การปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตโดยใช้โพลียูรีเทนชนิดบ่มด้วยรังสียูวีแบบน้ำ

สารเคลือบ UV ประสิทธิภาพสูงถูกนำมาใช้ในการผลิตพื้น เฟอร์นิเจอร์ และตู้มานานหลายปีแล้ว ตลอดช่วงเวลาส่วนใหญ่ สารเคลือบ UV ที่มีส่วนประกอบของแข็ง 100% และใช้ตัวทำละลายเป็นเทคโนโลยีหลักในตลาด แต่ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ เทคโนโลยีสารเคลือบ UV ที่ใช้ตัวทำละลายเป็นน้ำได้เติบโตขึ้น เรซิน UV ที่ใช้ตัวทำละลายเป็นน้ำได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์สำหรับผู้ผลิตด้วยเหตุผลหลายประการ รวมถึงการผ่านการทดสอบคราบสกปรก KCMA การทดสอบความทนทานต่อสารเคมี และการลดสาร VOC เพื่อให้เทคโนโลยีนี้เติบโตอย่างต่อเนื่องในตลาดนี้ ได้มีการระบุปัจจัยสำคัญหลายประการที่ต้องปรับปรุง การปรับปรุงเหล่านี้จะทำให้เรซิน UV ที่ใช้ตัวทำละลายเป็นน้ำมีคุณสมบัติมากกว่าแค่ "คุณสมบัติพื้นฐาน" ที่เรซินส่วนใหญ่มี แต่จะเริ่มเพิ่มคุณสมบัติที่มีคุณค่าให้กับสารเคลือบ สร้างมูลค่าให้กับทุกตำแหน่งตลอดห่วงโซ่คุณค่า ตั้งแต่ผู้คิดค้นสูตรสารเคลือบไปจนถึงผู้ผลิตในโรงงาน ผู้ติดตั้ง และสุดท้ายคือเจ้าของ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปัจจุบัน ผู้ผลิตต้องการสารเคลือบที่มากกว่าแค่ผ่านมาตรฐาน คุณสมบัติอื่นๆ ที่ให้ประโยชน์ในด้านการผลิต การบรรจุ และการติดตั้งก็มีความสำคัญเช่นกัน คุณสมบัติที่ต้องการอย่างหนึ่งคือ การปรับปรุงประสิทธิภาพของโรงงาน สำหรับสารเคลือบแบบน้ำ หมายถึง การระบายน้ำที่เร็วขึ้น และความต้านทานการเกาะติดที่ดีขึ้น อีกคุณสมบัติที่ต้องการคือ การปรับปรุงความเสถียรของเรซินเพื่อการนำกลับมาใช้ใหม่ และการจัดการสินค้าคงคลัง สำหรับผู้ใช้งานและผู้ติดตั้ง คุณสมบัติที่ต้องการคือ ความต้านทานต่อการขัดเงาที่ดีขึ้น และไม่มีรอยบนโลหะระหว่างการติดตั้ง

บทความนี้จะกล่าวถึงการพัฒนาใหม่ๆ ในด้านโพลียูรีเทนชนิดน้ำที่บ่มด้วยรังสียูวี ซึ่งให้ความเสถียรต่อสีที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียสได้ดีขึ้นมาก ทั้งในแบบใสและแบบมีสี นอกจากนี้ยังกล่าวถึงวิธีการที่เรซินเหล่านี้ตอบสนองคุณสมบัติที่ผู้ใช้งานต้องการ เช่น การเพิ่มความเร็วในการผลิตด้วยการระบายน้ำอย่างรวดเร็ว ความต้านทานต่อการเกาะตัวที่ดีขึ้น และความต้านทานต่อตัวทำละลายหลังการผลิต ซึ่งช่วยเพิ่มความเร็วในการเรียงซ้อนและการบรรจุ และยังช่วยลดความเสียหายที่เกิดขึ้นหลังการผลิตได้อีกด้วย บทความนี้ยังกล่าวถึงการปรับปรุงความต้านทานต่อคราบสกปรกและสารเคมี ซึ่งมีความสำคัญต่อผู้ติดตั้งและเจ้าของโครงการ

