Veshjet me performancë të lartë të shërueshme me UV janë përdorur në prodhimin e dyshemeve, mobiljeve dhe dollapëve për shumë vite. Për shumicën e kësaj kohe, veshjet 100% të ngurta dhe me bazë tretës të shërueshme me UV kanë qenë teknologjia dominuese në treg. Vitet e fundit, teknologjia e veshjes së shërueshme me UV me bazë uji është rritur. Rrëshirat e shërueshme me bazë uji UV janë provuar të jenë një mjet i dobishëm për prodhuesit për një sërë arsyesh, duke përfshirë kalimin e njollës KCMA, testimin e rezistencës kimike dhe reduktimin e VOC. Që kjo teknologji të vazhdojë të rritet në këtë treg, disa shtytës janë identifikuar si fusha kyçe ku duhen bërë përmirësime. Këto do të marrin rrëshirat e shërueshme me bazë uji, përtej thjesht të pasurit "të domosdoshme" që zotërojnë shumica e rrëshirave. Ata do të fillojnë t'i shtojnë veti të vlefshme veshjes, duke i sjellë vlerë çdo pozicioni përgjatë zinxhirit të vlerës nga formuluesi i veshjes tek aplikuesi i fabrikës te instaluesi dhe, së fundi, te pronari.
Prodhuesit, veçanërisht sot, dëshirojnë një shtresë që do të bëjë më shumë sesa thjesht të kalojë specifikimet. Ka edhe prona të tjera që ofrojnë përfitime në prodhim, paketim dhe instalim. Një atribut i dëshiruar është përmirësimi në efikasitetin e impiantit. Për veshjen me bazë uji, kjo do të thotë çlirim më i shpejtë i ujit dhe rezistencë më e shpejtë bllokuese. Një atribut tjetër i dëshiruar është përmirësimi i qëndrueshmërisë së rrëshirës për kapjen/ripërdorimin e një shtrese dhe menaxhimin e inventarit të tyre. Për përdoruesin dhe instaluesin fundor, atributet e dëshiruara janë rezistenca më e mirë ndaj shkëlqimit dhe pa shenja metalike gjatë instalimit.
Ky artikull do të diskutojë zhvillimet e reja në poliuretanët me bazë uji të shërueshëm me UV që ofrojnë stabilitet shumë të përmirësuar të bojës 50 °C në veshjet e qarta dhe të pigmentuara. Ai gjithashtu diskuton se si këto rrëshira adresojnë atributet e dëshiruara të aplikuesit të veshjes në rritjen e shpejtësisë së linjës përmes lëshimit të shpejtë të ujit, përmirësimit të rezistencës së bllokut dhe rezistencës ndaj tretësit jashtë linjës, gjë që përmirëson shpejtësinë për operacionet e grumbullimit dhe paketimit. Kjo do të përmirësojë gjithashtu dëmtimin jashtë linjës që ndodh ndonjëherë. Ky artikull diskuton gjithashtu përmirësimet e demonstruara në rezistencën ndaj njollave dhe kimikateve të rëndësishme për instaluesit dhe pronarët.
Sfondi
Peizazhi i industrisë së veshjeve po zhvillohet gjithnjë e më shumë. "Domosdoshmëritë" e thjesht kalimit të specifikimeve me një çmim të arsyeshëm për mil të aplikuar thjesht nuk mjaftojnë. Peizazhi për veshjet e aplikuara nga fabrika në kabinete, mobilieri, dysheme dhe mobilje po ndryshon me shpejtësi. Formuluesve që furnizojnë veshjet në fabrika u kërkohet që t'i bëjnë veshjet më të sigurta për aplikimin e punonjësve, të heqin substancat me shqetësim të madh, të zëvendësojnë VOC me ujë dhe madje të përdorin më pak karbon fosil dhe më shumë karbon biologjik. Realiteti është se gjatë gjithë zinxhirit të vlerës, çdo klient kërkon që veshja të bëjë më shumë sesa thjesht të përmbushë specifikimet.
Duke parë një mundësi për të krijuar më shumë vlerë për fabrikën, ekipi ynë filloi të hetonte në nivel fabrike sfidat me të cilat po përballeshin këta aplikues. Pas shumë intervistave filluam të dëgjojmë disa tema të zakonshme:
- Pengesat e lejuara po pengojnë qëllimet e mia të zgjerimit;
- Kostot po rriten dhe buxhetet tona kapitale po zvogëlohen;
- Kostot e energjisë dhe personelit janë në rritje;
- Humbja e punonjësve me përvojë;
- Qëllimet tona të korporatës SG&A, si dhe ato të klientit tim, duhet të përmbushen; dhe
- Konkurrenca jashtë shtetit.
