Urte askotan erabili izan dira UV bidez sendatzeko estaldura errendimendu handikoak zoruak, altzariak eta armairuak fabrikatzeko. Denbora gehienean, %100ean solidoak diren eta disolbatzaileetan oinarritutako UV bidez sendatzeko estaldurak izan dira merkatuko teknologia nagusia. Azken urteotan, uretan oinarritutako UV bidez sendatzeko estaldura teknologia hazi egin da. Uretan oinarritutako UV bidez sendatzeko erretxinak tresna erabilgarriak direla frogatu da fabrikatzaileentzat hainbat arrazoirengatik, besteak beste, KCMA orbanak gainditzea, erresistentzia kimikoen probak gainditzea eta KOLak murriztea. Teknologia honek merkatu honetan hazten jarrai dezan, hainbat faktore identifikatu dira hobekuntzak egin behar diren arlo nagusi gisa. Horiek UV bidez sendatzeko erretxinak uretan oinarritutako erretxinak erretxin gehienek dituzten "ezinbestekoak" izateaz harago eramango dituzte. Propietate baliotsuak gehitzen hasiko dira estaldurari, balioa emanez balio-kateko posizio bakoitzari, estalduraren formulatzailetik hasi eta fabrikako aplikatzailera, instalatzailera eta, azkenik, jabearengana.
Fabrikatzaileek, batez ere gaur egun, espezifikazioak betetzeaz gain, estaldura bat nahi dute. Fabrikazioan, ontziratzean eta instalazioan onurak eskaintzen dituzten beste propietate batzuk ere badaude. Nahi den ezaugarri bat instalazioen eraginkortasunaren hobekuntza da. Uretan oinarritutako estaldurarentzat, horrek esan nahi du uraren askapen azkarragoa eta blokeatze-erresistentzia azkarragoa. Nahi den beste ezaugarri bat erretxinaren egonkortasuna hobetzea da estaldura bat harrapatzeko/berrerabiltzeko, eta haien inbentarioa kudeatzeko. Azken erabiltzailearentzat eta instalatzailearentzat, nahi diren ezaugarriak leuntze-erresistentzia hobea eta instalazioan zehar metalezko markarik ez egotea dira.
Artikulu honek uretan oinarritutako UV bidez senda daitezkeen poliuretanoen garapen berriak aztertuko ditu, 50 °C-tan pinturaren egonkortasun askoz hobea eskaintzen dutenak, bai estaldura gardenetan bai pigmentatuetan. Era berean, erretxina hauek estaldura aplikatzailearen atributu nahiak nola konpontzen dituzten aztertzen du, linearen abiadura handitzeko, uraren askapen azkarraren, bloke-erresistentzia hobetuaren eta disolbatzaileen erresistentziaren bidez lineatik kanpo, eta horrek pilatzeko eta ontziratzeko eragiketen abiadura hobetzen du. Horrek batzuetan gertatzen diren lineatik kanpo kalteak ere hobetuko ditu. Artikulu honek instalatzaile eta jabeentzat garrantzitsuak diren orban eta produktu kimikoen erresistentzian erakutsitako hobekuntzak ere aztertzen ditu.
Atzeko planoa
Estaldura-industriaren paisaia etengabe eboluzionatzen ari da. Mila bakoitzeko prezio arrazoizkoan zehaztapena gainditzea besterik ez da nahikoa. Armairuetan, zurgintzan, zoruetan eta altzarietan fabrikan aplikatzen diren estalduren paisaia azkar aldatzen ari da. Fabrikak hornitzen dituzten formulatzaileei eskatzen zaie langileentzat aplikatzeko seguruagoak izan daitezen, kezkagarriak diren substantziak kendu ditzaten, KOLak urarekin ordezkatu ditzaten eta baita karbono fosil gutxiago eta biokarbono gehiago erabili ere. Errealitatea da balio-kate osoan zehar, bezero bakoitzak estaldurari zehaztapena betetzea baino gehiago eskatzen diola.
