliuretanët me bazë uji që mund të thahen me rrezet UV, të cilët ofrojnë stabilitet shumë më të mirë të bojës në 50 °C si në veshje transparente, ashtu edhe në ato të pigmentuara. Gjithashtu, diskuton se si këto rrëshira i adresojnë atributet e dëshiruara të aplikuesit të veshjes duke rritur shpejtësinë e linjës përmes lëshimit të shpejtë të ujit, rezistencës së përmirësuar ndaj bllokut dhe rezistencës ndaj tretësve jashtë linjës, gjë që përmirëson shpejtësinë për operacionet e grumbullimit dhe paketimit. Kjo gjithashtu do të përmirësojë dëmtimet jashtë linjës që ndonjëherë ndodhin. Ky artikull diskuton gjithashtu përmirësimet e demonstruara në rezistencën ndaj njollave dhe kimikateve, të rëndësishme për instaluesit dhe pronarët.
Sfondi
Pamja e industrisë së veshjeve është në ndryshim e sipër. "Kushtet e domosdoshme" të kalimit të specifikimit me një çmim të arsyeshëm për mil të aplikuar thjesht nuk janë të mjaftueshme. Pamja e veshjeve të aplikuara në fabrika për dollapët, zdrukthëtarinë, dyshemetë dhe mobiljet po ndryshon me shpejtësi. Formuluesve që furnizojnë veshje për fabrikat po u kërkohet t'i bëjnë veshjet më të sigurta për t'u aplikuar nga punonjësit, të heqin substancat me shqetësim të lartë, të zëvendësojnë VOC-të me ujë dhe madje të përdorin më pak karbon fosil dhe më shumë karbon bio. Realiteti është se përgjatë gjithë zinxhirit të vlerës, çdo klient po kërkon që veshja të bëjë më shumë sesa thjesht të përmbushë specifikimin.
Duke parë një mundësi për të krijuar më shumë vlerë për fabrikën, ekipi ynë filloi të hetonte në nivel fabrike sfidat me të cilat përballeshin këta aplikues. Pas shumë intervistash filluam të dëgjonim disa tema të përbashkëta:
- Pengesat e lejimit po pengojnë qëllimet e mia të zgjerimit;
- Kostot po rriten dhe buxhetet tona kapitale po zvogëlohen;
- Kostot si të energjisë ashtu edhe të personelit po rriten;
- Humbja e punonjësve me përvojë;
- Objektivat tona të korporatës për shpenzimet e përgjithshme dhe të përgjithshme, si dhe ato të klientit tim, duhet të përmbushen; dhe
- Konkurrencë jashtë shtetit.
Këto tema çuan në deklarata propozimi vlerash që filluan të gjenin jehonë tek aplikuesit e poliuretaneve të kurueshme me bazë uji, të cilat mund të shërohen me rrezet UV, veçanërisht në tregun e zdrukthëtarisë dhe kabineteve, të tilla si: "prodhuesit e zdrukthëtarisë dhe kabineteve po kërkojnë përmirësime në efikasitetin e fabrikës" dhe "prodhuesit duan mundësinë për të zgjeruar prodhimin në linja prodhimi më të shkurtra me më pak dëmtime nga ripërpunimi për shkak të veshjeve me veti që lëshojnë ngadalë ujë".
Tabela 1 ilustron se si, për prodhuesin e lëndëve të para të veshjeve, përmirësimet në atribute të caktuara të veshjes dhe vetitë fizike çojnë në efikasitete që mund të realizohen nga përdoruesi përfundimtar.
TABELA 1 | Atributet dhe përfitimet.
Duke projektuar PUD-të e kurueshme me rrezet UV me atribute të caktuara siç renditen në Tabelën 1, prodhuesit e përdorimit përfundimtar do të jenë në gjendje të adresojnë nevojat që kanë për përmirësimin e efikasitetit të impiantit. Kjo do t'u lejojë atyre të jenë më konkurrues dhe potencialisht do t'u lejojë atyre të zgjerojnë prodhimin aktual.
Rezultatet eksperimentale dhe diskutimi
Historia e dispersioneve të poliuretanit që kurohen me UV
Në vitet 1990, përdorimet komerciale të dispersioneve anionike të poliuretanit që përmbanin grupe akrilate të bashkangjitura në polimer filluan të përdoren në aplikime industriale.1 Shumë nga këto aplikime ishin në paketim, bojëra dhe veshje druri. Figura 1 tregon një strukturë gjenerike të një PUD-je të shërueshme me UV, duke demonstruar se si janë projektuar këto materiale të papërpunuara veshjeje.