พื้นหลัง

ภูมิทัศน์ของอุตสาหกรรมสีเคลือบมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา การแค่ผ่านเกณฑ์มาตรฐานในราคาที่เหมาะสมต่อความหนาหนึ่งมิลลิเมตรนั้นไม่เพียงพออีกต่อไปแล้ว ภูมิทัศน์ของสีเคลือบที่ใช้ในโรงงานสำหรับตู้ เฟอร์นิเจอร์ และงานไม้ พื้น และเฟอร์นิเจอร์อื่นๆ กำลังเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว ผู้ผลิตสีเคลือบที่จัดหาให้กับโรงงานต่างๆ ถูกขอให้ผลิตสีเคลือบที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับพนักงานในการใช้งาน กำจัดสารที่เป็นอันตราย แทนที่สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ด้วยน้ำ และแม้กระทั่งใช้คาร์บอนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลน้อยลงและใช้คาร์บอนชีวภาพมากขึ้น ความเป็นจริงก็คือ ตลอดห่วงโซ่คุณค่า ลูกค้าแต่ละรายต่างต้องการให้สีเคลือบทำมากกว่าแค่ตรงตามข้อกำหนด

เมื่อเห็นโอกาสในการสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับโรงงาน ทีมงานของเราจึงเริ่มตรวจสอบในระดับโรงงานถึงความท้าทายที่ผู้ใช้งานเหล่านี้กำลังเผชิญอยู่ หลังจากสัมภาษณ์หลายครั้ง เราก็เริ่มได้ยินประเด็นร่วมกันบางประการ:

• อุปสรรคด้านการขออนุญาตกำลังขัดขวางเป้าหมายการขยายธุรกิจของฉัน
• ต้นทุนเพิ่มสูงขึ้น ในขณะที่งบประมาณด้านการลงทุนลดลง
• ต้นทุนทั้งด้านพลังงานและบุคลากรเพิ่มสูงขึ้น;
• การสูญเสียพนักงานที่มีประสบการณ์;
• เป้าหมายค่าใช้จ่ายในการบริหารและการขายของบริษัทเรา รวมถึงเป้าหมายของลูกค้า ต้องบรรลุให้ได้ตามเป้าหมาย และ
• การแข่งขันในต่างประเทศ

แนวคิดเหล่านี้ได้นำไปสู่ข้อความแสดงคุณค่าที่เริ่มได้รับความสนใจจากผู้ใช้งานโพลียูรีเทนชนิดน้ำที่บ่มด้วยรังสียูวี โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตลาดงานไม้และตู้เฟอร์นิเจอร์ เช่น “ผู้ผลิตงานไม้และตู้เฟอร์นิเจอร์กำลังมองหาวิธีปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตในโรงงาน” และ “ผู้ผลิตต้องการความสามารถในการขยายการผลิตบนสายการผลิตที่สั้นลง โดยมีงานแก้ไขน้อยลงเนื่องจากสารเคลือบที่มีคุณสมบัติในการระบายน้ำช้า”

ตารางที่ 1 แสดงให้เห็นว่า สำหรับผู้ผลิตวัตถุดิบเคลือบผิว การปรับปรุงคุณลักษณะและคุณสมบัติทางกายภาพบางประการของสารเคลือบผิว จะนำไปสู่ประสิทธิภาพที่ผู้ใช้ปลายทางสามารถได้รับ

ตารางที่ 1 | คุณลักษณะและประโยชน์

ด้วยการออกแบบ PUD ที่บ่มด้วยรังสียูวีโดยมีคุณสมบัติบางประการตามที่ระบุไว้ในตารางที่ 1 ผู้ผลิตปลายทางจะสามารถตอบสนองความต้องการในการปรับปรุงประสิทธิภาพของโรงงานได้ ซึ่งจะช่วยให้พวกเขามีความสามารถในการแข่งขันมากขึ้น และอาจช่วยให้พวกเขาสามารถขยายการผลิตในปัจจุบันได้

ผลการทดลองและการอภิปราย

ประวัติความเป็นมาของสารกระจายตัวโพลียูรีเทนที่บ่มด้วยรังสียูวี

ในช่วงทศวรรษ 1990 การใช้งานเชิงพาณิชย์ของสารกระจายตัวโพลียูรีเทนประจุลบที่มีหมู่แอคริเลตติดอยู่กับพอลิเมอร์เริ่มถูกนำมาใช้ในงานอุตสาหกรรม¹ การใช้งานเหล่านี้ส่วนใหญ่พบในบรรจุภัณฑ์ หมึกพิมพ์ และสารเคลือบไม้ รูปที่ 1 แสดงโครงสร้างทั่วไปของ PUD ที่บ่มด้วยรังสียูวี ซึ่งแสดงให้เห็นถึงวิธีการออกแบบวัตถุดิบสำหรับการเคลือบเหล่านี้