Këto tema çuan në deklarata të propozimit të vlerës që filluan të rezonojnë me aplikuesit e poliuretaneve të shërueshme me bazë uji UV, veçanërisht në hapësirën e tregut të mobilieri dhe dollapësh si: "prodhuesit e mobilieri dhe kabineti po kërkojnë përmirësime në efikasitetin e fabrikës" dhe "prodhuesit duan aftësinë për të zgjeruar prodhimin në linja më të shkurtra prodhimi me më pak dëmtime të ripërpunimit për shkak të veshjeve me veti të ngadalta të çlirimit të ujit.”
Tabela 1 ilustron se si, për prodhuesin e lëndëve të para të veshjeve, përmirësimet në disa atribute të veshjes dhe vetitë fizike çojnë në efikasitete që mund të realizohen nga përdoruesi përfundimtar.
TABELA 1 | Atributet dhe përfitimet.
Duke projektuar PUD të shërueshme me 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'i lejojë ata të jenë më konkurrues dhe potencialisht do t'i lejojë ata të zgjerojnë prodhimin aktual.
Rezultatet eksperimentale dhe diskutimi
Historia e dispersioneve të poliuretanit të shërueshëm me UV
Në vitet 1990, përdorimet komerciale të dispersioneve poliuretani anionik që përmbajnë grupe akrilate të lidhura me polimerin 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 të shërueshme me UV, duke demonstruar se si janë projektuar këto lëndë të para të veshjes.
FIGURA 1 | Dispersion poliuretani funksional akrilat gjenerik.3
Siç tregohet në figurën 1, dispersionet poliuretani të shërueshme me UV (PUD të shërueshme me UV), përbëhen nga përbërësit tipikë që përdoren për të bërë dispersione poliuretani. Diizocianatet alifatike reagojnë me esteret tipike, diolet, grupet e hidrofilizimit dhe zgjeruesit e zinxhirit të përdorur për të bërë dispersione poliuretani.2 Dallimi është shtimi i një esteri funksional akrilat, epoksi ose etere të inkorporuara 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. Këto zgjedhje në lëndët e para dhe përpunimi do të çojnë në PUD të shërueshme me UV që mund të mos formojnë film, si dhe në ato që formojnë film.3 Formimi i filmit ose llojet e 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 përpara se të thahen me rreze UV. Për shkak se aplikuesit dëshirojnë të kufizojnë ndotjen nga ajri të veshjes për shkak të grimcave, si dhe nevojës për shpejtësi në procesin e prodhimit të tyre, këto shpesh thahen në furra si pjesë e një procesi të vazhdueshëm përpara tharjes UV. Figura 2 tregon procesin tipik të tharjes dhe forcimit të një PUD të shërueshme me UV.
FIGURA 2 | Procesi për të kuruar një PUD të shërueshme nga UV.
Metoda e aplikimit të përdorur është zakonisht spërkatja. Megjithatë, janë përdorur thikë mbi rrotull dhe madje edhe pallto përmbytjeje. Pasi të aplikohet, veshja zakonisht do të kalojë një proces me katër hapa përpara se të trajtohet përsëri.
1.Flash: Kjo mund të bëhet në dhomë ose në temperatura të larta për disa sekonda deri në disa minuta.
2. Tharja në furrë: Këtu uji dhe bashkëtretësit nxirren nga veshja. Ky hap është kritik dhe zakonisht harxhon më shumë kohë në një proces. Ky hap është zakonisht në >140 °F dhe zgjat deri në 8 minuta. Mund të përdoren gjithashtu furrat për tharje me shumë zona.
- Lëvizja e llambës IR dhe ajrit: Instalimi i llambave IR dhe ventilatorëve të lëvizjes së ajrit do të përshpejtojë ndezjen e ujit edhe më shpejt.
3.Kura UV.
4.Ftohja: Pasi të shërohet, veshja do të duhet të kurohet për njëfarë kohe për të arritur rezistencën bllokuese. Ky hap mund të zgjasë deri në 10 minuta përpara se të arrihet rezistenca bllokuese
Eksperimentale
Ky studim krahasoi dy PUD të shërueshme me UV (WB UV), të përdorura aktualisht në tregun e kabineteve dhe mobilieve, 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 vlerësojmë gjithashtu stabilitetin e pH dhe stabilitetin e viskozitetit, të cilat mund të jenë kritike kur merret parasysh ripërdorimi i spërkatjes së tepërt dhe afati i ruajtjes. Të paraqitura më poshtë në tabelën 2 janë vetitë fizike të secilës prej rrëshirave të përdorura në këtë studim. Të tre sistemet u formuluan në nivel të ngjashëm fotoinicues, VOC dhe nivele të ngurta. Të tre rrëshirat u formuluan me 3% bashkë-tretës.