FIGURA 1 | Dispersion gjenerik i poliuretanit funksional të akrilatit.3
Siç tregohet në Figurën 1, dispersionet e poliuretanit të kurueshme me UV (PUD-të e kurueshme me UV) përbëhen nga përbërësit tipikë të përdorur për të bërë dispersione poliuretani. Diizocianatet alifatike reagojnë me esteret, diolet, grupet e hidrofilizimit dhe zgjatuesit e zinxhirit tipikë të përdorur për të bërë dispersione poliuretani.2 Dallimi është shtimi i një esteri funksional akrilati, epoksi ose eterësh të përfshirë në hapin para-polimer gjatë bërjes së dispersionit. Zgjedhja e materialeve të përdorura si blloqe ndërtimi, si dhe arkitektura dhe përpunimi i polimerit, diktojnë performancën dhe karakteristikat e tharjes së një PUD-je. Këto zgjedhje në lëndët e para dhe përpunimin do të çojnë në PUD të kurueshme me UV që mund të mos formojnë film, si dhe ato që formojnë film.3 Llojet e formimit të filmit, ose tharjes, janë objekt i këtij artikulli.
Formimi i filmit, ose tharja siç quhet shpesh, do të japë filma të bashkuar që janë të thatë në prekje para tharjes me UV. Meqenëse aplikuesit dëshirojnë të kufizojnë ndotjen ajrore të veshjes për shkak të grimcave, si dhe nevojën për shpejtësi në procesin e tyre të prodhimit, këto shpesh thahen në furra si pjesë e një procesi të vazhdueshëm para tharjes me UV. Figura 2 tregon procesin tipik të tharjes dhe tharjes së një PUD që mund të thahet me UV.
FIGURA 2 | Procesi për tharjen e një PUD-i që thahet me rrezet UV.
Metoda e aplikimit që përdoret zakonisht është spërkatja. Megjithatë, është përdorur edhe thikë mbi rul dhe madje edhe shtresë e lagur. Pasi të aplikohet, veshja zakonisht kalon nëpër një proces me katër hapa përpara se të trajtohet përsëri.
1. Shkëlqim: Kjo mund të bëhet në temperaturë ambienti ose në temperatura të larta për disa sekonda deri në disa minuta.
2. Tharja në furrë: Këtu uji dhe bashkë-tretësit nxirren nga veshja. Ky hap është kritik dhe zakonisht konsumon më shumë kohë në një proces. Ky hap zakonisht është në >140 °F dhe zgjat deri në 8 minuta. Mund të përdoren edhe furra tharjeje me shumë zona.
- Llampa IR dhe lëvizja e ajrit: Instalimi i llambave IR dhe ventilatorëve të lëvizjes së ajrit do ta përshpejtojë shkëndijën e ujit edhe më shpejt.
3. Shërim me UV.
4. Ftohje: Pasi të thahet, veshja do të duhet të thahet për njëfarë kohe për të arritur rezistencë ndaj bllokimit. Ky hap mund të zgjasë deri në 10 minuta para se të arrihet rezistenca ndaj bllokimit.
Eksperimentale
Ky studim krahasoi dy PUD-e të kurueshme me UV (WB UV), të përdorura aktualisht në tregun e kabineteve dhe zdrukthëtarisë, me zhvillimin tonë të ri, PUD # 65215A. Në këtë studim ne krahasojmë Standardin #1 dhe Standardin #2 me PUD #65215A në tharje, bllokim dhe rezistencë kimike. Ne gjithashtu vlerësojmë stabilitetin e pH-it dhe stabilitetin e viskozitetit, të cilat mund të jenë kritike kur merret në konsideratë ripërdorimi i spërkatjes së tepërt dhe afati i ruajtjes. Më poshtë në Tabelën 2 janë paraqitur vetitë fizike të secilës prej rrëshirave të përdorura në këtë studim. Të tre sistemet u formuluan në një nivel të ngjashëm fotoiniciatori, VOC-sh dhe niveli të lëndëve të ngurta. Të tre rrëshirat u formuluan me 3% bashkë-tretës.
TABELA 2 | Vetitë e rrëshirës PUD.
