Vee baasil valmistatud polüuretaanvärvi kuivamise tõhusust mõjutavad tegurid

Vee baasil valmistatud polüuretaanvärvid (WPU) on keskkonnaprobleemide tõttu järk-järgult asendamas traditsioonilisi lahustipõhiseid värve. Erinevalt orgaanilistest lahustipõhistest värvidest kasutavad vesialuselised värvid vett dispergeerimis- ja lahjendusainena. Kuna vesi on aga orgaaniliste lahustitega võrreldes oluliselt vähem lenduv, tuleb vee baasil valmistatud värvide kuivatamiseks tööstusliku tootmise käigus kuumutada. Ainult mõned suured rajatised, mis ei saa kuivatada soojusega, või tootjad, kellel on väiksemad nõuded tootmise tõhususele, valivad loomuliku õhukuivatuse. Millised on olemuslikud tegurid, mis mõjutavad veepõhiste polüuretaanvärvide kuivatamise tõhusust? Täna süveneme sellesse teemasse, keskendudes vesialuselistele polüuretaanvärvidele.

Vee baasil valmistatud polüuretaan, mida nimetatakse ka vees dispergeeruvaks polüuretaaniks või veepõhiseks polüuretaaniks, asendab orgaanilised lahustid veega kui dispergeeriva vahendiga. See pakub selliseid eeliseid nagu mittetoksilisus, ohutus, suurepärased mehaanilised omadused, hea ühilduvus ja lihtne modifitseerimine. Polüuretaan (PU) on polümeeriühend, mille põhiahelas on uretaaniühendid. Vee baasil valmistatud polüuretaan (WPU) viitab vees lahustatud või dispergeeritud PU emulsioonidele. Tänu oma veepõhisele olemusele on WPU mittetoksiline, mittepõlev ja keskkonnasõbralik, mistõttu sobib see tekstiili-, naha-, paberi-, kummi-, auto- ja mööblitööstuses dekoratiivsetel ja kaitsvatel eesmärkidel kasutamiseks. See on järk-järgult asendanud lahustipõhised PU-värvid.

Vee baasil valmistatud polüuretaanvärvides esinevad veemolekulid kolmes vormis: vaba vesi, seotud vesi ja geelvesi. Võrreldes lahustipõhiste PU-värvidega iseloomustab WPU kuivamisprotsessi kõrgem vee aurustumise algtemperatuur. Teatud niiskusega keskkonnas peab vee aururõhk värvikile sees aurustumiseks ületama keskkonna aururõhku. Nende omaduste tõttu on vesialuseliste polüuretaanvärvide kuivamiskiirus aeglasem kui lahustipõhistel värvidel, mis on osaliselt takistanud nende laiemat kasutuselevõttu. Seetõttu on vee baasil valmistatud värvide kuivamiskiiruse parandamine oluline turu laienemiseks ja nõuab edasisi teadusuuringuid.

1. Tahkete ainete sisalduse mõju: Vaba vee sisaldus on tihedalt seotud tahke aine sisaldusega. Suurem tahke aine sisaldus emulsioonis vähendab vaba vee sisaldust, lühendades seeläbi aurustumisaega ja parandades WPU kuivamiskiirust. Uuringud on näidanud, et WPU kuivamiskiirused võivad vastata tavapäraste lahustipõhiste PUde kuivamiskiirustele, kui tahke aine sisaldus ületab 50% ja kuumutamine süsinikkiudude kütteelementidega tõstab ümbritseva õhu temperatuuri 40 °C-60 °C-ni. Tahkete ainete sisalduse kontrollimine värvi koostise abil on tootmises väga oluline.
2. Hüdrofiilse rühma sisalduse mõju: WPU dispersiooni suurendamiseks lisatakse PU molekuliahelasse sageli hüdrofiilseid ioonirühmi. Suurenenud hüdrofiilsete rühmade sisaldus raskendab aga kuivatamist ja vähendab kuivamiskiirust. Vesiniksidemete ja molekulidevaheliste jõudude kaudu PU hüdrofiilsete rühmadega moodustatud seotud vesi aurustub palju aeglasemalt kui vaba vesi. Seetõttu põhjustab suurem hüdrofiilse rühma sisaldus emulsioonis seotud vee suurenemist, mis takistab aurustumist. Emulsiooni stabiilsuse tagamiseks on oluline vähendada hüdrofiilseid rühmi miinimumini.
3. Kõva segmendi sisu mõju: Kõva segmendi sisalduse suurendamine kiirendab kuivamiskiirust, suurendades pehmete ja kõvade segmentide ühilduvust, mis hõlbustab vee molekulide kergemat nihkumist molekuliahela liikumise ajal. Liigne kõvasegmendi sisaldus (ligikaudu 46%) võib aga kuivatamise ajal põhjustada pinnakoorimise, mis loob tõkke, mis aeglustab niiskuse aurustumist ja võib põhjustada defekte, nagu apelsinikoore või halva adhesiivsuse.
4. Neutraliseerimisastme mõju: Karboksüülhappe rühmad on nõrgalt hüdrofiilsed, samas kui neutraliseerimise teel moodustunud karboksüülhappe anioonidel on tugevam hüdrofiilsus. Suurem neutraliseerimise aste suurendab molekuliahelate hüdrofiilsust, suurendades seotud veesisaldust ja mõjutades seeläbi WPU kuivamiskiirust. Lisaks sellele suurendab suurem neutraliseerimisaste värvi viskoossust, soodustades pinnakihi moodustumist ja takistades sisemist niiskuse aurustumist, mõjutades seega nii kuivamiskiirust kui ka toote kvaliteeti.
5. Substraadi mõju kile moodustumisele: Aluspinna omadused mõjutavad oluliselt veemolekulide vahelisi molekulidevahelisi jõude, mõjutades seeläbi värvi kuivamiskiirust. Näiteks kuivab WPU-värv kiiremini, kui seda kantakse klaaspinnale, kui seda kantakse komposiitpaneelidele, kuna emulsiooni ja aluspinna vahel on erinev pindpinevus ja vastastikune mõju. Madalama pindpinevusega aluspinnal, näiteks puidul, on veega tugevam vastastikmõju, mis muudab niiskuse aurustumise keerulisemaks.

Nüüd, kui me oleme uurinud veepõhiste polüuretaanvärvide kuivamise tõhusust mõjutavaid sisemisi tegureid, on ilmne, et nende tegurite optimeerimine värvi koostise kohandamise abil on otsustava tähtsusega, et saavutada nende uuenduslike värvide kõrge tootmistõhusus ja majanduslik elujõulisus. Edaspidi käsitletakse väliseid tegureid, mis mõjutavad vesialuseliste polüuretaanvärvide kuivamiskiirust.

GlobalQT on spetsialiseerunud kõrgekvaliteediliste kvartstorude ja kvartstorukütteseadmete tootmisele. Lisateabe saamiseks külastage meie veebisait või võtke meiega ühendust e-posti teel aadressil contact@globalquartztube.com.