Fabrikarentzat balio gehiago sortzeko aukera ikusita, gure taldeak fabrika mailan ikertzen hasi zen aplikatzaile hauek zituzten erronkak. Elkarrizketa askoren ondoren, gai komun batzuk entzuten hasi ginen:
- Oztopo baimentzaileek nire hedapen helburuak eragozten ari dira;
- Kostuak handitzen ari dira eta gure kapital aurrekontuak gutxitzen;
- Energiaren eta langileen kostuak handitzen ari dira;
- Langile esperientziadunen galera;
- Gure enpresako SG&A helburuak, baita nire bezeroarenak ere, bete behar dira; eta
- Atzerriko lehia.
Gai hauek balio-proposamenen adierazpenak ekarri zituzten, eta horiek oihartzuna izan zuten uretan oinarritutako UV bidez senda daitezkeen poliuretanoen aplikatzaileen artean, batez ere arotzeria eta armairuen merkatuan, hala nola: "arotzeria eta armairuen fabrikatzaileek fabrika-eraginkortasuna hobetu nahi dute" eta "fabrikatzaileek ekoizpena ekoizpen-lerro laburragoetan zabaltzeko gaitasuna nahi dute, birlanketa-kalte gutxiagorekin, ura askatzeko propietate motelak dituzten estaldurei esker".
1. taulak erakusten du nola, estalduraren lehengaien fabrikatzailearentzat, estalduraren atributu eta propietate fisiko batzuen hobekuntzek azken erabiltzaileak lor ditzakeen eraginkortasunak dakartzaten.
1. TAULA | Ezaugarriak eta onurak.
1. taulan zerrendatutako zenbait atributu dituzten UV bidez senda daitezkeen PUDak diseinatuz, azken erabiltzaileen fabrikatzaileek lantegien eraginkortasuna hobetzeko dituzten beharrei erantzun ahal izango diete. Horri esker, lehiakorragoak izan daitezke, eta, agian, egungo ekoizpena zabaltzeko aukera izango dute.
Esperimentuen emaitzak eta eztabaida
UV bidez senda daitezkeen poliuretanozko dispertsioen historia
1990eko hamarkadan, polimeroari lotutako akrilato taldeak zituzten poliuretano anionikoen dispertsioen erabilera komertzialak aplikazio industrialetan erabiltzen hasi ziren.1 Aplikazio horietako asko ontzietan, tintetan eta egurrezko estalduretan izan ziren. 1. irudiak UV bidez senda daitekeen PUD baten egitura generikoa erakusten du, estaldura-lehengai hauek nola diseinatzen diren erakutsiz.
1. IRUDIA | Akrilato funtzionalaren poliuretano dispertsio generikoa.3
1. irudian erakusten den bezala, UV bidez senda daitezkeen poliuretanozko dispertsioak (UV bidez senda daitezkeen PUDak) poliuretanozko dispertsioak egiteko erabiltzen diren osagai tipikoekin osatuta daude. Diisozianato alifatikoak poliuretanozko dispertsioak egiteko erabiltzen diren ester, diol, hidrofilizazio talde eta kate-luzatzaile tipikoekin erreakzionatzen dira.2 Desberdintasuna dispertsioa egiten den bitartean aurre-polimero urratsean sartzen diren akrilato funtzional ester, epoxi edo eter bat gehitzea da. Eraikuntza-bloke gisa erabiltzen diren materialen aukeraketak, baita polimeroen arkitekturak eta prozesamenduak ere, PUD baten errendimendua eta lehortze-ezaugarriak baldintzatzen dituzte. Lehengaien eta prozesamenduaren aukeraketa hauek UV bidez senda daitezkeen PUDak sortuko dituzte, filma sortzen ez dutenak eta filma sortzen dutenak ere.3 Filma sortzen dutenak edo lehortze motak dira artikulu honen gaia.
Filmaren eraketak, edo lehortzeak, UV sendatu aurretik ukimenerako lehor dauden film koaleszente bat sortuko ditu. Aplikatzaileek partikulek eragindako estalduraren aireko kutsadura mugatu nahi dutenez, baita ekoizpen-prozesuan abiadura behar dutenez ere, hauek askotan labeetan lehortzen dira UV sendatu aurretik prozesu jarraitu baten barruan. 2. irudiak UV sendagarri den PUD baten lehortze eta sendatze prozesu tipikoa erakusten du.