Në intervistat tona na u tha se shumica e veshjeve WB-UV në tregjet e zdrukthëtarisë dhe kabineteve thahen në një linjë prodhimi, e cila zgjat 5-8 minuta para tharjes UV. Në të kundërt, një linjë UV (SB-UV) me bazë tretësi thahet në 3-5 minuta. Përveç kësaj, për këtë treg, veshjet zakonisht aplikohen 4-5 mil të lagura. Një pengesë e madhe për veshjet e tharueshme me UV të shpërndara në ujë, kur krahasohen me alternativat e tharueshme me bazë tretësi, është koha që duhet për të hedhur ujë në një linjë prodhimi.4 Defektet e filmit, të tilla si njollat e bardha, do të ndodhin nëse uji nuk është hequr siç duhet nga veshja para tharjes UV. Kjo mund të ndodhë edhe nëse trashësia e filmit të lagësht është shumë e lartë. Këto njolla të bardha krijohen kur uji bllokohet brenda filmit gjatë tharjes UV.5
Për këtë studim ne zgjodhëm një skemë tharjeje të ngjashme me atë që do të përdorej në një linjë me bazë tretësi që thahet me rrezet UV. Figura 3 tregon skemën tonë të aplikimit, tharjes, tharjes dhe paketimit të përdorur për studimin tonë. Ky skemë tharjeje përfaqëson një përmirësim prej 50% deri në 60% në shpejtësinë e përgjithshme të linjës mbi standardin aktual të tregut në aplikimet e zdrukthëtarisë dhe kabineteve.
FIGURA 3 | Orari i aplikimit, tharjes, konservimit dhe paketimit.
Më poshtë janë kushtet e aplikimit dhe tharjes që përdorëm për studimin tonë:
● Aplikoni me spërkatje mbi rimeso panje me një shtresë bazë të zezë.
●Ndriçim 30-sekondësh i temperaturës së dhomës.
●Furrë tharjeje 140 °F për 2.5 minuta (furrë me konveksion).
●Shërim UV – intensitet rreth 800 mJ/cm2.
- Veshjet transparente u tharën duke përdorur një llambë Hg.
- Veshjet e pigmentuara u tharën duke përdorur një llambë të kombinuar Hg/Ga.
●Lëreni të ftohet 1 minutë para se ta grumbulloni.
Për studimin tonë, ne spërkatëm gjithashtu tre trashësi të ndryshme të filmit të lagësht për të parë nëse do të arriheshin edhe avantazhe të tjera, të tilla si më pak shtresa. 4 mil lagështi është tipike për WB UV. Për këtë studim, ne përfshimë gjithashtu aplikime të veshjes së lagësht 6 dhe 8 mil.
Rezultatet e kurimit
Standardi #1, një shtresë transparente me shkëlqim të lartë, rezultatet tregohen në Figurën 4. Shtresa transparente WB UV u aplikua në një dërrasë fibre me dendësi mesatare (MDF) të veshur më parë me një shtresë bazë të zezë dhe u tha sipas orarit të treguar në Figurën 3. Në 4 mil lagështirë, shtresa kalon. Megjithatë, në 6 dhe 8 mil aplikim në lagështirë, shtresa çahet dhe 8 mil u hoq lehtësisht për shkak të çlirimit të dobët të ujit para tharjes UV.
FIGURA 4 | Standardi #1.
Një rezultat i ngjashëm shihet edhe në Standardin #2, të treguar në Figurën 5.
FIGURA 5 | Standardi #2.
Siç tregohet në Figurën 6, duke përdorur të njëjtin orar tharjeje si në Figurën 3, PUD #65215A tregoi një përmirësim të jashtëzakonshëm në çlirimin/tharjen e ujit. Në trashësinë e filmit të lagësht prej 8 mil, u vu re një çarje e lehtë në skajin e poshtëm të mostrës.
FIGURA 6 | PUD #65215A.
Testime shtesë të PUD# 65215A në një shtresë transparente me shkëlqim të ulët dhe një shtresë të pigmentuar mbi të njëjtin MDF me një shtresë bazë të zezë u vlerësuan për të vlerësuar karakteristikat e çlirimit të ujit në formulime të tjera tipike të veshjes. Siç tregohet në Figurën 7, formula me shkëlqim të ulët në aplikimin me lagështi 5 dhe 7 mil lëshoi ujin dhe formoi një film të mirë. Megjithatë, në 10 mil lagështi, ishte shumë e trashë për të çliruar ujin sipas orarit të tharjes dhe kurimit në Figurën 3.
FIGURA 7 | PUD me shkëlqim të ulët #65215A.
Në një formulë me pigment të bardhë, PUD #65215A performoi mirë në të njëjtin orar tharjeje dhe kurimi të përshkruar në Figurën 3, përveç kur aplikohet në 8 mil të lagësht. Siç tregohet në Figurën 8, filmi çahet në 8 mil për shkak të çlirimit të dobët të ujit. Në përgjithësi në formulimet e qarta, me shkëlqim të ulët dhe të pigmentuara, PUD # 65215A performoi mirë në formimet e filmit dhe tharjen kur aplikohet deri në 7 mil të lagësht dhe kurohet në orarin e përshpejtuar të tharjes dhe kurimit të përshkruar në Figurën 3.