รูปที่ 1 | การกระจายตัวของโพลียูรีเทนที่มีหมู่ฟังก์ชันอะคริเลตทั่วไป3

ดังแสดงในรูปที่ 1 สารกระจายตัวโพลียูรีเทนที่บ่มด้วยรังสียูวี (UV-curable PUDs) ประกอบด้วยส่วนประกอบทั่วไปที่ใช้ในการผลิตสารกระจายตัวโพลียูรีเทน ไดไอโซไซยาเนตแบบอะลิฟาติกจะทำปฏิกิริยากับเอสเทอร์ ไดออล หมู่ไฮโดรฟิไลเซชัน และตัวขยายโซ่ทั่วไปที่ใช้ในการผลิตสารกระจายตัวโพลียูรีเทน² ความแตกต่างอยู่ที่การเติมเอสเทอร์ที่มีหมู่ฟังก์ชันอะคริเลต อีพ็อกซี หรืออีเทอร์ที่รวมอยู่ในขั้นตอนพรีพอลิเมอร์ขณะทำสารกระจายตัว การเลือกใช้วัสดุที่ใช้เป็นส่วนประกอบหลัก ตลอดจนโครงสร้างพอลิเมอร์และกระบวนการผลิต จะกำหนดประสิทธิภาพและลักษณะการแห้งของ PUD การเลือกใช้วัตถุดิบและกระบวนการผลิตเหล่านี้จะนำไปสู่ ​​UV-curable PUDs ที่อาจไม่สร้างฟิล์มและชนิดที่สร้างฟิล์มได้³ ชนิดที่สร้างฟิล์มหรือชนิดที่แห้งจะเป็นหัวข้อของบทความนี้

การขึ้นรูปฟิล์ม หรือการทำให้แห้งตามที่เรียกกันทั่วไป จะทำให้เกิดฟิล์มที่รวมตัวกันและแห้งเมื่อสัมผัสก่อนการอบแห้งด้วยรังสียูวี เนื่องจากผู้ใช้งานต้องการจำกัดการปนเปื้อนของอนุภาคในอากาศต่อสารเคลือบ รวมถึงความต้องการความรวดเร็วในกระบวนการผลิต จึงมักทำการอบแห้งในเตาอบเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการต่อเนื่องก่อนการอบแห้งด้วยรังสียูวี รูปที่ 2 แสดงกระบวนการอบแห้งและการบ่มทั่วไปของ PUD ที่อบแห้งด้วยรังสียูวี

รูปที่ 2 | ขั้นตอนการบ่ม PUD ที่บ่มด้วยรังสียูวี

โดยทั่วไปวิธีการพ่นจะใช้การพ่นแบบสเปรย์ อย่างไรก็ตาม การใช้มีดปาดทับบนลูกกลิ้ง หรือแม้แต่การพ่นแบบทั่วทั้งพื้นผิว ก็เคยมีการใช้เช่นกัน เมื่อพ่นเสร็จแล้ว สารเคลือบจะผ่านกระบวนการสี่ขั้นตอนก่อนที่จะถูกนำไปใช้งานอีกครั้ง

1. การแฟลช: สามารถทำได้ที่อุณหภูมิห้องหรืออุณหภูมิสูงขึ้น โดยใช้เวลาตั้งแต่ไม่กี่วินาทีถึงสองสามนาที
2. การอบแห้ง: ขั้นตอนนี้เป็นการไล่น้ำและตัวทำละลายร่วมออกจากสารเคลือบ ขั้นตอนนี้มีความสำคัญและมักใช้เวลานานที่สุดในกระบวนการ โดยทั่วไปจะใช้อุณหภูมิสูงกว่า 140 องศาฟาเรนไฮต์ และใช้เวลานานถึง 8 นาที อาจใช้เตาอบแห้งแบบหลายโซนก็ได้

• หลอดไฟอินฟราเรดและระบบเป่าลม: การติดตั้งหลอดไฟอินฟราเรดและพัดลมเป่าลมจะช่วยเร่งการเกิดประกายน้ำได้เร็วยิ่งขึ้น