TABELA 2 | Karakteristikat e rrëshirës PUD.
Në intervistat tona na u tha se shumica e veshjeve WB-UV në tregjet e mobilierisë dhe dollapëve thahen në një linjë prodhimi, e cila zgjat 5-8 minuta përpara se të kurohet UV. Në të kundërt, një linjë UV me bazë tretës (SB-UV) thahet në 3-5 minuta. Përveç kësaj, për këtë treg, veshjet zakonisht aplikohen 4-5 mils lagësht. Një pengesë e madhe për veshjet e shërueshme me rreze UV kur krahasohen me alternativat me bazë tretës të shërueshme nga UV është koha që duhet për të ndezur ujin në një linjë prodhimi.4 Defektet e filmit si njolla e bardhë do të ndodhin nëse uji nuk është ndezur siç duhet nga Veshje para kurimit 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 kurimit me UV.5
Për këtë studim ne zgjodhëm një orar shërimi të ngjashëm me atë që do të përdorej në një linjë me bazë tretës të shërueshme me rreze UV. Figura 3 tregon orarin tonë të aplikimit, tharjes, kurimit dhe paketimit të përdorur për studimin tonë. Ky orar tharjeje përfaqëson një përmirësim prej 50% deri në 60% në shpejtësinë e përgjithshme të linjës mbi standardin aktual të tregut në aplikimet e zdrukthtarisë dhe dollapëve.
FIGURA 3 | Orari i aplikimit, tharjes, kurimit dhe paketimit.
Më poshtë janë kushtet e aplikimit dhe kurimit që kemi përdorur për studimin tonë:
●Spërkateni mbi rimeso panje me një shtresë bazë të zezë.
●Blic i temperaturës së dhomës 30 sekonda.
●Furrë tharjeje 140 °F për 2,5 minuta (furrë me konvekcion).
●Kurimi UV – intensiteti rreth 800 mJ/cm2.
- Veshjet e qarta u shëruan duke përdorur një llambë Hg.
- Veshjet e pigmentuara u kuruan duke përdorur një llambë të kombinuar Hg/Ga.
●Ftohu 1 minutë përpara se ta grumbullosh.
Për studimin tonë ne gjithashtu spërkatëm tre trashësi të ndryshme filmi të lagësht për të parë nëse do të realizoheshin edhe avantazhe të tjera, si p.sh. më pak shtresa. 4 mils lagësht është tipike për WB UV. Për këtë studim kemi përfshirë edhe aplikime të veshjes së lagësht 6 dhe 8 mils.
Rezultatet e kurimit
Standardi #1, një shtresë e pastër me shkëlqim të lartë, rezultatet tregohen në Figurën 4. Veshja e pastër WB UV u aplikua në pllaka fibre me densitet mesatar (MDF) të veshura më parë me një shtresë bazë të zezë dhe e trajtuar sipas planit të paraqitur në Figurën 3. Në 4 milje të lagur veshja kalon. Megjithatë, në aplikimin e lagësht 6 dhe 8 mils, veshja plasaritej dhe 8 mils u hoq lehtësisht për shkak të lëshimit të dobët të ujit përpara forcimit UV.
FIGURA 4 | Standardi numër 1.
Një rezultat i ngjashëm shihet edhe në Standardin #2, të paraqitur në Figurën 5.
FIGURA 5 | Standardi numër 2.
Treguar në Figurën 6, duke përdorur të njëjtin orar shërimi si në Figurën 3, PUD #65215A demonstroi një përmirësim të jashtëzakonshëm në lëshimin/tharjen e ujit. Në trashësinë e filmit të lagësht 8 mils, u vu re plasaritje e lehtë në skajin e poshtëm të kampionit.
FIGURA 6 | PUD #65215A.
Testimi shtesë i PUD# 65215A në një shtresë të pastër me shkëlqim të ulët dhe veshje me pigment mbi të njëjtin MDF me një shtresë bazë të zezë u vlerësua për të vlerësuar karakteristikat e çlirimit të ujit në formulime të tjera tipike veshjesh. Siç tregohet në figurën 7, formulimi me shkëlqim të ulët në aplikimin e lagësht 5 dhe 7 mils lëshoi ujin dhe formoi një shtresë të mirë. Megjithatë, në 10 mils lagësht, ishte shumë e trashë për të lëshuar ujin nën orarin e tharjes dhe tharjes në Figurën 3.