FIGURA 8 | PUD i pigmentuar #65215A.
Rezultatet e bllokimit
Rezistenca ndaj bllokimit është aftësia e një veshjeje për të mos u ngjitur në një artikull tjetër të veshur kur vendoset në një shtresë. Në prodhim, kjo shpesh përbën një pengesë nëse një veshje e kuruar duhet kohë për të arritur rezistencën ndaj bllokimit. Për këtë studim, formulimet e pigmentuara të Standardit #1 dhe PUD #65215A u aplikuan në xham në 5 milime të lagështa duke përdorur një shufër tërheqëse. Secili prej tyre u kurua sipas orarit të kurimit në Figurën 3. Dy panele qelqi të veshura u kuruan në të njëjtën kohë - 4 minuta pas kurimit, panelet u fiksuan së bashku, siç tregohet në Figurën 9. Ato mbetën të fiksuara së bashku në temperaturën e dhomës për 24 orë. Nëse panelet ndaheshin lehtësisht pa lënë gjurmë ose dëmtime në panelet e veshura, atëherë testi konsiderohej i kaluar.
Figura 10 ilustron rezistencën e përmirësuar ndaj bllokimit të PUD# 65215A. Edhe pse si Standardi #1 ashtu edhe PUD #65215A arritën tharje të plotë në testin e mëparshëm, vetëm PUD #65215A tregoi lëshim dhe tharje të mjaftueshme të ujit për të arritur rezistencë ndaj bllokimit.
FIGURA 9 | Ilustrim i testit të rezistencës ndaj bllokimit.
FIGURA 10 | Rezistenca bllokuese e Standardit #1, e ndjekur nga PUD #65215A.
Rezultatet e Përzierjes së Akrilikut
Prodhuesit e veshjeve shpesh përziejnë rrëshira WB të tharueshme me UV me akrilikë për të ulur koston. Për studimin tonë, ne shqyrtuam gjithashtu përzierjen e PUD#65215A me NeoCryl® XK-12, një akrilik me bazë uji, i cili shpesh përdoret si partner përzierjeje për PUD me bazë uji të tharueshme me UV në tregun e zdrukthëtarisë dhe kabineteve. Për këtë treg, testimi i ngjyrosjes KCMA konsiderohet standardi. Në varësi të aplikimit përfundimtar, disa kimikate do të bëhen më të rëndësishme se të tjerat për prodhuesin e artikullit të veshur. Një vlerësim prej 5 është më i miri dhe një vlerësim prej 1 është më i keqi.
Siç tregohet në Tabelën 3, PUD #65215A performon jashtëzakonisht mirë në testimin e ngjyrosjes KCMA si një shtresë e tejdukshme me shkëlqim të lartë, me shkëlqim të ulët dhe si një shtresë e pigmentuar. Edhe kur përzihet 1:1 me një akrilik, testimi i ngjyrosjes KCMA nuk ndikohet në mënyrë drastike. Edhe në ngjyrosjen me agjentë të tillë si mustarda, shtresa u rikuperua në një nivel të pranueshëm pas 24 orësh.
TABELA 3 | Rezistencë ndaj kimikateve dhe njollave (vlerësimi më i mirë është 5).
Përveç testimit të njollosjes KCMA, prodhuesit do të testojnë edhe për tharjen menjëherë pas tharjes UV nga linja. Shpesh efektet e përzierjes së akrilikut do të vihen re menjëherë nga linja e tharjes në këtë test. Pritet që të mos ketë depërtim të shtresës pas 20 fërkimeve të dyfishta me alkool izopropilik (20 IPA dr). Mostrat testohen 1 minutë pas tharjes UV. Në testimin tonë pamë se një përzierje 1:1 e PUD# 65215A me një akrilik nuk e kaloi këtë test. Megjithatë, pamë se PUD #65215A mund të përzihej me 25% akrilik NeoCryl XK-12 dhe prapë të kalonte testin 20 IPA dr (NeoCryl është një markë e regjistruar tregtare e grupit Covestro).
FIGURA 11 | 20 fërkime të dyfishta IPA, 1 minutë pas tharjes UV.
Stabiliteti i rrëshirës
U testua edhe qëndrueshmëria e PUD #65215A. Një formulë konsiderohet e qëndrueshme nëse pas 4 javësh në 40 °C, pH nuk bie nën 7 dhe viskoziteti mbetet i qëndrueshëm në krahasim me atë fillestar. Për testimin tonë vendosëm t'i nënshtrojmë mostrat kushteve më të ashpra deri në 6 javë në 50 °C. Në këto kushte, Standardet #1 dhe #2 nuk ishin të qëndrueshme.