3. การอบแห้งด้วยรังสียูวี
4. การทำให้เย็น: เมื่อสารเคลือบแห้งสนิทแล้ว จะต้องปล่อยให้แห้งสักระยะเพื่อให้ได้คุณสมบัติในการต้านทานการเกาะติด ขั้นตอนนี้อาจใช้เวลานานถึง 10 นาทีจึงจะได้คุณสมบัติในการต้านทานการเกาะติด

การทดลอง

งานวิจัยนี้เปรียบเทียบ PUD ที่บ่มด้วยรังสียูวี (WB UV) สองชนิดที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันในตลาดตู้และงานไม้ กับ PUD #65215A ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ที่เราพัฒนาขึ้น ในการศึกษานี้ เราเปรียบเทียบมาตรฐาน #1 และมาตรฐาน #2 กับ PUD #65215A ในด้านการแห้ง การเกาะติด และความทนทานต่อสารเคมี นอกจากนี้ เรายังประเมินความเสถียรของค่า pH และความเสถียรของความหนืด ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงการนำสีที่พ่นเกินกลับมาใช้ใหม่และอายุการเก็บรักษา ตารางที่ 2 ด้านล่างแสดงคุณสมบัติทางกายภาพของเรซินแต่ละชนิดที่ใช้ในการศึกษานี้ ระบบทั้งสามได้รับการผสมให้มีระดับสารเริ่มต้นปฏิกิริยาด้วยแสง ปริมาณ VOC และปริมาณของแข็งที่ใกล้เคียงกัน เรซินทั้งสามชนิดได้รับการผสมด้วยตัวทำละลายร่วม 3%

ตารางที่ 2 | คุณสมบัติของเรซิน PUD

จากการสัมภาษณ์ เราได้รับแจ้งว่า สารเคลือบ WB-UV ส่วนใหญ่ในตลาดงานไม้และตู้เฟอร์นิเจอร์ จะแห้งบนสายการผลิต ซึ่งใช้เวลาประมาณ 5-8 นาที ก่อนที่จะอบแห้งด้วยรังสียูวี ในทางตรงกันข้าม สายการผลิต UV ที่ใช้ตัวทำละลาย (SB-UV) จะแห้งภายใน 3-5 นาที นอกจากนี้ สำหรับตลาดนี้ สารเคลือบมักจะถูกทาในขณะที่ยังเปียกอยู่ประมาณ 4-5 มิลลิเมตร ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของสารเคลือบ UV-curable แบบน้ำ เมื่อเปรียบเทียบกับสารเคลือบ UV-curable แบบใช้ตัวทำละลาย คือ เวลาที่ใช้ในการไล่น้ำออกจากสายการผลิต⁴ ข้อบกพร่องของฟิล์ม เช่น จุดขาว จะเกิดขึ้นหากน้ำไม่ได้ถูกไล่ออกจากสารเคลือบอย่างเหมาะสมก่อนการอบแห้งด้วยรังสียูวี นอกจากนี้ยังอาจเกิดขึ้นได้หากความหนาของฟิล์มเปียกสูงเกินไป จุดขาวเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อน้ำติดอยู่ภายในฟิล์มในระหว่างการอบแห้งด้วยรังสียูวี⁵

ในการศึกษาครั้งนี้ เราเลือกตารางการอบแห้งที่คล้ายคลึงกับที่ใช้ในสายการผลิตที่ใช้ตัวทำละลายที่อบแห้งด้วยรังสียูวี รูปที่ 3 แสดงตารางการใช้งาน การอบแห้ง การบ่ม และการบรรจุภัณฑ์ที่ใช้ในการศึกษาของเรา ตารางการอบแห้งนี้แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงความเร็วโดยรวมของสายการผลิตได้ประมาณ 50% ถึง 60% เมื่อเทียบกับมาตรฐานตลาดปัจจุบันในการใช้งานด้านงานไม้และตู้เฟอร์นิเจอร์

รูปที่ 3 | ตารางการใช้งาน การอบแห้ง การบ่ม และการบรรจุภัณฑ์

ด้านล่างนี้คือเงื่อนไขการใช้งานและการบ่มที่เราใช้ในการศึกษาของเรา:

●พ่นสีลงบนแผ่นไม้อัดเมเปิลที่เคลือบด้วยสีดำเป็นพื้นรองพื้น
●แฟลชที่อุณหภูมิห้อง 30 วินาที
●อบในเตาอบที่อุณหภูมิ 140 องศาฟาเรนไฮต์ เป็นเวลา 2.5 นาที (เตาอบแบบใช้ลมร้อน)
●การอบแห้งด้วยรังสียูวี – ความเข้มประมาณ 800 มิลลิจูล/ตารางเซนติเมตร

• สารเคลือบใสถูกทำให้แห้งโดยใช้หลอดไฟปรอท
• สารเคลือบที่มีเม็ดสีถูกทำให้แข็งตัวโดยใช้หลอดไฟ Hg/Ga แบบผสม

●พักให้เย็นลง 1 นาทีก่อนวางซ้อนกัน

ในการศึกษาครั้งนี้ เราได้พ่นฟิล์มเปียกที่มีความหนาต่างกัน 3 ระดับ เพื่อดูว่าจะมีข้อดีอื่นๆ เช่น จำนวนชั้นเคลือบที่น้อยลงหรือไม่ ความหนา 4 มิลลิเมตรเป็นความหนาปกติสำหรับฟิล์มเคลือบ UV แบบเปียก ในการศึกษาครั้งนี้ เรายังได้รวมการเคลือบแบบเปียกที่ความหนา 6 และ 8 มิลลิเมตรไว้ด้วย

ผลลัพธ์การรักษา

ผลลัพธ์ของมาตรฐานที่ 1 ซึ่งเป็นการเคลือบใสเงาสูง แสดงในรูปที่ 4 การเคลือบใส WB UV ถูกนำไปใช้กับแผ่นใยไม้อัดความหนาแน่นปานกลาง (MDF) ที่เคลือบด้วยสีรองพื้นสีดำมาก่อน และอบแห้งตามตารางเวลาที่แสดงในรูปที่ 3 ที่ความหนา 4 มิลลิเมตร การเคลือบแบบเปียกนั้นผ่านเกณฑ์ อย่างไรก็ตาม ที่ความหนา 6 และ 8 มิลลิเมตร การเคลือบเกิดรอยแตก และที่ความหนา 8 มิลลิเมตรนั้นหลุดออกได้ง่ายเนื่องจากการระบายน้ำไม่ดีก่อนการอบแห้งด้วยรังสียูวี

รูปที่ 4 | มาตรฐานที่ 1

ผลลัพธ์ที่คล้ายกันนี้ยังพบได้ในมาตรฐานที่ 2 ดังแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5 | มาตรฐานที่ 2

ดังแสดงในรูปที่ 6 โดยใช้ตารางการบ่มแบบเดียวกับในรูปที่ 3 ผลิตภัณฑ์ PUD #65215A แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงอย่างมากในด้านการระบายน้ำ/การแห้งตัว ที่ความหนาฟิล์มเปียก 8 มิลลิเมตร พบรอยแตกร้าวเล็กน้อยที่ขอบด้านล่างของชิ้นงาน

รูปที่ 6 | PUD #65215A

มีการทดสอบเพิ่มเติมของ PUD# 65215A ในการเคลือบใสแบบเงาต่ำและการเคลือบสีบนแผ่น MDF เดียวกันที่มีฐานสีดำ เพื่อประเมินคุณลักษณะการระบายน้ำในสูตรการเคลือบทั่วไปอื่นๆ ดังแสดงในรูปที่ 7 สูตรการเคลือบแบบเงาต่ำที่ความหนา 5 และ 7 มิลลิเมตรในขณะเปียก สามารถระบายน้ำได้ดีและเกิดเป็นฟิล์มที่ดี อย่างไรก็ตาม ที่ความหนา 10 มิลลิเมตรในขณะเปียกนั้น หนาเกินไปที่จะระบายน้ำได้ตามตารางการอบแห้งและการบ่มดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 7 | PUD #65215A ผิวมันเงาต่ำ

