Как эффективно подбирать смолу для покрытия при составлении УФ-формулировки лака?

В отличие от традиционных покрытий, УФ-лакирование относится к покрытиям, отверждаемым ультрафиолетом. УФ-отверждаемые покрытия можно наносить на материалы, напечатанные краской, и подвергать их воздействию ультрафиолетового излучения. УФ-покрытие имеет содержания сухого остатка, которое может достигать 100%, поэтому оно не выделяет летучих органических соединений и не загрязняет окружающую среду. Высокое содержание сухих веществ также позволяет наносить его очень толстым слоем. Но как эффективно подбирать смолу для покрытия в рецептуре УФ-лака – это вопрос.

 

Характеристики реакции отверждения УФ-лака с глянцевым покрытием

Механизм полимеризации

Краткое описание смол, обычно используемых в УФ-покрытиях, по функции

1. Твердая смола – высокая Tg

2. Мягкая смола – низкая Tg

3. Полярные смолы

4. УФ-олигомер для водных покрытий

5. Применение смол некроссликирующего класса в процессе УФ-покрытия

Выбор смолы для грунтовки

1. Требования к адгезии

2. Смачиваемость

3. Гибкость

Выбор смолы для финишного покрытия

1. Полнота и выравнивание

2. Прочность (твердость и износостойкость)

3. Межслоевая адгезия

4. Химическая стойкость

5. Стойкость к пожелтению

6. Матовость

XJY Silicones – First choice raw material supplier of silicone coating application

Характеристики реакции отверждения УФ-лака с глянцевым покрытием

УФ-ультрафиолетовое отверждение покрытий представляет собой реакцию полиприсоединения между ненасыщенными молекулами. Согласно механизму инициации инициатора, существуют радикальная полимеризация и катионная полимеризация. Но общая полимеризация, которую мы изучаем, — это радикальная полимеризация (данная лекция основана на радикальной полимеризации). Конечная C-C сшитая структура представляет собой жесткую сшивку.

Механизм полимеризации

Радикальная полимеризация имеет быструю реакцию; большую усадку; небольшое изменение степени полимеризации; большое влияние ингибирования полимеризации (0,01-0,1% ингибитора полимеризации останавливает реакцию).

– Наиболее неблагоприятным для покрытий является усадка. Согласно зарубежным исследованиям У.Дж.Бейли и др., обнаружено, что время неполимеризации двойных связей составляет 1%.

Краткое описание смол, обычно используемых в УФ-покрытиях, по функции

Твердая смола – высокая Tg

Высокая твердость, хорошая химическая стойкость, высокая скорость отверждения для большинства Стандартный бисфенол А ЭА; Высокофункциональный ПУА и низкомолекулярный 2фПУА; Высокофункциональный аминоакрилат; Метакрилатные олигомеры.

Мягкая смола – низкая Tg

Хорошая гибкость, низкая скорость отверждения и низкая плотность сшивания. Модифицированный эпоксид — акрилат эпоксидированного соевого масла и др.; Акрилат длинноцепочечного полиэфира; ПУА с молекулярной массой линейной структуры более 1200; Частично чистый акрилатный олигомер

Полярные смолы

Олигомеры, содержащие активный водород или легко образующие водородные связи, изменяющие полярность или поверхностное натяжение Фосфатный акрилат Олигомер органического кремния — специальный Карбоксиакрилатные олигомеры

Водный coating УФ-олигомер

Эмульсионный тип, тип водной дисперсии, водорастворимый тип Полиуретановый тип — преимущественно. Класс эпоксиакрилатов. Класс полиэфиракрилатов.

Применение смол, не образующих сшивку, в процессе УФ-лакирования

Наполнительная роль, повышение плотности сшивки, увеличение адгезии, изменение гибкости, улучшение смачиваемости и другие вспомогательные функции

1. Алкидные смолы на основе длинномасляных масел.
2. Термопластичные акрилатные смолы.
3. Смолы на основе альдегидов и кетонов.
4. Нефтяные смолы и т.д.

Выбор смолы для грунтовки

1. AТребования к адгезии

TЭто обобщенные характеристики грунтовочных смол; относительно говоря, в настоящее время сложно обеспечить адгезию к основным материалам.

 

A. Стекло — выбирают метакрилатные олигомеры и необразующие пленку смолы, а также некоторые специальные полярные смолы – тиоловые силоксановые системы (однако водостойкость является препятствием для текущей рецептуры);

 

B. Металл, разделенный по типам металлов; для адгезии к металлу в лакокрасочной промышленности в основном применяют метод разрушения сшивки, международной практикой является фосфатирование. В УФ-отверждении наиболее распространено сочетание фосфатных эфиров с некоторыми методами на основе чистого пропилена.