Për testimin tonë, ne shqyrtuam formulimet e pigmentuara transparente me shkëlqim të lartë, transparente me shkëlqim të ulët, si dhe me shkëlqim të ulët të përdorura në këtë studim. Siç tregohet në Figurën 12, stabiliteti i pH-it të të tre formulimeve mbeti i qëndrueshëm dhe mbi pragun e pH-it 7.0. Figura 13 ilustron ndryshimin minimal të viskozitetit pas 6 javësh në 50 °C.
FIGURA 12 | Stabiliteti i pH-it të PUD #65215A të formuluar.
FIGURA 13 | Stabiliteti i viskozitetit të PUD #65215A të formuluar.
Një tjetër test që demonstroi performancën e stabilitetit të PUD #65215A ishte testimi përsëri i rezistencës ndaj njollave KCMA të një formule veshjeje që është plakur për 6 javë në 50 °C, dhe krahasimi i kësaj me rezistencën e saj fillestare ndaj njollave KCMA. Veshjet që nuk shfaqin stabilitet të mirë do të shohin rënie në performancën e njollave. Siç tregohet në Figurën 14, PUD# 65215A ruajti të njëjtin nivel performance siç bëri në testimin fillestar të rezistencës kimike/ndaj njollave të veshjes së pigmentuar të treguar në Tabelën 3.
FIGURA 14 | Panele testimi kimik për PUD të pigmentuar #65215A.
Përfundime
Për aplikuesit e veshjeve me bazë uji që kurohen me rrezet UV, PUD #65215A do t'u mundësojë atyre të përmbushin standardet aktuale të performancës në tregjet e zdrukthëtarisë, drurit dhe kabineteve, dhe përveç kësaj, do të mundësojë që procesi i veshjes të shohë përmirësime të shpejtësisë së linjës në më shumë se 50-60% krahasuar me veshjet standarde aktuale me bazë uji që kurohen me rrezet UV. Për aplikuesin kjo mund të nënkuptojë:
●Prodhim më i shpejtë;
● Rritja e trashësisë së filmit zvogëlon nevojën për shtresa shtesë;
●Linja tharjeje më të shkurtra;
●Kursim energjie për shkak të nevojave të reduktuara për tharje;
● Më pak skrap për shkak të rezistencës së shpejtë në bllokim;
●Mbetje të reduktuara të veshjes për shkak të stabilitetit të rrëshirës.
Me VOC më pak se 100 g/L, prodhuesit janë gjithashtu më të aftë të përmbushin objektivat e tyre për VOC-të. Për prodhuesit që mund të kenë shqetësime për zgjerimin për shkak të problemeve me lejet, PUD #65215A me çlirim të shpejtë të ujit do t'u mundësojë atyre të përmbushin më lehtë detyrimet e tyre rregullatore pa sakrifikuar performancën.
Në fillim të këtij artikulli, ne cituam nga intervistat tona se aplikuesit e materialeve të kurueshme me UV me bazë tretësi zakonisht thanin dhe kuronin veshjet në një proces që zgjaste midis 3-5 minutave. Në këtë studim kemi demonstruar se sipas procesit të treguar në Figurën 3, PUD #65215A do të kurojë deri në 7 mil trashësi filmi të lagësht në 4 minuta me një temperaturë furre prej 140 °C. Kjo është brenda dritares së shumicës së veshjeve të kurueshme me UV me bazë tretësi. PUD #65215A mund t'u mundësojë aplikuesve aktualë të materialeve të kurueshme me UV me bazë tretësi që të kalojnë në një material të kurueshëm me UV me bazë uji me pak ndryshime në linjën e tyre të veshjes.
Për prodhuesit që po shqyrtojnë zgjerimin e prodhimit, veshjet e bazuara në PUD #65215A do t'u mundësojnë atyre:
●Kurseni para duke përdorur një linjë më të shkurtër veshjesh me bazë uji;
● Të ketë një gjurmë më të vogël të linjës së veshjes në objekt;
●Kanë një ndikim të reduktuar në lejen aktuale të VOC-ve;
●Kursime energjie për shkak të nevojave të reduktuara për tharje.
Si përfundim, PUD #65215A do të ndihmojë në përmirësimin e efikasitetit të prodhimit të linjave të veshjeve që kurohen me rrezet UV përmes performancës së lartë të vetive fizike dhe karakteristikave të çlirimit të shpejtë të ujit të rrëshirës kur thahet në 140 °C.
Koha e postimit: 14 gusht 2024