ในสูตรที่มีเม็ดสีขาว PUD #65215A ทำงานได้ดีในตารางการอบแห้งและการบ่มแบบเดียวกันกับที่อธิบายไว้ในรูปที่ 3 ยกเว้นเมื่อทาที่ความหนา 8 มิลลิเมตรในขณะที่ยังเปียกอยู่ ดังแสดงในรูปที่ 8 ฟิล์มจะแตกที่ความหนา 8 มิลลิเมตรเนื่องจากการระบายน้ำที่ไม่ดี โดยรวมแล้ว ในสูตรใส สูตรที่มีความเงาต่ำ และสูตรที่มีเม็ดสี PUD #65215A ทำงานได้ดีในการสร้างฟิล์มและการอบแห้งเมื่อทาที่ความหนาไม่เกิน 7 มิลลิเมตรในขณะที่ยังเปียกอยู่ และบ่มตามตารางการอบแห้งและการบ่มแบบเร่งด่วนที่อธิบายไว้ในรูปที่ 3

รูปที่ 8 | PUD สี #65215A

ผลลัพธ์การบล็อก

ความต้านทานการเกาะติด คือความสามารถของสารเคลือบในการไม่เกาะติดกับชิ้นงานเคลือบอื่นเมื่อวางซ้อนกัน ในกระบวนการผลิต ความต้านทานการเกาะติดมักเป็นปัญหาคอขวดหากต้องใช้เวลานานในการอบแห้งสารเคลือบเพื่อให้ได้ความต้านทานการเกาะติด สำหรับการศึกษาครั้งนี้ สูตรผสมสีของ Standard #1 และ PUD #65215A ถูกนำไปใช้กับกระจกที่ความหนา 5 มิลลิเมตรโดยใช้แท่งลาก สารเคลือบแต่ละชนิดถูกอบแห้งตามตารางการอบแห้งในรูปที่ 3 แผ่นกระจกเคลือบสองแผ่นถูกอบแห้งพร้อมกัน – 4 นาทีหลังจากอบแห้ง แผ่นกระจกถูกหนีบเข้าด้วยกันดังแสดงในรูปที่ 9 แผ่นกระจกถูกหนีบเข้าด้วยกันที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 24 ชั่วโมง หากแผ่นกระจกสามารถแยกออกจากกันได้ง่ายโดยไม่มีรอยหรือความเสียหายใดๆ บนแผ่นเคลือบ การทดสอบจะถือว่าผ่าน
ภาพที่ 10 แสดงให้เห็นถึงความต้านทานการอุดตันที่ดีขึ้นของ PUD# 65215A แม้ว่าทั้ง Standard #1 และ PUD #65215A จะมีการแข็งตัวสมบูรณ์ในการทดสอบก่อนหน้านี้ แต่มีเพียง PUD #65215A เท่านั้นที่แสดงให้เห็นถึงการระบายน้ำและการแข็งตัวที่เพียงพอต่อความต้านทานการอุดตัน

รูปที่ 9 | ภาพประกอบการทดสอบความต้านทานการปิดกั้น

รูปที่ 10 | ความต้านทานการปิดกั้นของมาตรฐาน #1 ตามด้วย PUD #65215A

ผลลัพธ์การผสมสีอะคริลิก

ผู้ผลิตสีเคลือบมักผสมเรซินชนิดน้ำที่บ่มด้วยรังสียูวีกับอะคริลิกเพื่อลดต้นทุน ในการศึกษาของเรา เรายังได้พิจารณาการผสม PUD#65215A กับ NeoCryl® XK-12 ซึ่งเป็นอะคริลิกชนิดน้ำที่มักใช้เป็นส่วนผสมสำหรับ PUD ชนิดน้ำที่บ่มด้วยรังสียูวีในตลาดงานไม้และตู้เฟอร์นิเจอร์ สำหรับตลาดนี้ การทดสอบคราบสกปรก KCMA ถือเป็นมาตรฐาน ขึ้นอยู่กับการใช้งานขั้นสุดท้าย สารเคมีบางชนิดจะมีความสำคัญมากกว่าชนิดอื่นสำหรับผู้ผลิตผลิตภัณฑ์เคลือบ คะแนน 5 คือดีที่สุด และคะแนน 1 คือแย่ที่สุด

ดังแสดงในตารางที่ 3 ผลิตภัณฑ์ PUD #65215A มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมในการทดสอบการย้อมสี KCMA ทั้งในรูปแบบเคลือบเงาใสสูง เคลือบเงาใสต่ำ และเคลือบสี แม้จะผสมกับอะคริลิกในอัตราส่วน 1:1 การทดสอบการย้อมสี KCMA ก็ไม่ได้รับผลกระทบอย่างมาก แม้แต่การย้อมสีด้วยสารต่างๆ เช่น มัสตาร์ด สารเคลือบก็สามารถฟื้นตัวกลับสู่ระดับที่ยอมรับได้ภายใน 24 ชั่วโมง

