수성 폴리우레탄 페인트의 건조 효율에 영향을 미치는 요인

수성 폴리우레탄(WPU) 페인트는 환경 문제로 인해 기존의 솔벤트 기반 페인트를 점차 대체하고 있습니다. 유기 용제 기반 페인트와 달리 수성 페인트는 물을 분산 및 희석제로 사용합니다. 하지만 유기 용제에 비해 물의 휘발성이 현저히 낮기 때문에 수성 페인트를 건조하려면 산업 생산 과정에서 가열이 필요합니다. 가열 건조가 불가능한 대규모 시설이나 생산 효율 요구 사항이 낮은 일부 제조업체만 자연 공기 건조를 선택합니다. 수성 폴리우레탄 페인트의 건조 효율에 영향을 미치는 본질적인 요인은 무엇일까요? 오늘은 수성 폴리우레탄에 초점을 맞춰 이 주제를 자세히 살펴보겠습니다.

수성 폴리우레탄은 수 분산성 폴리우레탄 또는 수성 폴리우레탄으로도 알려져 있으며, 유기 용매를 분산 매체로 물로 대체합니다. 무독성, 안전성, 우수한 기계적 특성, 우수한 호환성 및 수정 용이성 등의 장점을 제공합니다. 폴리우레탄(PU)은 주쇄에 우레탄 링크가 포함된 고분자 화합물입니다. 수성 폴리우레탄(WPU)은 물에 용해되거나 분산된 PU 에멀젼을 말합니다. 수성 폴리우레탄은 무독성, 불연성, 환경 친화적인 특성으로 인해 섬유, 가죽, 종이, 고무, 자동차 및 가구 산업에서 장식 및 보호 목적으로 사용하기에 적합합니다. 점차 솔벤트 기반 PU 페인트를 대체하고 있습니다.

수성 폴리우레탄 페인트에서 물 분자는 자유수, 결합수, 겔수 등 세 가지 형태로 존재합니다. 솔벤트 기반 PU 페인트에 비해 WPU 건조 공정은 물 증발의 초기 온도가 더 높은 것이 특징입니다. 특정 습도가 있는 환경에서는 페인트 필름 내 물의 증기압이 환경 증기압을 초과해야 증발이 일어납니다. 이러한 특성으로 인해 수성 폴리우레탄 페인트는 솔벤트 기반 페인트에 비해 건조 속도가 느리기 때문에 광범위한 채택에 부분적으로 장애가 되고 있습니다. 따라서 수성 페인트의 건조 속도를 개선하는 것은 시장 확대를 위해 필수적이며 더 많은 연구가 필요합니다.

1. 솔리드 콘텐츠의 효과: 유리수 함량은 고체 함량과 밀접한 관련이 있습니다. 에멀젼의 고형분 함량이 높을수록 유리수 함량이 감소하여 증발 시간이 단축되고 WPU의 건조 속도가 향상됩니다. 연구에 따르면 고형분 함량이 50%를 초과하고 탄소섬유 발열체로 가열하면 주변 온도가 40°C-60°C로 상승하면 WPU의 건조 속도가 기존 솔벤트 기반 PU의 건조 속도와 일치할 수 있는 것으로 나타났습니다. 페인트 배합을 통한 고체 함량 제어는 생산에서 매우 중요합니다.
2. 친수성 그룹 콘텐츠의 영향: WPU의 분산을 향상시키기 위해 친수성 이온 그룹을 PU 분자 사슬에 도입하는 경우가 많습니다. 그러나 친수성 그룹 함량이 증가하면 건조가 복잡해지고 건조 속도가 저하됩니다. PU 친수성 그룹과 수소 결합 및 분자 간 힘을 통해 형성된 결합수는 자유수보다 훨씬 느린 속도로 증발합니다. 따라서 친수성 그룹 함량이 높을수록 에멀젼의 결합수가 증가하여 증발을 방해합니다. 에멀젼의 안정성을 보장하려면 친수기를 최소화하는 것이 중요합니다.
3. 하드 세그먼트 콘텐츠의 영향: 경질 세그먼트 함량을 높이면 연질 세그먼트와 경질 세그먼트 간의 호환성이 향상되어 분자 사슬 이동 중 물 분자의 이동이 용이해져 건조 속도가 빨라집니다. 그러나 과도한 경질 세그먼트 함량(약 46%)은 건조 중 표면 피부 형성으로 이어져 수분 증발을 늦추는 장벽을 형성하고 오렌지 껍질이나 접착력 저하 등의 결함을 초래할 수 있습니다.
4. 중화도의 효과: 카르복실산기는 약한 친수성을 나타내며, 중화를 통해 형성된 카르복실산 음이온은 강한 친수성을 가집니다. 중화도가 높을수록 분자 사슬의 친수성이 향상되어 결합 수분 함량이 증가하여 WPU 건조 속도에 영향을 미칩니다. 또한 중화도가 높을수록 도료 점도가 높아져 표면 피막 형성을 촉진하고 내부 수분 증발을 방해하여 건조 속도와 제품 품질 모두에 영향을 미칩니다.
5. 필름 형성에 대한 기판의 영향: 기판의 표면 특성은 물 분자 간의 분자 간 힘에 큰 영향을 미쳐 페인트 건조 속도에 영향을 미칩니다. 예를 들어, WPU 페인트는 복합 패널에 비해 유리 기판에 도포할 때 표면 장력과 에멀젼과 기판 간의 상호 작용의 차이로 인해 더 빨리 건조됩니다. 목재와 같이 표면 장력이 낮은 기질은 물과 더 강한 상호작용을 보이므로 수분 증발이 더 어려워집니다.

이제 수성 폴리우레탄 페인트의 건조 효율에 영향을 미치는 내재적 요인을 살펴보았으므로 페인트 배합 조정을 통해 이러한 요인을 최적화하는 것이 이 혁신적인 페인트의 높은 생산 효율과 경제성을 달성하는 데 매우 중요하다는 것을 알 수 있습니다. 향후 논의에서는 수성 폴리우레탄 페인트 건조율에 영향을 미치는 외부 요인에 대해 다룰 예정입니다.

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