Wie wählt man Harz für Beschichtungen effizient in UV-Beschichtungsformulierungen aus?

Im Vergleich zu herkömmlichen Beschichtungen bezieht sich UV-Beschichtung auf die durch ultraviolettes Licht ausgehärtete Beschichtung. UV-härtbare Beschichtungen können auf bedruckte Materialien aufgetragen und ultravioletter Strahlung ausgesetzt werden. UV-Beschichtung bietet einen Feststoffgehalt, der bis zu 100 % betragen kann, wodurch keine flüchtigen organischen Verbindungen emittiert werden und die Umwelt nicht belastet wird. Der hohe Feststoffgehalt ermöglicht auch sehr dicke Auftragsschichten. Die effektive Auswahl von Beschichtungsharzen in der UV-Beschichtungsformulierung bleibt jedoch eine Herausforderung.

 

Charakteristika der Glanz-UV-Beschichtungshärtungsreaktion

Polymerisationsmechanismus

Kurze Vorstellung nach Funktion häufig verwendeter Harze in UV-Beschichtungen

1. Hard resin – high Tg

2. Weichharz – niedriges Tg

3. Polare Harze

4. UV-Oligomer für wässrige Beschichtungen

5. Anwendung nichtvernetzender Harze im UV-Beschichtungsprozess

Auswahl des Grundierungsharzes

1. Haftungsanforderungen

2. Benetzbarkeit

3. Flexibilität

Auswahl des Decklackharzes

1. Fülle und Verlauf

2. Zähigkeit (Härte und Verschleißfestigkeit)

3. Zwischenschichthaftung

4. Chemikalienbeständigkeit

5. Gelbungsbeständigkeit

6. Mattierung

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Charakteristika der Glanz-UV-Beschichtungshärtungsreaktion

UV-Ultraviolett-Beschichtungshärtung ist eine Polyadditionsreaktion zwischen ungesättigten Molekülen. Nach dem Initiierungsmechanismus des Initiators unterscheidet man zwischen radikalischer und kationischer Polymerisation. Die üblicherweise untersuchte Polymerisation ist jedoch die radikalische Polymerisation (dieser Vortrag basiert auf radikalischer Polymerisation). polymerization). The last C-C cross-linked structure is a rigid cross-link.

Polymerisationsmechanismus

Radikalische Polymerisation zeichnet sich durch schnelle Reaktion, große Schwindung, geringe Änderung des Polymerisationsgrades und starken Einfluss von Polymerisationsinhibitoren aus (0,01–0,1 % Inhibitor verhindert die Reaktion).

–The most unfavorable thing for coatings is shrinkage. According to foreign studies by W.J.Bailey, etc., it is found that the non-polymerization time of double bonds is 11%.

Kurze Vorstellung nach Funktion häufig verwendeter Harze in UV-Beschichtungen

Hard resin – high Tg

Hohe Härte, gute Chemikalienbeständigkeit, schnelle Aushärtungsgeschwindigkeit für die meisten Anwendungen

  • Standard-Bisphenol-A-Epoxyacrylat;
  • Hochfunktionelle Polyurethanacrylate und niedermolekulare zweifunktionelle Polyurethanacrylate;
  • Hochfunktionelle Aminoacrylate;
  • Methacrylat-Oligomere.

    Weichharz – niedrige Glasübergangstemperatur

    Gute Flexibilität, niedrige Härtungsgeschwindigkeit und geringe Vernetzungsdichte.

    • Modifiziertes Epoxid – epoxidiertes Sojabohnenölacrylat etc.;
    • Langkettiges Polyesteracrylat;
    • PUA mit linearer Struktur und Molekulargewicht über 1200;
    • Teilweise reine Acrylat-Oligomere.

      Polare Harze

      Oligomere mit reaktivem Wasserstoff oder solche, die leicht Wasserstoffbrücken bilden, ändern Polarität oder Oberflächenspannung.

      • Phosphatacrylat.
      • Organisches Silikon-Oligomer – speziell.
      • Carboxyacrylat-Oligomere.

        Wässrig. Beschichtung. UV-Oligomer.

        Emulsionstyp, Wasserdispergierungstyp, wasserlöslicher Typ.

        • Polyurethan-Typ – hauptsächlich.
        • Epoxidacrylat-Klasse.
        • Polyesteracrylat-Klasse.

          Nicht vernetzende Harzklassen in der UV-Beschichtungsprozessanwendung

          Füllfunktion, Verbesserung der Vernetzungsdichte, Erhöhung der Haftung, Änderung der Flexibilität, Verbesserung der Benetzbarkeit und andere unterstützende Funktionen.

          1. Langölige Alkydharze.
          2. Thermoplastische Acrylatharze.
          3. Aldehyd- und Ketonharze.
          4. Petrolharze usw.

          Auswahl des Grundierungsharzes

          1. AHaftungsanforderungen

          TDies ist der Allgemeinheitscharakter des Grundierungsharzes. Gegenwärtig ist es relativ schwierig, an den Hauptbereichen zu haften.

           

          A. glass —— choose methacrylate oligomers and non-film forming resins and some special polar resin – thiol siloxane system with (but water resistance is a barrier to the current formulation);

           

          B. Metall, unterteilt in Metalltypen. Für die Haftung auf Metall in der Beschichtungsindustrie wird im Wesentlichen die Methode der Vernetzungszerstörung angewandt. International üblich ist die Phosphatbehandlung. Derzeit sind bei UV hauptsächlich Phosphatester in Kombination mit einigen reinen Acrylatmethoden üblich.