ตารางที่ 3 | ความทนทานต่อสารเคมีและคราบสกปรก (ระดับ 5 คือดีที่สุด)

นอกจากการทดสอบคราบ KCMA แล้ว ผู้ผลิตยังจะทดสอบการอบแห้งทันทีหลังจากอบแห้งด้วยรังสียูวีจากสายการผลิตด้วย โดยทั่วไปแล้ว ผลกระทบของการผสมอะคริลิกจะสังเกตเห็นได้ทันทีหลังจากอบแห้งในสายการผลิต คาดหวังว่าการเคลือบจะไม่ทะลุผ่านหลังจากถูด้วยไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ 20 ครั้ง (20 IPA dr) ตัวอย่างจะถูกทดสอบ 1 นาทีหลังจากอบแห้งด้วยรังสียูวี ในการทดสอบของเราพบว่า การผสม PUD# 65215A กับอะคริลิกในอัตราส่วน 1:1 ไม่ผ่านการทดสอบนี้ อย่างไรก็ตาม เราพบว่า PUD #65215A สามารถผสมกับอะคริลิก NeoCryl XK-12 25% และยังคงผ่านการทดสอบ 20 IPA dr ได้ (NeoCryl เป็นเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนของกลุ่ม Covestro)

รูปที่ 11 | ถูด้วย IPA 20 ครั้ง ซ้ำ 1 นาทีหลังจากอบแห้งด้วยรังสียูวี

ความเสถียรของเรซิน

ได้มีการทดสอบความเสถียรของ PUD #65215A ด้วยเช่นกัน สูตรจะถือว่ามีความเสถียรหากหลังจาก 4 สัปดาห์ที่อุณหภูมิ 40 °C ค่า pH ไม่ลดลงต่ำกว่า 7 และความหนืดคงที่เมื่อเทียบกับค่าเริ่มต้น สำหรับการทดสอบของเรา เราตัดสินใจที่จะนำตัวอย่างไปทดสอบภายใต้สภาวะที่รุนแรงกว่า คือนานถึง 6 สัปดาห์ที่อุณหภูมิ 50 °C ภายใต้สภาวะดังกล่าว มาตรฐาน #1 และ #2 ไม่มีความเสถียร

ในการทดสอบ เราได้พิจารณาทั้งสูตรเคลือบเงาใสแบบมันวาวสูง สูตรเคลือบเงาใสแบบมันวาวต่ำ และสูตรเคลือบเงาใสแบบมันวาวต่ำที่มีเม็ดสีที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้ ดังแสดงในรูปที่ 12 ความเสถียรของค่า pH ของทั้งสามสูตรยังคงมีเสถียรภาพและอยู่เหนือเกณฑ์ pH 7.0 รูปที่ 13 แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงความหนืดเพียงเล็กน้อยหลังจาก 6 สัปดาห์ที่อุณหภูมิ 50 °C

รูปที่ 12 | ความเสถียรของค่า pH ของผลิตภัณฑ์ PUD #65215A ที่ผลิตขึ้น

รูปที่ 13 | ความเสถียรของความหนืดของ PUD สูตร #65215A

การทดสอบอีกอย่างหนึ่งที่แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพด้านความเสถียรของ PUD #65215A คือการทดสอบความต้านทานต่อคราบ KCMA ของสูตรเคลือบผิวที่บ่มไว้ 6 สัปดาห์ที่อุณหภูมิ 50 °C อีกครั้ง และเปรียบเทียบกับความต้านทานต่อคราบ KCMA ในช่วงเริ่มต้น สารเคลือบผิวที่ไม่แสดงความเสถียรที่ดีจะมีประสิทธิภาพในการต้านทานคราบลดลง ดังแสดงในรูปที่ 14 PUD #65215A ยังคงรักษาประสิทธิภาพในระดับเดียวกับที่ได้จากการทดสอบความต้านทานต่อสารเคมี/คราบในเบื้องต้นของสารเคลือบผิวที่มีเม็ดสีดังแสดงในตารางที่ 3