2. IRUDIA | UV bidez senda daitekeen PUD bat sendatzeko prozesua.
Aplikazio metodoa normalean ihinztadura da. Hala ere, labana-arrabola eta baita gainezka-geruza ere erabili izan dira. Aplikatu ondoren, estaldurak lau urratseko prozesu bat igarotzen du berriro manipulatu aurretik.
1.Flash: Hau giro-tenperaturan edo tenperatura altuan egin daiteke segundo batzuetatik minutu batzuetara.
2. Labean lehortzea: Hemen ura eta kodisolbatzaileak estalduratik kanporatzen dira. Urrats hau kritikoa da eta normalean prozesu batean denbora gehien kontsumitzen duena. Urrats hau normalean >140 °F-tan izaten da eta 8 minutu arte irauten du. Zona anitzeko lehortze-labeak ere erabil daitezke.
- IR lanpara eta aire mugimendua: IR lanparak eta aire mugimenduko haizagailuak instalatzeak uraren distira are azkarrago bizkortuko du.
3. UV sendaketa.
4. Hoztu: Behin sendotuta, estaldurak denbora batez sendotu beharko du blokeatzeko erresistentzia lortzeko. Urrats honek 10 minutu iraun dezake blokeatzeko erresistentzia lortu arte.
Esperimentala
Ikerketa honek bi UV sendagarri PUD (WB UV) alderatu zituen, gaur egun armairu eta zurgintza merkatuan erabiltzen direnak, gure garapen berriarekin, 65215A # PUDarekin. Ikerketa honetan 1. eta 2. estandarrak 65215A # PUDarekin alderatzen ditugu lehortzean, blokeatzean eta erresistentzia kimikoan. pH-aren egonkortasuna eta biskositate-egonkortasuna ere ebaluatzen ditugu, eta hori funtsezkoa izan daiteke gehiegizko ihinztaduraren berrerabilpena eta iraupena kontuan hartzerakoan. 2. taulan ageri dira ikerketa honetan erabilitako erretxin bakoitzaren propietate fisikoak. Hiru sistemak fotohasieratzaile, KOL eta solido maila berdinarekin formulatu ziren. Hiru erretxinak % 3ko kodisolbatzailearekin formulatu ziren.
2. TAULA | PUD erretxinaren propietateak.
Elkarrizketetan esan ziguten arotzeria eta armairu merkatuetako WB-UV estaldura gehienak ekoizpen-lerro batean lehortzen direla, eta horrek 5-8 minutu behar dituela UV sendatu aurretik. Aldiz, disolbatzailean oinarritutako UV (SB-UV) lerroa 3-5 minututan lehortzen da. Gainera, merkatu honetarako, estaldurak normalean 4-5 milimetroko bustitasunera aplikatzen dira. Uretan oinarritutako UV sendatzeko estalduren eragozpen nagusia UV sendatzeko disolbatzailean oinarritutako alternatibekin alderatuta, ekoizpen-lerro batean ura flash egiteko behar den denbora da.4 Filmaren akatsak, hala nola orban zuriak, gertatuko dira ura ez bada behar bezala flash egin estalduratik UV sendatu aurretik. Hori gerta daiteke film bustiaren lodiera handiegia bada ere. Orban zuri hauek sortzen dira ura filmaren barruan harrapatuta geratzen denean UV sendatzean.5
Ikerketa honetarako, UV bidez senda daitekeen disolbatzaile-oinarritutako linea batean erabiliko litzatekeenaren antzeko sendatze-egutegi bat aukeratu dugu. 3. irudiak gure ikerketarako erabilitako aplikazio, lehortze, sendatze eta ontziratze-egutegia erakusten du. Lehortze-egutegi honek % 50 eta % 60 arteko hobekuntza adierazten du linea-abiadura orokorraren gainean, arotzeria eta armairu-aplikazioetan egungo merkatu-estandarrarekin alderatuta.
3. IRUDIA | Aplikazio, lehortze, sendatze eta ontziratze egutegia.
Jarraian, gure ikerketarako erabili ditugun aplikazio eta sendatze baldintzak azaltzen dira:
●Astigar egurrezko xaflaren gainean oinarri-geruza beltz batekin aplikatu ihinztadura bidez.
