Faktory ovplyvňujúce účinnosť schnutia vodou riediteľnej polyuretánovej farby

Vodou riediteľné polyuretánové farby (WPU) postupne nahrádzajú tradičné farby na báze rozpúšťadiel z dôvodu ochrany životného prostredia. Na rozdiel od organických farieb na báze rozpúšťadiel sa vo vodou riediteľných farbách používa voda ako disperzné a riediace činidlo. Vzhľadom na výrazne nižšiu prchavosť vody v porovnaní s organickými rozpúšťadlami si však sušenie vodou riediteľných farieb vyžaduje počas priemyselnej výroby ohrev. Len niekoľko veľkých zariadení, ktoré nie sú schopné sušiť teplom, alebo výrobcovia s nižšími požiadavkami na efektívnosť výroby sa rozhodli pre prirodzené sušenie vzduchom. Aké sú vnútorné faktory ovplyvňujúce účinnosť sušenia vodou riediteľných polyuretánových farieb? Dnes sa tejto téme budeme venovať so zameraním na vodou riediteľné polyuretánové farby.

Vodou riediteľný polyuretán, známy aj ako vodou dispergovateľný polyuretán alebo polyuretán na báze vody, nahrádza organické rozpúšťadlá vodou ako disperzným médiom. Ponúka výhody, ako je netoxickosť, bezpečnosť, vynikajúce mechanické vlastnosti, dobrá kompatibilita a jednoduchá modifikácia. Polyuretán (PU) je polymérna zlúčenina obsahujúca vo svojom hlavnom reťazci uretánové články. Vodou riediteľný polyuretán (WPU) sa vzťahuje na emulzie PU rozpustené alebo dispergované vo vode. Vďaka svojej vodnej povahe je WPU netoxický, nehorľavý a šetrný k životnému prostrediu, takže je vhodný na použitie v textilnom, kožiarskom, papierenskom, gumárenskom, automobilovom a nábytkárskom priemysle na dekoratívne a ochranné účely. Postupne nahradil PU farby na báze rozpúšťadiel.

Vo vodou riediteľných polyuretánových farbách existujú molekuly vody v troch formách: voľná voda, viazaná voda a gélová voda. V porovnaní s PU farbami na báze rozpúšťadiel sa proces sušenia WPU vyznačuje vyššou počiatočnou teplotou bodu odparovania vody. V prostredí s určitou vlhkosťou musí tlak vodnej pary vo vrstve farby prekročiť tlak vodnej pary v prostredí, aby došlo k odparovaniu. Tieto vlastnosti prispievajú k pomalšiemu schnutiu vodou riediteľných polyuretánových farieb v porovnaní s ich rozpúšťadlovými nátermi, čo čiastočne bráni ich širšiemu rozšíreniu. Preto je zlepšenie rýchlosti schnutia vodou riediteľných farieb nevyhnutné pre rozšírenie trhu a vyžaduje si ďalší výskum.

1. Vplyv obsahu pevnej látky: Obsah voľnej vody úzko súvisí s obsahom pevnej látky. Vyšší obsah pevnej látky v emulzii znižuje obsah voľnej vody, čím sa skracuje čas odparovania a zlepšuje rýchlosť sušenia WPU. Štúdie ukázali, že rýchlosť sušenia WPU sa môže rovnať rýchlosti sušenia konvenčných PU na báze rozpúšťadiel, ak obsah pevnej látky prekročí 50% a ohrev pomocou ohrievacích prvkov z uhlíkových vlákien zvýši teplotu okolia na 40 °C - 60 °C. Kontrola obsahu pevných látok prostredníctvom zloženia farby je pri výrobe rozhodujúca.
2. Vplyv obsahu hydrofilnej skupiny: Na zvýšenie disperzie WPU sa do molekulového reťazca PU často zavádzajú hydrofilné iónové skupiny. Zvýšený obsah hydrofilných skupín však komplikuje sušenie a znižuje rýchlosť sušenia. Viazaná voda vytvorená prostredníctvom vodíkovej väzby a medzimolekulových síl s hydrofilnými skupinami PU sa odparuje oveľa pomalšie ako voľná voda. Vyšší obsah hydrofilnej skupiny preto vedie k zvýšeniu množstva viazanej vody v emulzii, čo bráni odparovaniu. Na zabezpečenie stability emulzie je dôležité minimalizovať hydrofilné skupiny.
3. Vplyv obsahu tvrdého segmentu: Zvýšenie obsahu tvrdých segmentov urýchľuje rýchlosť sušenia tým, že zvyšuje kompatibilitu medzi mäkkými a tvrdými segmentmi, čo uľahčuje premiestňovanie molekúl vody počas pohybu molekulárneho reťazca. Nadmerný obsah tvrdých segmentov (približne 46%) však môže počas sušenia viesť k tvorbe povrchovej kože, ktorá vytvára bariéru spomaľujúcu odparovanie vlhkosti a môže mať za následok defekty, ako je pomarančová kôra alebo slabá priľnavosť.
4. Vplyv stupňa neutralizácie: Skupiny karboxylových kyselín vykazujú slabú hydrofilitu, zatiaľ čo anióny karboxylových kyselín vytvorené neutralizáciou majú silnejšiu hydrofilitu. Vyšší stupeň neutralizácie zvyšuje hydrofilnosť molekulových reťazcov, čím sa zvyšuje obsah viazanej vody, a tým ovplyvňuje rýchlosť sušenia WPU. Okrem toho vyšší stupeň neutralizácie zvyšuje viskozitu farby, čím podporuje tvorbu povrchovej vrstvy a bráni odparovaniu vnútornej vlhkosti, čím ovplyvňuje rýchlosť schnutia aj kvalitu výrobku.
5. Vplyv substrátu na tvorbu filmu: Povrchové vlastnosti substrátov významne ovplyvňujú medzimolekulárne sily medzi molekulami vody, čím ovplyvňujú rýchlosť schnutia farieb. Napríklad farba WPU schne rýchlejšie, keď sa aplikuje na sklenené podklady v porovnaní s kompozitnými panelmi, a to v dôsledku rozdielov v povrchovom napätí a interakcii medzi emulziou a podkladom. Podklady s nižším povrchovým napätím, ako napríklad drevo, vykazujú silnejšiu interakciu s vodou, čo sťažuje odparovanie vlhkosti.

Teraz, keď sme preskúmali vnútorné faktory ovplyvňujúce účinnosť schnutia vodou riediteľných polyuretánových farieb, je zrejmé, že optimalizácia týchto faktorov prostredníctvom úpravy zloženia farby je rozhodujúca na dosiahnutie vysokej účinnosti výroby a ekonomickej životaschopnosti týchto inovatívnych farieb. Budúce diskusie sa budú týkať vonkajších faktorov ovplyvňujúcich rýchlosť schnutia vodou riediteľných polyuretánových farieb.

V spoločnosti GlobalQT sa špecializujeme na výrobu vysokokvalitných kremenných trubíc a ohrievačov kremenných trubíc. Viac informácií nájdete na našej stránke webovej stránky alebo nás kontaktujte e-mailom na contact@globalquartztube.com.