 

C. Класс пластиков (включая пластифицированную бумагу и другие виды отделки краской) — в настоящее время довольно обширный и особенно сложный класс, в основном из-за сложной структуры пластиков, кристаллической формы, варьирующегося поверхностного натяжения; относительно сложными являются BMC, PET, PP и т.д. Не существует единой рецептуры, которая подходила бы всем; обычно используют мягкие PUA, а также чистый C и некоторые необразующие пленку смолы и полярные смолы, которые дают некоторый эффект, но следует обращать внимание на химическую стойкость и особенно строго контролировать водостойкость в сочетании с соответствующими смолами.

 

D. Древесина, содержащая масла: в настоящее время в основном это такие твердые породы, как клоновая древесина, палисандр, зеленоножковая шелковица, древесина большого гиппопотама и др.; адгезия к промасленной древесине относительно сложна, на рынке по-прежнему очень мало хороших примеров чисто УФ-отверждаемых составов для обессмоливания; можно сначала использовать PU для обессмоливания, а затем наносить УФ-адгезионный грунт. В основном, с некоторыми полярными смолами или мономерами и наполнителями можно обеспечить хорошую адгезию.

2. Смачиваемость

Смачивание пигментов и наполнителей и смачивание подложек — это две различные функции, поскольку поверхностное натяжение подложки не может быть гарантированно точно таким же, как у пигментов и наполнителей.

 

A. Смачивание пигментов и наполнителей может обеспечить стабильность при хранении покрытия и прозрачность совместимости лакокрасочной пленки. Например, некоторые PUA, PEA и эпоксидированное соевое масло акрилат обладают таким эффектом;

 

B. Для смачивания подложек, таких как аминосмолы и PEA, эффект лучше.

3. Гибкость

Связана со стойкостью и межслойной адгезией.

 

Обычно выбирают стандартный EA и некоторые PEA, а также некоторые мономеры для согласования гибкости обработки, тем самым регулируя шлифуемость и межслойную адгезию.

 

В настоящее время на рынке также существуют отвержденные грунтовки, в которых делается акцент на твердость — следует обращать внимание на отверждение твердой смолы и количество наносимого покрытия, производимого УФ-окрасочной машиной, иначе это легко приведет к растрескиванию лакокрасочной пленки;

 

Рынок также требует так называемых эластичных грунтовок — более гибкие смолы, предпочтительно полиэфирные PUA, а полиэфиры обладают плохой прочностью и недостаточным механическим модулем.

Выбор смолы для финишного покрытия

Наполненность и растекаемость

Чтобы удовлетворить этому требованию, необходимо выбрать смолу с хорошей совместимостью и комбинацию мономеров, улучшить смачивание и розлив по грунту, соответственно увеличить степень сшивки и выбрать смолу с более высоким показателем преломления.

 

Обычно в качестве основного смоляного компонента используют высокофункциональные PUA, аминосмолы и стандартный EA.

Прочность (твердость и износостойкость)

Между этими двумя свойствами лакокрасочной пленки существует много неизбежных взаимосвязей, но они не обязательно полностью совпадают, и к ним относятся по-разному.

 

Твердость: помимо традиционного нанесения лака на дерево с толстой пленкой 80-120 нм и некоторых методов толстого напыления, значительная часть твердости в этом случае исходит от самой лакокрасочной пленки, а также существует часть кажущейся твердости, на которую следует обращать внимание, например, подложка, грунтовочное покрытие, поверхностное ощущение и т.д.; накатные поверхности и тонкое напыление являются типичным примером. Помимо вышеупомянутых высокофункциональных смол, можно использовать некоторые силиконовые смолы или силиконовые добавки для улучшения.

 

Износостойкость: PUA будет лучше, в основном за счет водородных связей, которые могут обеспечить некоторую вязкость для повышения износостойкости. Однако износостойкость тонкого покрытия не может быть решена за счет смолы.

Межслойная адгезия

Решение проблем смачивания и растекания, соответствие полярности смолы, адгезия Зэнцзян может быть решена, а в особых случаях могут быть выбраны некоторые метакрилатные смолы.

Химическая стойкость

EA и полиуретан на основе сложных эфиров (PUA) обладают хорошей химической стойкостью, в то время как PE и полиэфир имеют более низкие показатели.

Устойчивость к пожелтению

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, но устойчивость к пожелтению не самая лучшая. Последние два типа редко используются из-за отсутствия позиций, но аминогруппа с лучшими комплексными свойствами устойчивости к пожелтению.

Матовость

В настоящее время эффективны некоторые смолы с несколько меньшими молекулярными массами или очень большими, а другие полиуретаны также весьма эффективны (в настоящее время на рынке присутствует бифункциональный полиуретан с хорошей твёрдостью, обладающий конкурентоспособностью).

XJY Silicones – First choice raw material supplier of silicone coating application

XJY Silicones, one of China’s leading Silicone MQ resin and VMQ thermally conductive silicones manufacturers, has 30+ years of R&D and manufacturing experience and 15+ related patents and technical assistance in the silicone industry, also can customize the cost-effective silicone products according to your coating options.