Faktory ovlivňující účinnost schnutí vodou ředitelného polyuretanového nátěru

Vodou ředitelné polyuretanové barvy (WPU) postupně nahrazují tradiční barvy na bázi rozpouštědel z důvodu ochrany životního prostředí. Na rozdíl od organických barev na bázi rozpouštědel používají vodou ředitelné barvy vodu jako dispergační a ředicí činidlo. Vzhledem k výrazně nižší těkavosti vody ve srovnání s organickými rozpouštědly však sušení vodou ředitelných barev vyžaduje při průmyslové výrobě zahřívání. Pouze několik velkých zařízení, která nejsou schopna sušit teplem, nebo výrobci s nižšími požadavky na efektivitu výroby volí sušení přirozeným vzduchem. Jaké jsou vnitřní faktory ovlivňující účinnost sušení vodou ředitelných polyuretanových barev? Dnes se do tohoto tématu ponoříme se zaměřením na vodou ředitelné polyuretany.

Vodou ředitelný polyuretan, známý také jako vodou dispergovatelný polyuretan nebo polyuretan na vodní bázi, nahrazuje organická rozpouštědla vodou jako disperzním médiem. Nabízí výhody, jako je netoxičnost, bezpečnost, vynikající mechanické vlastnosti, dobrá kompatibilita a snadná modifikace. Polyuretan (PU) je polymerní sloučenina obsahující ve svém hlavním řetězci uretanové články. Vodou ředitelný polyuretan (WPU) označuje emulze PU rozpuštěné nebo dispergované ve vodě. Díky své vodní povaze je WPU netoxický, nehořlavý a šetrný k životnímu prostředí, takže je vhodný pro použití v textilním, kožedělném, papírenském, gumárenském, automobilovém a nábytkářském průmyslu pro dekorativní a ochranné účely. Postupně nahrazuje PU barvy na bázi rozpouštědel.

Ve vodou ředitelných polyuretanových barvách se molekuly vody vyskytují ve třech formách: volná voda, vázaná voda a gelová voda. Ve srovnání s rozpouštědlovými PU barvami se proces schnutí WPU vyznačuje vyšší počáteční teplotou bodu odpařování vody. V prostředí s určitou vlhkostí musí tlak vodní páry ve filmu nátěru překročit tlak vodní páry v prostředí, aby mohlo dojít k odpařování. Tyto vlastnosti přispívají k pomalejšímu schnutí vodou ředitelných polyuretanových nátěrových hmot ve srovnání s jejich protějšky na bázi rozpouštědel, což částečně brání jejich širšímu rozšíření. Zlepšení rychlosti schnutí vodou ředitelných nátěrových hmot je proto nezbytné pro rozšíření trhu a vyžaduje další výzkum.

1. Vliv obsahu pevné látky: Obsah volné vody úzce souvisí s obsahem pevné látky. Vyšší obsah pevné látky v emulzi snižuje obsah volné vody, čímž se zkracuje doba odpařování a zlepšuje rychlost sušení WPU. Studie ukázaly, že rychlost sušení WPU se může vyrovnat rychlosti sušení konvenčních PU na bázi rozpouštědel, pokud obsah pevné látky přesáhne 50% a ohřev pomocí topných prvků z uhlíkových vláken zvýší teplotu okolí na 40-60 °C. Kontrola obsahu pevných látek prostřednictvím složení nátěru je ve výrobě klíčová.
2. Vliv obsahu hydrofilní skupiny: Pro zvýšení disperze WPU se do molekulárního řetězce PU často zavádějí hydrofilní iontové skupiny. Zvýšený obsah hydrofilních skupin však komplikuje sušení a snižuje rychlost sušení. Vázaná voda vytvořená vodíkovou vazbou a mezimolekulárními silami s hydrofilními skupinami PU se odpařuje mnohem pomaleji než volná voda. Vyšší obsah hydrofilních skupin proto vede ke zvýšení množství vázané vody v emulzi, což brání odpařování. Pro zajištění stability emulze je důležité minimalizovat hydrofilní skupiny.
3. Vliv obsahu tvrdého segmentu: Zvýšení obsahu tvrdých segmentů urychluje rychlost sušení tím, že zvyšuje kompatibilitu mezi měkkými a tvrdými segmenty, což usnadňuje vytěsňování molekul vody při pohybu molekulárního řetězce. Nadměrný obsah tvrdých segmentů (přibližně 46%) však může vést k tvorbě povrchové slupky během sušení, která vytváří bariéru zpomalující odpařování vlhkosti a může mít za následek vady, jako je pomerančová kůra nebo špatná přilnavost.
4. Vliv stupně neutralizace: Skupiny karboxylových kyselin vykazují slabou hydrofilitu, zatímco anionty karboxylových kyselin vzniklé neutralizací mají silnější hydrofilitu. Vyšší stupeň neutralizace zvyšuje hydrofilitu molekulárních řetězců, zvyšuje obsah vázané vody, a tím ovlivňuje rychlost sušení WPU. Vyšší stupeň neutralizace navíc zvyšuje viskozitu barvy, čímž podporuje tvorbu povrchové slupky a brání odpařování vnitřní vlhkosti, a tím ovlivňuje rychlost schnutí i kvalitu výrobku.
5. Vliv substrátu na tvorbu filmu: Povrchové vlastnosti podkladů významně ovlivňují mezimolekulární síly mezi molekulami vody, a tím i rychlost schnutí nátěru. Například barva WPU schne rychleji, je-li nanesena na skleněný podklad ve srovnání s kompozitními deskami, a to v důsledku rozdílů v povrchovém napětí a interakci mezi emulzí a podkladem. Podklady s nižším povrchovým napětím, jako je dřevo, vykazují silnější interakci s vodou, což ztěžuje odpařování vlhkosti.

Nyní, když jsme prozkoumali vnitřní faktory ovlivňující účinnost schnutí vodou ředitelných polyuretanových nátěrových hmot, je zřejmé, že optimalizace těchto faktorů prostřednictvím úprav složení nátěrové hmoty je zásadní pro dosažení vysoké efektivity výroby a ekonomické životaschopnosti těchto inovativních nátěrových hmot. V budoucnu se budeme zabývat vnějšími faktory ovlivňujícími rychlost schnutí vodou ředitelných polyuretanových barev.

Ve společnosti GlobalQT se specializujeme na výrobu vysoce kvalitních křemenných trubic a ohřívačů křemenných trubic. Pro více informací navštivte naši webová stránka nebo nás kontaktujte e-mailem na adrese contact@globalquartztube.com.