รูปที่ 14 | แผงทดสอบทางเคมีสำหรับ PUD ที่มีเม็ดสี #65215A

ข้อสรุป

สำหรับผู้ใช้งานสีเคลือบชนิดน้ำที่บ่มด้วยรังสียูวี ผลิตภัณฑ์ PUD #65215A จะช่วยให้พวกเขาสามารถตอบสนองมาตรฐานประสิทธิภาพในปัจจุบันของตลาดงานไม้ งานตกแต่งภายใน และงานตู้เฟอร์นิเจอร์ และนอกจากนี้ยังช่วยให้กระบวนการเคลือบมีความเร็วในการผลิตเพิ่มขึ้นมากกว่า 50-60% เมื่อเทียบกับสีเคลือบชนิดน้ำที่บ่มด้วยรังสียูวีมาตรฐานในปัจจุบัน สำหรับผู้ใช้งานแล้ว นี่อาจหมายความว่า:

●การผลิตที่รวดเร็วยิ่งขึ้น;
●ความหนาของฟิล์มที่เพิ่มขึ้นจะช่วยลดความจำเป็นในการทาหลายชั้นเพิ่มเติม
●ราวตากผ้าที่สั้นลง;
●ประหยัดพลังงานเนื่องจากลดความจำเป็นในการอบแห้ง
●เศษวัสดุน้อยลงเนื่องจากความต้านทานการอุดตันที่รวดเร็ว
●ลดปริมาณของเสียจากการเคลือบเนื่องจากความเสถียรของเรซิน

ด้วยปริมาณ VOC ที่ต่ำกว่า 100 กรัม/ลิตร ผู้ผลิตจึงสามารถบรรลุเป้าหมายด้าน VOC ได้ดียิ่งขึ้น สำหรับผู้ผลิตที่อาจกังวลเกี่ยวกับการขยายธุรกิจเนื่องจากปัญหาเรื่องใบอนุญาต ผลิตภัณฑ์ PUD #65215A ที่ระบายน้ำได้เร็ว จะช่วยให้พวกเขาสามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎหมายได้ง่ายขึ้นโดยไม่ลดทอนประสิทธิภาพ

ในตอนต้นของบทความนี้ เราได้อ้างอิงจากการสัมภาษณ์ของเราว่า โดยทั่วไปแล้วผู้ใช้งานวัสดุที่ใช้ตัวทำละลายในการบ่มด้วยรังสียูวี จะใช้เวลาอบแห้งและบ่มสารเคลือบประมาณ 3-5 นาที แต่จากการศึกษาในครั้งนี้ เราได้แสดงให้เห็นว่า ตามกระบวนการที่แสดงในรูปที่ 3 นั้น PUD #65215A สามารถบ่มฟิล์มเปียกที่มีความหนาถึง 7 มิลลิเมตรได้ภายใน 4 นาที ด้วยอุณหภูมิเตาอบ 140 °C ซึ่งอยู่ในช่วงเวลาที่เหมาะสมสำหรับสารเคลือบที่ใช้ตัวทำละลายในการบ่มด้วยรังสียูวีส่วนใหญ่ PUD #65215A อาจช่วยให้ผู้ใช้งานวัสดุที่ใช้ตัวทำละลายในการบ่มด้วยรังสียูวีในปัจจุบัน สามารถเปลี่ยนมาใช้วัสดุที่ใช้ตัวทำละลายเป็นน้ำในการบ่มด้วยรังสียูวีได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงสายการผลิตมากนัก

สำหรับผู้ผลิตที่กำลังพิจารณาขยายการผลิต สารเคลือบที่ใช้ PUD #65215A จะช่วยให้พวกเขาสามารถ:

●ประหยัดค่าใช้จ่ายด้วยการใช้สายเคลือบแบบน้ำที่สั้นกว่า
● ลดขนาดพื้นที่ติดตั้งสายการเคลือบภายในโรงงาน
●มีผลกระทบต่อใบอนุญาต VOC ปัจจุบันน้อยลง
●ประหยัดพลังงานได้มากขึ้นเนื่องจากลดความจำเป็นในการอบแห้ง

โดยสรุปแล้ว PUD #65215A จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตของสายการผลิตสีเคลือบ UV ด้วยคุณสมบัติทางกายภาพที่ยอดเยี่ยมและคุณลักษณะการระบายน้ำอย่างรวดเร็วของเรซินเมื่ออบแห้งที่อุณหภูมิ 140 °C