FIGURA 7 | PUD me shkëlqim të ulët #65215A.
Në një formulë të pigmentuar të bardhë, PUD #65215A performoi mirë në të njëjtin orar tharjeje dhe pjekjeje të përshkruar në Figurën 3, me përjashtim të rasteve kur aplikohet në 8 mils lagësht. Siç tregohet në figurën 8, filmi plasaritet në 8 mils për shkak të lëshimit të dobët të ujit. Në përgjithësi, në formulimet e qarta, me shkëlqim të ulët dhe me pigment, PUD# 65215A performoi mirë në formacionet e filmit dhe tharjen kur aplikohet deri në 7 mils lagësht dhe kurohet në orarin e përshpejtuar të tharjes dhe forcimit të përshkruar në Figurën 3.
FIGURA 8 | PUD me pigment #65215A.
Rezultatet e bllokimit
Rezistenca bllokuese është aftësia e një shtrese për të mos ngjitur në një artikull tjetër të veshur kur grumbullohet. Në prodhim, kjo është shpesh një pengesë nëse kërkon kohë që një shtresë e kuruar të arrijë rezistencën e bllokut. Për këtë studim, formulimet e pigmentuara të Standardit #1 dhe PUD #65215A u aplikuan në xhami në 5 mils lagësht duke përdorur një shirit tërheqës. Secila prej tyre u kurua sipas planit të forcimit në Figurën 3. Dy panele xhami të veshura u kuruan në të njëjtën kohë - 4 minuta pas pjekjes panelet u mbërthyen së bashku, siç tregohet në figurën 9. Ata qëndruan të mbërthyer së bashku në temperaturën e dhomës për 24 orë . Nëse panelet ndaheshin lehtësisht pa gjurmë ose dëmtime në panelet e veshura, atëherë testi u konsiderua si një kalim.
Figura 10 ilustron rezistencën e përmirësuar bllokuese të PUD# 65215A. Megjithëse standardi #1 dhe PUD #65215A arritën shërim të plotë në testin e mëparshëm, vetëm PUD #65215A demonstroi lirim dhe kurim të mjaftueshëm të ujit për të arritur rezistencën bllokuese.
FIGURA 9 | Ilustrim i testit të rezistencës së bllokimit.
FIGURA 10 | Rezistenca bllokuese e standardit #1, e ndjekur nga PUD #65215A.
Rezultatet e përzierjes akrilike
Prodhuesit e veshjeve shpesh përziejnë rrëshirat e shërueshme me UV të WB me akrilike për kosto më të ulët. Për studimin tonë, ne shikuam gjithashtu përzierjen e PUD#65215A me NeoCryl® XK-12, një akrilik me bazë uji, i përdorur shpesh si një partner përzierës për PUD-të me bazë uji të shërueshëm me UV në tregun e mobilieve dhe dollapëve. Për këtë treg, testimi i njollave KCMA konsiderohet standard. Në varësi të aplikimit të përdorimit 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 njollës KCMA si një shtresë e pastër me shkëlqim të lartë, me shkëlqim të ulët dhe si një shtresë me pigment. Edhe kur përzihet 1:1 me një akrilik, testimi i njollës KCMA nuk ndikohet në mënyrë drastike. Edhe në ngjyrosjen me agjentë të tillë si mustarda, veshja u rikuperua në një nivel të pranueshëm pas 24 orësh.
TABELA 3 | Rezistenca ndaj kimikateve dhe njollave (vlerësimi 5 është më i miri).
Përveç testimit të njollës KCMA, prodhuesit do të testojnë gjithashtu për kurim menjëherë pas kurimit me rreze UV jashtë linjës. Shpesh efektet e përzierjes akrilike do të vërehen menjëherë jashtë linjës së forcimit në këtë test. Pritshmëria është që të mos ketë përparim të veshjes pas 20 fërkimeve të dyfishta me alkool izopropil (20 IPA dr). Mostrat testohen 1 minutë pas kurimit UV. Në testimin tonë ne pamë që një përzierje 1:1 e PUD# 65215A me një akrilik nuk e kaloi këtë provë. Sidoqoftë, ne pamë që PUD #65215A mund të përzihet me 25% akrilik NeoCryl XK-12 dhe ende të kalojë testin 20 IPA dr (NeoCryl është një markë e regjistruar tregtare e grupit Covestro).
FIGURA 11 | 20 fërkime të dyfishta IPA, 1 minutë pas kurimit me UV.