●30 segundoko giro-tenperaturako keinua.
●140 °F-ko labea lehortzea 2,5 minutuz (konbekziozko labea).
●UV sendatzea – intentsitatea 800 mJ/cm2 ingurukoa.
- Estaldura gardenak Hg lanpara bat erabiliz sendatu ziren.
- Pigmentatutako estaldurak Hg/Ga lanpara konbinatu bat erabiliz sendatu ziren.
● Pilatu aurretik minutu 1 hoztu.
Gure ikerketarako hiru geruza bustiko lodiera desberdin ere eman genituen ihinztatzeko, geruza gutxiago bezalako beste abantaila batzuk ere lortuko ote ziren ikusteko. 4 mil-eko geruza bustia da WB UV-rako ohikoa. Ikerketa honetarako 6 eta 8 mil-eko geruza bustietako aplikazioak ere sartu genituen.
Sendatze Emaitzak
1. estandarraren, distira handiko estaldura garden baten, emaitzak 4. irudian ageri dira. WB UV estaldura gardena aurretik oinarri-geruza beltz batekin estali eta 3. irudian erakusten den programaren arabera sendotu zen dentsitate ertaineko zuntz-oholean (MDF) aplikatu zen. 4 milimetroko lodiera bustian, estaldura igarotzen da. Hala ere, 6 eta 8 milimetroko aplikazio bustian, estaldura pitzatu egin zen, eta 8 milimetroko estaldura erraz kendu zen UV sendotu aurretik ura eskasa zelako.
4. IRUDIA | 1. estandarra.
Emaitza antzekoa ikusten da 2. estandarrean ere, 5. irudian ageri dena.
5. IRUDIA | 2. estandarra.
6. irudian erakusten den bezala, 3. irudiko sendotze-egutegi bera erabiliz, PUD #65215A-k hobekuntza izugarria erakutsi zuen uraren askapenean/lehortzean. 8 mil-ko film bustiaren lodierarekin, pitzadura txiki bat ikusi zen laginaren beheko ertzean.
6. IRUDIA | PUD #65215A.
PUD# 65215A-ren proba gehigarriak ebaluatu ziren distira gutxiko estaldura garden batean eta MDF beraren gainean oinarri-geruza beltz batekin egindako pigmentuzko estaldura batean, beste estaldura-formulazio tipiko batzuetan ura askatzeko ezaugarriak ebaluatzeko. 7. irudian erakusten den bezala, distira gutxiko formulazioak 5 eta 7 milimetroko aplikazio hezean ura askatu eta film ona sortu zuen. Hala ere, 10 milimetroko aplikazio hezean, lodiegia zen ura askatzeko 3. irudiko lehortze eta sendotze egutegian.
7. IRUDIA | Distira gutxiko PUD #65215A.
Formula pigmentatu zuri batean, PUD #65215A-k emaitza onak lortu zituen 3. irudian deskribatutako lehortze eta sendatze programa berean, 8 mil hezeetan aplikatu zenean izan ezik. 8. irudian ikusten den bezala, filma 8 mil-etan pitzatzen da ura askatzeko gaitasun eskasa duelako. Oro har, formulazio garden, distira gutxiko eta pigmentatuetan, PUD#65215A-k emaitza onak lortu zituen filmak eratzeko eta lehortzeko orduan, 7 mil hezeetaraino aplikatu eta 3. irudian deskribatutako lehortze eta sendatze programa azeleratuan sendatu zenean.
8. IRUDIA | Pigmentatutako PUD #65215A.
Blokeatzen diren emaitzak
Blokeatze-erresistentzia estaldura batek pilatzen denean beste estalitako artikulu bati itsasten ez zaion gaitasuna da. Fabrikazioan, askotan oztopo bat izaten da, estaldura sendotu batek blokeatze-erresistentzia lortzeko denbora behar badu. Ikerketa honetarako, 1. estandarreko eta 65215A PUDko formulazio pigmentatuak beirari aplikatu zitzaizkion 5 mil bustitako lodierarekin, barra bat erabiliz. Hauek 3. irudiko sendatze-egutegiaren arabera sendatu ziren. Bi estalitako beirazko panel aldi berean sendatu ziren; sendatu eta 4 minutura, panelak elkarrekin lotu ziren, 9. irudian erakusten den bezala. 24 orduz elkarrekin lotu ziren giro-tenperaturan. Panelak erraz bereizten baziren estalitako panelei inpresiorik edo kalterik utzi gabe, proba gainditutzat jotzen zen.
