Vesiohenteisen polyuretaanimaalin kuivumistehokkuuteen vaikuttavat tekijät

Vesiohenteiset polyuretaanimaalit (WPU-maalit) korvaavat vähitellen perinteiset liuotinohenteiset maalit ympäristönäkökohtien vuoksi. Toisin kuin orgaanisissa liuotinmaaleissa, vesiohenteisissa maaleissa käytetään vettä dispergointiaineena ja laimentimena. Koska veden haihtuvuus on kuitenkin huomattavasti alhaisempi kuin orgaanisten liuottimien, vesiohenteisten maalien kuivaaminen edellyttää lämmitystä teollisen tuotannon aikana. Vain muutamat suuret laitokset, jotka eivät pysty kuivaamaan lämpökuivauksella, tai valmistajat, joiden tuotannon tehokkuusvaatimukset ovat alhaisemmat, valitsevat luonnollisen ilmakuivauksen. Mitkä tekijät vaikuttavat vesiohenteisten polyuretaanimaalien kuivaustehokkuuteen? Tänään syvennymme tähän aiheeseen keskittyen vesiohenteiseen polyuretaanimaaliin.

Vesiohenteisessa polyuretaanissa, joka tunnetaan myös nimellä veteen dispergoituva polyuretaani tai vesipohjainen polyuretaani, orgaaniset liuottimet korvataan vedellä dispergointiaineena. Sen etuja ovat myrkyttömyys, turvallisuus, erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, hyvä yhteensopivuus ja helppo muunneltavuus. Polyuretaani (PU) on polymeeriyhdiste, jonka pääketjussa on uretaanilenkkejä. Vesiohenteisella polyuretaanilla (WPU) tarkoitetaan veteen liuotettuja tai dispergoituja PU-emulsioita. Vesiohenteisen luonteensa ansiosta WPU on myrkytöntä, palamatonta ja ympäristöystävällistä, joten se soveltuu tekstiili-, nahka-, paperi-, kumi-, auto- ja huonekaluteollisuuden sovelluksiin koriste- ja suojaustarkoituksiin. Se on vähitellen korvannut liuotinpohjaiset PU-maalit.

Vesiohenteisissa polyuretaanimaaleissa vesimolekyylejä on kolmessa muodossa: vapaana, sidottuna ja geelimäisenä. Liuotinpohjaisiin PU-maaleihin verrattuna WPU-maalien kuivumisprosessille on ominaista veden haihtumisen korkeampi alkulämpötilapiste. Ympäristöissä, joissa on tietty kosteus, maalikalvon sisällä olevan veden höyrynpaineen on ylitettävä ympäristön höyrynpaine, jotta haihtuminen tapahtuisi. Nämä ominaisuudet vaikuttavat siihen, että vesiohenteisten polyuretaanimaalien kuivumisnopeus on hitaampi kuin liuotinohenteisten vastaavien maalien, mikä on osittain estänyt niiden laajempaa käyttöönottoa. Siksi vesiohenteisten maalien kuivumisnopeuden parantaminen on olennaisen tärkeää markkinoiden laajentamiseksi ja edellyttää lisätutkimuksia.

1. Kiintoainepitoisuuden vaikutus: Vapaan veden pitoisuus on läheisessä yhteydessä kiintoainepitoisuuteen. Emulsion suurempi kiintoainepitoisuus vähentää vapaan veden pitoisuutta, mikä lyhentää haihtumisaikaa ja parantaa WPU:n kuivumisnopeutta. Tutkimukset ovat osoittaneet, että WPU:n kuivumisnopeus voi vastata perinteisten liuotinpohjaisten PU:iden kuivumisnopeutta, kun kiintoainepitoisuus on yli 50%, ja lämmittäminen hiilikuitulämmityselementeillä nostaa ympäristön lämpötilan 40 °C-60 °C:een. Kiintoainepitoisuuden hallinta maalin muotoilun avulla on ratkaisevan tärkeää tuotannossa.
2. Hydrofiilisten ryhmien pitoisuuden vaikutus: WPU:n dispersion parantamiseksi PU-molekyyliketjuun lisätään usein hydrofiilisiä ioniryhmiä. Lisääntynyt hydrofiilisten ryhmien pitoisuus vaikeuttaa kuitenkin kuivausta ja vähentää kuivumisnopeutta. PU:n hydrofiilisten ryhmien kanssa vety- ja molekyylien välisten voimien avulla muodostunut sidottu vesi haihtuu paljon hitaammin kuin vapaa vesi. Näin ollen suurempi hydrofiilisten ryhmien pitoisuus johtaa siihen, että sitoutunut vesi lisääntyy emulsiossa, mikä vaikeuttaa haihtumista. Emulsion vakauden varmistamiseksi on tärkeää minimoida hydrofiilisten ryhmien määrä.
3. Kovan segmentin sisällön vaikutus: Kovien segmenttien pitoisuuden lisääminen nopeuttaa kuivumista parantamalla pehmeiden ja kovien segmenttien yhteensopivuutta, mikä helpottaa vesimolekyylien siirtymistä molekyyliketjun liikkeen aikana. Liiallinen kovasegmenttipitoisuus (noin 46%) voi kuitenkin johtaa pintakalvon muodostumiseen kuivauksen aikana, jolloin syntyy este, joka hidastaa kosteuden haihtumista ja voi aiheuttaa vikoja, kuten appelsiininkuorta tai huonoa tarttuvuutta.
4. Neutralointiasteen vaikutus: Karboksyylihapporyhmillä on heikko hydrofiilisyys, kun taas neutraloinnin kautta muodostuvilla karboksyylihappoanioneilla on voimakkaampi hydrofiilisyys. Korkeampi neutralointiaste lisää molekyyliketjujen hydrofiilisyyttä, mikä lisää sidottua vesipitoisuutta ja vaikuttaa siten WPU:n kuivumisnopeuteen. Lisäksi korkeampi neutralointiaste lisää maalin viskositeettia, mikä edistää pintakalvon muodostumista ja estää sisäisen kosteuden haihtumista, mikä vaikuttaa sekä kuivumisnopeuteen että tuotteen laatuun.
5. Substraatin vaikutus kalvon muodostumiseen: Alustojen pintaominaisuudet vaikuttavat merkittävästi vesimolekyylien välisiin molekyylien välisiin voimiin ja siten maalin kuivumisnopeuteen. Esimerkiksi WPU-maali kuivuu nopeammin, kun se levitetään lasialustoille verrattuna komposiittipaneeleihin, mikä johtuu emulsion ja alustan pintajännityksen ja vuorovaikutuksen välisistä eroista. Alustoilla, joiden pintajännitys on alhaisempi, kuten puulla, on voimakkaampi vuorovaikutus veden kanssa, mikä tekee kosteuden haihtumisesta haastavampaa.

Nyt kun olemme tutkineet vesiohenteisten polyuretaanimaalien kuivaustehokkuuteen vaikuttavia tekijöitä, on selvää, että näiden tekijöiden optimointi maalin koostumusta muuttamalla on ratkaisevan tärkeää näiden innovatiivisten maalien korkean tuotantotehokkuuden ja taloudellisen kannattavuuden saavuttamiseksi. Tulevissa keskusteluissa käsitellään vesiohenteisten polyuretaanimaalien kuivumisnopeuteen vaikuttavia ulkoisia tekijöitä.

GlobalQT on erikoistunut korkealaatuisten kvartsiputkien ja kvartsiputkilämmittimien valmistukseen. Lisätietoja saat vierailemalla osoitteessa verkkosivusto tai ota yhteyttä sähköpostitse osoitteeseen contact@globalquartztube.com.