Stabiliteti i rrëshirës
Stabiliteti i PUD #65215A u testua gjithashtu. Një formulim konsiderohet i qëndrueshëm në raft nëse pas 4 javësh në 40 °C, pH nuk bie nën 7 dhe viskoziteti mbetet i qëndrueshëm kur krahasohet me fillestarin. Për testimin tonë, ne vendosëm t'i nënshtrojmë mostrat në kushte më të vështira deri në 6 javë në 50 °C. Në këto kushte standardi #1 dhe #2 nuk ishin të qëndrueshëm.
Për testimin tonë, ne shikuam formulimet e pastërta me shkëlqim të lartë, të pastër me shkëlqim të ulët, si dhe formulimet me pigment me shkëlqim të ulët të përdorur në këtë studim. Siç tregohet në figurën 12, stabiliteti i pH-së i të tre formulimeve mbeti i qëndrueshëm dhe mbi pragun e pH 7.0. Figura 13 ilustron ndryshimin minimal të viskozitetit pas 6 javësh në 50 °C.
FIGURA 12 | Stabiliteti i pH i PUD të formuluar #65215A.
FIGURA 13 | Stabiliteti i viskozitetit të PUD të formuluar #65215A.
Një provë tjetër që demonstron performancën e stabilitetit të PUD #65215A ishte testimi i përsëritjes së rezistencës ndaj njollës KCMA të një formulimi veshjeje që është vjetëruar për 6 javë në 50 °C dhe duke e krahasuar atë me rezistencën e tij fillestare ndaj njollës KCMA. Veshjet që nuk shfaqin qëndrueshmëri të mirë do të kenë rënie në performancën e ngjyrosjes. Siç tregohet në figurën 14, PUD# 65215A ruajti të njëjtin nivel të performancës si në testimin fillestar të rezistencës kimike/njollës të veshjes së pigmentuar të paraqitur në Tabelën 3.
FIGURA 14 | Panele testimi kimik për PUD të pigmentuar #65215A.
konkluzione
Për aplikuesit e veshjeve me bazë uji të shërueshme me rreze UV, PUD #65215A do t'u mundësojë atyre të përmbushin standardet aktuale të performancës në tregjet e zdrukthtarisë, 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% mbi veshjet standarde aktuale me bazë uji të shërueshme me UV. Për aplikuesin kjo mund të nënkuptojë:
●Prodhim më i shpejtë;
●Rritja e trashësisë së filmit redukton nevojën për shtresa shtesë;
●Linja më të shkurtra tharjeje;
●Kursimi i energjisë për shkak të nevojave të reduktuara për tharje;
●Më pak skrap për shkak të rezistencës së shpejtë të bllokimit;
●Reduktuar mbetjet e veshjes për shkak të qëndrueshmërisë së rrëshirës.
Me VOC më pak se 100 g/L, prodhuesit janë gjithashtu më të aftë për të përmbushur objektivat e tyre VOC. Për prodhuesit që mund të kenë shqetësime për zgjerimin për shkak të çështjeve të lejeve, PUD #65215A me lëshim të shpejtë të ujit do t'u mundësojë atyre të përmbushin më lehtë detyrimet e tyre rregullatore pa sakrifica të performancës.
Në fillim të këtij artikulli, ne cituam nga intervistat tona se aplikuesit e materialeve të shërueshme me bazë tretës, në mënyrë tipike do të thanin dhe kuronin veshjet në një proces që zgjati 3-5 minuta. Ne kemi demonstruar në këtë studim se sipas procesit të paraqitur në Figurën 3, PUD #65215A do të shërojë deri në 7 mils trashësi filmi të lagësht në 4 minuta me një temperaturë furre prej 140 °C. Kjo është brenda dritares së shumicës së veshjeve të shërueshme me UV me bazë tretës. PUD #65215A mund të mundësojë potencialisht aplikuesit aktualë të materialeve të shërueshme me bazë tretës, të kalojnë në një material të shërueshëm me bazë uji, me pak ndryshim në linjën e tyre të veshjes.
Për prodhuesit që konsiderojnë zgjerimin e prodhimit, veshjet e bazuara në PUD #65215A do t'u mundësojnë:
●Kurseni para duke përdorur një linjë më të shkurtër veshjeje me bazë uji;
●Të ketë një gjurmë më të vogël të linjës së veshjes në objekt;
●Kanë një ndikim të reduktuar në lejen aktuale VOC;
●Realizoni 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 të shërueshme me UV përmes performancës së lartë të vetive fizike dhe karakteristikave të lëshimit të shpejtë të ujit të rrëshirës kur thahet në 140 °C.
Koha e postimit: Gusht-14-2024
