Faktorer som påverkar torkningseffektiviteten hos vattenburen polyuretanfärg

Vattenburna polyuretanfärger (WPU) ersätter gradvis traditionella lösningsmedelsbaserade färger på grund av miljöhänsyn. Till skillnad från organiska lösningsmedelsbaserade färger använder vattenburna färger vatten som dispergerings- och utspädningsmedel. På grund av vattnets betydligt lägre flyktighet jämfört med organiska lösningsmedel krävs dock uppvärmning under den industriella produktionen för att torka vattenburna färger. Endast ett fåtal storskaliga anläggningar som inte kan värmetorka eller tillverkare med lägre krav på produktionseffektivitet väljer naturlig lufttorkning. Vilka är de inneboende faktorerna som påverkar torkningseffektiviteten hos vattenburna polyuretanfärger? Idag ska vi fördjupa oss i detta ämne med fokus på vattenburna polyuretanfärger.

Vattenburen polyuretan, även känd som vattendispergerbar polyuretan eller vattenbaserad polyuretan, ersätter organiska lösningsmedel med vatten som dispergeringsmedium. Det ger fördelar som giftfrihet, säkerhet, utmärkta mekaniska egenskaper, god kompatibilitet och enkel modifiering. Polyuretan (PU) är en polymerförening som innehåller uretanlänkar i sin huvudkedja. Vattenburen polyuretan (WPU) avser PU-emulsioner som är upplösta eller dispergerade i vatten. På grund av sin vattenbaserade natur är WPU giftfri, icke brandfarlig och miljövänlig, vilket gör den lämplig för applikationer inom textil-, läder-, pappers-, gummi-, fordons- och möbelindustrin för dekorativa och skyddande ändamål. Den har gradvis ersatt lösningsmedelsbaserade PU-färger.

I vattenburna polyuretanfärger finns vattenmolekyler i tre former: fritt vatten, bundet vatten och gelvatten. Jämfört med lösningsmedelsbaserade PU-färger kännetecknas WPU-torkningsprocessen av en högre initial temperaturpunkt för vattenavdunstning. I miljöer med viss luftfuktighet måste vattnets ångtryck i färgfilmen överstiga det omgivande ångtrycket för att avdunstning ska ske. Dessa egenskaper bidrar till långsammare torkning av vattenburna polyuretanfärger jämfört med lösningsmedelsbaserade motsvarigheter, vilket delvis har hindrat en bredare användning av dem. Att förbättra torkhastigheten för vattenburna färger är därför avgörande för marknadsexpansionen och kräver ytterligare forskning.

1. Effekt av fast substansinnehåll: Innehållet av fritt vatten är nära relaterat till det fasta innehållet. Högre fast innehåll i emulsionen minskar halten fritt vatten, vilket förkortar avdunstningstiden och förbättrar torkningshastigheten för WPU. Studier har visat att torkhastigheten för WPU kan matcha den för konventionella lösningsmedelsbaserade PU när fast substans överstiger 50% och uppvärmning med kolfibervärmeelement höjer omgivningstemperaturen till 40°C-60°C. Kontroll av fast substansinnehåll genom färgformulering är avgörande i produktionen.
2. Inverkan av innehållet av hydrofila grupper: För att förbättra dispersionen av WPU införs ofta hydrofila jongrupper i PU-molekylkedjan. Ökad halt av hydrofila grupper försvårar dock torkningen och minskar torkhastigheten. Bundet vatten som bildas genom vätebindning och intermolekylära krafter med hydrofila grupper i PU avdunstar mycket långsammare än fritt vatten. Därför leder högre halt av hydrofila grupper till ökat bundet vatten i emulsionen, vilket hindrar avdunstningen. För att säkerställa emulsionens stabilitet är det viktigt att minimera hydrofila grupper.
3. Påverkan av innehåll i hårda segment: Ökande hårt segmentinnehåll påskyndar torkningshastigheterna genom att förbättra kompatibiliteten mellan mjuka och hårda segment, vilket underlättar lättare förskjutning av vattenmolekyler under molekylkedjans rörelse. En alltför hög halt av hårda segment (ca 46%) kan dock leda till att det bildas en hud på ytan under torkningen, vilket skapar en barriär som bromsar fuktavdunstningen och kan leda till defekter som apelsinskal eller dålig vidhäftning.
4. Effekt av neutraliseringsgrad: Karboxylsyragrupper uppvisar svag hydrofilicitet, medan karboxylsyraanjoner som bildas genom neutralisering har starkare hydrofilicitet. Högre neutraliseringsgrad ökar molekylkedjornas hydrofilicitet, vilket ökar den bundna vattenhalten och därmed påverkar WPU-torkningshastigheten. Dessutom ökar högre neutraliseringsgrad färgens viskositet, vilket främjar bildning av ytskikt och hindrar avdunstning av inre fukt, vilket påverkar både torkningshastighet och produktkvalitet.
5. Substratets inverkan på filmbildningen: Substratets ytegenskaper påverkar i hög grad de intermolekylära krafterna mellan vattenmolekylerna och därmed färgens torkhastighet. WPU-färg torkar t.ex. snabbare när den appliceras på glas jämfört med kompositpaneler på grund av skillnader i ytspänning och interaktion mellan emulsion och substrat. Substrat med lägre ytspänning, t.ex. trä, har en starkare interaktion med vatten, vilket gör det svårare att avdunsta fukt.

Nu när vi har undersökt de inneboende faktorer som påverkar torkningseffektiviteten hos vattenburna polyuretanfärger är det uppenbart att optimering av dessa faktorer genom justeringar av färgformuleringen är avgörande för att uppnå hög produktionseffektivitet och ekonomisk lönsamhet för dessa innovativa färger. I framtiden kommer vi att diskutera externa faktorer som påverkar torkhastigheten hos vattenburna polyuretanfärger.

På GlobalQT är vi specialiserade på tillverkning av högkvalitativa kvartsrör och kvartsrörsvärmare. För mer information, besök vår hemsida eller kontakta oss via e-post på contact@globalquartztube.com.