10. irudiak PUD#65215A-ren blokeatze-erresistentzia hobetua erakusten du. Aurreko proban bai 1. estandarrak bai PUD#65215A-k sendatze osoa lortu bazuten ere, PUD#65215A-k bakarrik erakutsi zuen nahikoa ur askapen eta sendatze blokeatze-erresistentzia lortzeko.
9. IRUDIA | Blokeatze-erresistentziaren probaren ilustrazioa.
10. IRUDIA | 1. estandarraren blokeatze-erresistentzia, eta ondoren 65215A PUD-a.
Akrilikoen nahasketaren emaitzak
Estaldura-fabrikatzaileek askotan WB UV bidez senda daitezkeen erretxinak akrilikoekin nahasten dituzte kostua murrizteko. Gure ikerketarako, PUD#65215A NeoCryl® XK-12rekin nahastea ere aztertu genuen. Akrilikoa, uretan oinarritua, askotan UV bidez senda daitezkeen uretan oinarritutako PUDen nahasketa-bazkide gisa erabiltzen da arotzeria eta armairuen merkatuan. Merkatu honetarako, KCMA orban-proba estandartzat hartzen da. Amaierako erabileraren arabera, produktu kimiko batzuk beste batzuk baino garrantzitsuagoak izango dira estalitako artikuluaren fabrikatzailearentzat. 5eko balorazioa da onena eta 1eko balorazioa txarrena.
3. taulan erakusten den bezala, PUD #65215A-k oso emaitza onak lortzen ditu KCMA orban-probetan, distira handiko garden gisa, distira txikiko garden gisa eta estaldura pigmentatu gisa. Akriliko batekin 1:1 proportzioan nahastuta ere, KCMA orban-proban ez da nabarmen eragiten. Mostaza bezalako agenteekin tindatuta ere, estaldura maila onargarri batera itzuli da 24 ordu igaro ondoren.
3. TAULA | Erresistentzia kimikoa eta orbanak (5eko balorazioa da onena).
KCMA orban-probez gain, fabrikatzaileek sendatzea ere probatuko dute UV sendatzearen ondoren berehala. Askotan, akrilikoaren nahasketaren efektuak sendatze-lerrotik berehala nabarituko dira proba honetan. Espero da estalduraren hausturarik ez izatea 20 isopropil alkohol igurtzi bikoitz egin ondoren (20 IPA dr). Laginak UV sendatzearen ondoren minutu 1 probatzen dira. Gure probetan ikusi genuen PUD# 65215A akriliko batekin 1:1 nahasketa batek ez zuela proba hau gainditu. Hala ere, ikusi genuen PUD #65215A % 25eko NeoCryl XK-12 akrilikoarekin nahastu eta 20 IPA dr proba gainditu zitekeela (NeoCryl Covestro taldearen marka erregistratua da).
11. IRUDIA | 20 IPA igurtzi bikoitz, UV sendatzearen ondoren minutu 1.
Erretxina Egonkortasuna
PUD #65215A-ren egonkortasuna ere probatu zen. Formulazio bat egonkortzat jotzen da 4 aste 40 °C-tan egon ondoren pH-a 7tik behera jaisten ez bada eta biskositatea hasierakoarekin alderatuta egonkor mantentzen bada. Gure probak egiteko, laginak baldintza gogorragoetan jartzea erabaki genuen, gehienez 6 aste 50 °C-tan. Baldintza hauetan, 1. eta 2. estandarrak ez ziren egonkorrak.
Gure probak egiteko, ikerketa honetan erabilitako distira handiko gardena, distira txikiko gardena eta distira txikiko pigmentatutako formulazioak aztertu genituen. 12. irudian ikusten den bezala, hiru formulazioen pH-egonkortasuna egonkor mantendu zen eta 7,0 pH-ko atalasearen gainetik. 13. irudiak biskositate-aldaketa minimoa erakusten du 50 °C-tan 6 aste igaro ondoren.
