Dejavniki, ki vplivajo na učinkovitost sušenja poliuretanske barve na vodni osnovi

Poliuretanske barve na vodni osnovi (WPU) zaradi skrbi za okolje postopoma nadomeščajo tradicionalne barve na osnovi topil. Za razliko od barv na osnovi organskih topil se pri barvah na vodni osnovi voda uporablja kot sredstvo za razprševanje in redčenje. Vendar je zaradi bistveno manjše hlapnosti vode v primerjavi z organskimi topili za sušenje barv na vodni osnovi med industrijsko proizvodnjo potrebno segrevanje. Le nekaj velikih obratov, ki ne morejo sušiti z ogrevanjem, ali proizvajalcev z nižjimi zahtevami glede učinkovitosti proizvodnje se odloča za sušenje z naravnim zrakom. Kateri so notranji dejavniki, ki vplivajo na učinkovitost sušenja poliuretanskih barv na vodni osnovi? Danes se bomo poglobili v to temo s poudarkom na poliuretanskih barvah na vodni osnovi.

Poliuretan na vodni osnovi, znan tudi kot poliuretan, dispergirajoč v vodi, ali poliuretan na vodni osnovi, nadomešča organska topila z vodo kot disperznim medijem. Njegove prednosti so nestrupenost, varnost, odlične mehanske lastnosti, dobra združljivost in enostavna modifikacija. Poliuretan (PU) je polimerna spojina, ki v svoji glavni verigi vsebuje uretanske člene. Poliuretan na vodni osnovi (WPU) se nanaša na emulzije PU, raztopljene ali dispergirane v vodi. Zaradi svoje vodne narave je WPU nestrupen, nevnetljiv in okolju prijazen, zato je primeren za uporabo v tekstilni, usnjarski, papirni, gumarski, avtomobilski in pohištveni industriji za dekorativne in zaščitne namene. Postopoma je nadomestil barve PU na osnovi topil.

V poliuretanskih barvah na vodni osnovi so molekule vode v treh oblikah: prosta voda, vezana voda in gelska voda. V primerjavi z barvami PU na osnovi topil je za postopek sušenja WPU značilna višja začetna temperatura izhlapevanja vode. V okoljih z določeno vlažnostjo mora parni tlak vode v plasti barve preseči parni tlak iz okolja, da pride do izhlapevanja. Te značilnosti prispevajo k počasnejšemu sušenju poliuretanskih barv na vodni osnovi v primerjavi s podobnimi barvami na osnovi topil, kar je delno oviralo njihovo širšo uporabo. Zato je izboljšanje hitrosti sušenja barv na vodni osnovi bistveno za širitev trga in zahteva nadaljnje raziskave.

1. Vpliv vsebnosti trdne snovi: Vsebnost proste vode je tesno povezana z vsebnostjo trdne snovi. Večja vsebnost trdne snovi v emulziji zmanjša vsebnost proste vode, s čimer se skrajša čas izhlapevanja in izboljša hitrost sušenja WPU. Študije so pokazale, da je hitrost sušenja WPU lahko enaka hitrosti sušenja običajnih PU na osnovi topil, če vsebnost trdne snovi presega 50%, segrevanje z grelnimi elementi iz ogljikovih vlaken pa dvigne temperaturo okolice na 40 °C-60 °C. Nadzor vsebnosti trdne snovi s formulacijo barve je v proizvodnji ključnega pomena.
2. Vpliv vsebnosti hidrofilne skupine: Da bi izboljšali disperzijo poliuretanskih polimerov, se v molekularno verigo PU pogosto vnesejo hidrofilne ionske skupine. Vendar povečana vsebnost hidrofilnih skupin otežuje sušenje in zmanjšuje hitrost sušenja. Vezana voda, ki nastane zaradi vodikove vezi in medmolekularnih sil s hidrofilnimi skupinami PU, izhlapeva veliko počasneje kot prosta voda. Zato večja vsebnost hidrofilnih skupin vodi do večje količine vezane vode v emulziji, kar ovira izhlapevanje. Da bi zagotovili stabilnost emulzije, je pomembno zmanjšati hidrofilne skupine.
3. Vpliv vsebine trdega segmenta: Povečanje vsebnosti trdih segmentov pospeši hitrost sušenja, saj poveča združljivost med mehkimi in trdimi segmenti, kar olajša premikanje molekul vode med gibanjem molekularne verige. Vendar lahko prevelika vsebnost trdih segmentov (približno 46%) med sušenjem povzroči nastanek površinske kože, ki ustvari pregrado, ki upočasni izhlapevanje vlage in lahko povzroči napake, kot je pomarančna lupina ali slab oprijem.
4. Vpliv stopnje nevtralizacije: Skupine karboksilnih kislin imajo šibko hidrofilnost, anioni karboksilnih kislin, ki nastanejo z nevtralizacijo, pa imajo večjo hidrofilnost. Višja stopnja nevtralizacije poveča hidrofilnost molekularnih verig, kar poveča vsebnost vezane vode in s tem vpliva na hitrost sušenja WPU. Poleg tega višja stopnja nevtralizacije poveča viskoznost barve, kar pospešuje nastanek površinske kože in ovira izhlapevanje notranje vlage ter tako vpliva na hitrost sušenja in kakovost izdelka.
5. Vpliv substrata na tvorbo filma: Površinske lastnosti podlage pomembno vplivajo na medmolekularne sile med molekulami vode in s tem na hitrost sušenja barve. Na primer, barva WPU se zaradi razlik v površinski napetosti in interakciji med emulzijo in podlago hitreje suši, če se nanaša na steklene podlage v primerjavi s kompozitnimi ploščami. Podlage z nižjo površinsko napetostjo, kot je les, imajo močnejšo interakcijo z vodo, zaradi česar je izhlapevanje vlage težje.

Zdaj, ko smo raziskali notranje dejavnike, ki vplivajo na učinkovitost sušenja poliuretanskih barv na vodni osnovi, je jasno, da je optimizacija teh dejavnikov s prilagoditvami formulacije barve ključnega pomena za doseganje visoke proizvodne učinkovitosti in ekonomske upravičenosti teh inovativnih barv. V prihodnjih razpravah bomo obravnavali zunanje dejavnike, ki vplivajo na hitrost sušenja poliuretanskih barv na vodni osnovi.

V podjetju GlobalQT smo specializirani za proizvodnjo visokokakovostnih kremenovih cevi in grelnikov kremenovih cevi. Za več informacij obiščite naše Spletna stran ali nas kontaktirajte po e-pošti na contact@globalquartztube.com.