           

          C. Kunststoffklasse (einschließlich kunststoffbeschichtetes Papier und andere Lackierveredelungstypen). Dies ist derzeit eine relativ große und besonders komplexe Klasse, hauptsächlich aufgrund der komplexen Struktur von Kunststoffen, Kristallformen und variierender Oberflächenspannung. Relativ schwierig sind BMC, PET, PP usw. Es gibt keine einheitliche Formel, die alles abdeckt. Im Allgemeinen sprechen wir hier von weichen Polyurethanacrylaten, und reine Acrylate sowie einige nicht-filmgebende Harze und polare Harze haben eine gewisse Wirkung. Jedoch sollte auf Chemikalienbeständigkeit und Wasserbeständigkeit geachtet werden, wobei streng auf die entsprechenden Harze zu achten ist.

           

          D. Ölhaltiges Holz: Derzeit hauptsächlich einige harte Sandelhölzer wie Klonholz, Rosenholz, Grünschenkelseide, großes Flusspferdholz und andere Hölzer, bei denen die Haftung aufgrund des Öls relativ schwierig ist. Auf dem Markt gibt es noch sehr wenige reine UV-Fälle mit guter Ölabdichtung. Man kann zunächst PU zur Abdichtung verwenden und dann eine UV-Haftgrundierung auftragen. Hauptsächlich mit einigen polaren Harzen oder Monomeren und Füllharzen kann eine gute Haftung erreicht werden.

          1. Wettability

          Die Benetzung von Pigmenten und Füllstoffen und die Benetzung von Substraten sind zwei unterschiedliche Funktionen, da die Oberflächenspannung des Substrats nicht garantiert genau gleich der von Pigmenten und Füllstoffen sein kann.

           

          A. Die Benetzung von Pigmenten und Füllstoffen kann die Lagerstabilität der Beschichtung und die Transparenz der Kompatibilität des Lackfilms gewährleisten. Zum Beispiel haben einige Polyurethanacrylate, Polyesteracrylate und epoxidiertes Sojaölacrylat diesen Effekt;

           

          B. Für die Benetzung von Substraten wie Aminoharzen und Polyesteracrylaten ist die Wirkung besser.

          1. Flexibility

          Es steht im Zusammenhang mit der Standfestigkeit und der Haftung zwischen den Schichten.

           

          Standard-Epoxyacrylate und einige Polyesteracrylate sowie einige Monomere werden in der Regel ausgewählt, um die Flexibilität der Behandlung zu koordinieren und dadurch das Schleifen und die Haftung zwischen den Schichten einzustellen.

           

          At present, there are also hardened primers that emphasize hardness in the market – pay attention to the curing of the hard resin and the coating amount made by UV coating machine, otherwise, it will easily lead to the bursting of the paint film;

           

          The market also requires so-called elastic primers – more flexible resins, preferably polyester PUAs, polyethers have poor toughness and insufficient mechanical modulus.

          Auswahl des Decklackharzes

          Voluminosität und Verlaufsfähigkeit

          Um diese Anforderung zu erfüllen, ist es notwendig, ein Harz mit guter Kompatibilität und eine Monomerkombination zu wählen, die Benetzung und Verlauf mit der Grundierung zu verbessern, den Vernetzungsgrad angemessen zu erhöhen und ein Harz mit einem höheren Brechungsindex zu wählen.

           

          Im Allgemeinen werden hochfunktionelles PUA, Aminoharz und Standard-EA als Hauptbindemittel verwendet.

          Zähigkeit (Härte und Abriebfestigkeit)

          Es gibt viele unvermeidliche Zusammenhänge zwischen den beiden Lackfilmeigenschaften, aber sie sind nicht unbedingt genau gleich und werden unterschiedlich behandelt.

           

          Härte: Abgesehen von traditioneller Holzlackierung mit einer dicken Lackschicht von 80-120 µm und einigen Fällen mit dickerem Auftrag, stammt ein Großteil der Härte in diesem Fall vom Lackfilm selbst, und es gibt auch einen Teil der Scheinhärte, der beachtet werden muss, beispielsweise durch Substrate, Grundierung, Oberflächengefühl usw. Rollende Oberflächen und dünner Auftrag sind typische Beispiele. Zusätzlich zu dem oben genannten hochfunktionellen Harz können einige Silikonharze oder Silikonadditive verwendet werden. um zu verbessern.

           

          Abriebfestigkeit: PUA wird besser sein, hauptsächlich aufgrund von Wasserstoffbrückenbindungen, die etwas Zähigkeit bieten können, um die Abriebfestigkeit zu erhöhen. Die Abriebfestigkeit des dünnen Auftrags kann jedoch nicht durch das Harz gelöst werden.

          Zwischenschichthaftung

          Wenn Benetzung und Verlauf sowie die Harzpolaritätsanpassung gelöst werden, kann die Haftung erhöht werden, und in besonderen Fällen können einige Methacrylatharze ausgewählt werden.

          Chemikalienbeständigkeit

          EA und PUA (Polyester) haben eine gute Chemikalienbeständigkeit, während PE und Polyether schlechter sind.

          Gelbungsbeständigkeit

          It is generally believed that aliphatic PUA, pure polyether acrylate, pure propylene, and amino all have good yellowing resistance. The first type is everyone’s favorite, aber die Gelbungsbeständigkeit ist nicht die beste. Die letzteren beiden Typen werden aufgrund fehlender Anforderungen selten verwendet, aber das Aminoharz bietet die besten Gesamteigenschaften in Bezug auf Gelbungsbeständigkeit.

          Matte

          Derzeit sind einige Harze mit etwas kleineren Molekulargewichten oder sehr großen wirksam, und andere Polyurethane sind ebenfalls sehr wirksam (derzeit gibt es ein bifunktionelles Polyurethan auf dem Markt mit guter Härte, das wettbewerbsfähig ist).

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