12. IRUDIA | Formulatutako PUD #65215A-ren pH-egonkortasuna.
13. IRUDIA | Formulatutako PUD #65215A-ren biskositate-egonkortasuna.
PUD #65215A-ren egonkortasun-errendimendua frogatzen duen beste proba bat 50 °C-tan 6 astez zahartu den estaldura-formulazio baten KCMA orbanen erresistentzia berriro probatzea izan zen, eta hasierako KCMA orbanen erresistentziarekin alderatzea. Egonkortasun ona erakusten ez duten estaldurek orbanen errendimendua jaitsi egingo dute. 14. irudian erakusten den bezala, PUD#65215A-k 3. taulan erakusten den estaldura pigmentatuaren hasierako erresistentzia kimiko/orbanen proban lortutako errendimendu-maila bera mantendu zuen.
14. IRUDIA | #65215A PUD pigmentatuarentzat proba kimikoen panelak.
Ondorioak
UV bidez senda daitezkeen ur-oinarritutako estaldurak aplikatzen dituztenentzat, PUD #65215A-k arotzeria, egurrezko eta armairu merkatuetako egungo errendimendu-estandarrekin bat egiteko aukera emango die, eta, gainera, estaldura-prozesuak linea-abiadura % 50-60 baino gehiago hobetzea ahalbidetuko du egungo UV bidez senda daitezkeen ur-oinarritutako estaldura estandarrekin alderatuta. Aplikatzailearentzat, horrek esan nahi izan dezake:
● Ekoizpen azkarragoa;
●Filmaren lodiera handitzeak geruza gehigarrien beharra murrizten du;
●Lehortzeko lerro laburragoak;
●Energia aurreztea lehortzeko beharrak murriztu direlako;
● Txatar gutxiago blokeatzeko erresistentzia azkarra dela eta;
●Erretxinaren egonkortasunari esker, estaldura-hondakinen murrizketa.
100 g/L baino gutxiagoko KOLekin, fabrikatzaileek hobeto bete ditzakete beren KOL helburuak. Baimen arazoengatik hedapen kezkak izan ditzaketen fabrikatzaileentzat, ur askapen azkarreko PUD #65215A-k errazago bete ahal izango dituzte beren arauzko betebeharrak errendimenduaren kalterik egin gabe.
Artikulu honen hasieran, gure elkarrizketetatik aipatu genuen disolbatzaile-oinarritutako UV bidez senda daitezkeen materialen aplikatzaileek normalean estaldurak lehortu eta sendatzen zituztela 3-5 minutu arteko prozesu batean. Ikerketa honetan frogatu dugu 3. irudian erakusten den prozesuaren arabera, PUD #65215A-k 7 mil-eko lodiera duen film bustia sendatzen duela 4 minututan, 140 °C-ko labe-tenperaturan. Hori disolbatzaile-oinarritutako UV bidez senda daitezkeen estaldura gehienen leihoaren barruan dago. PUD #65215A-k disolbatzaile-oinarritutako UV bidez senda daitezkeen materialen aplikatzaileei UV bidez senda daitekeen ur-oinarritutako material batera aldatzea ahalbidetu diezaieke, beren estaldura-lerroan aldaketa gutxi eginda.
Ekoizpenaren hedapena aztertzen ari diren fabrikatzaileentzat, PUD #65215A oinarrian oinarritutako estaldurek aukera emango diete:
●Aurreztu dirua uretan oinarritutako estaldura-lerro laburrago bat erabiliz;
● Instalazioan estaldura-lerroaren aztarna txikiagoa izatea;
●Eragin txikiagoa dute egungo KOL baimenarekin;
●Lehortze beharrak murrizteari esker, energia aurreztu.
Ondorioz, PUD #65215A-k UV bidez senda daitezkeen estaldura-lerroen fabrikazio-eraginkortasuna hobetzen lagunduko du, erretxinaren propietate fisiko-errendimendu handiari eta 140 °C-tan lehortzean ura azkar askatzen duelako.
Argitaratze data: 2024ko abuztuaren 14a
