Geçen ay bir müşteriden şeffaf ahşap son kat numunesi geldi; yılda birkaç kez karşılaştığımız bir hata profiliyle. Püskürtmesi iyiydi, hızlı kurudu, hedef levhada parlaklık ve kurşun kalem sertliğini tutturdu, sonra nemli bir bez altında dakikalar içinde beyazladı. Nemli bir konteynerde bir hafta sonra film, çapraz kesitte tek parça halinde kalktı. Dispersiyon zaten bizim kalite salım protokolümüzü geçmişti; kapalı bir şişede 50 °C'de dört hafta, yani kalite raporundaki her sayı yeşildi.
Başarısız olan, reçineyi disperse edilebilir kılan molekülün parçasıdır. PUD sentezindeki zinc uzatıcılar aynı anda iki soruyu çözer: polimerin suda partikül olarak stabil kalıp kalmayacağı ve kurumuş filmin ne kadar suyu geri emeceği. Hidrofilik vs. hidrofobik zinc uzatıcılar arasında seçim yapmak, su bazlı bir poliüretanda su direncinin belirlendiği yerdir; bir boya fabrikası çapraz bağlayıcı eklemeden çok önce. İşte bu dengeyi kendi yayınlanmış sayılarımızla nasıl boyutlandırdığımız.
Su bazlı bir PU filminde su direnci gerçekte nerede belirlenir
Yüksek molekül ağırlıklı bir poliüretanı suya sokmak için, zinc uzatıcı ile sert segmente iyonlaşabilen veya güçlü polar gruplar yerleştirirsiniz, bunları nötralize edersiniz ve oluşan partikül yükünün damlacıkları birbirinden uzak tutmasını sağlarsınız. Bu grupların hiçbiri suyla birlikte gitmez. Kurumuş filmde sabit iyonlar olarak kalırlar ve sabit iyonlar kümelenir.
Bu kümeler suyun ön kapısıdır. Çevredeki matristen çok önce nemi emer, şişer ve kaplamayı içten plastikleştirir. Bu tek mekanizmadan üç tanıdık semptom çıkar. Beyazlama, kimyasal bir değişimden ziyade su dolu iyonik bölgelerden kaynaklanan ışık saçılmasıdır; bu yüzden kurumuş bir panel tekrar iyi görünür. Islak sertlik ve sürtünme direnci çöker çünkü filmin sertliğini taşıyan sert segmentler aynı zamanda suyu tutanlardır. Ve yapışma, filmin içinde değil arayüzde başarısız olur; çünkü su, bir kaplamanın kendi hidroksillerini ve çözünür tuzlarını taşıyan bir yüzeyle buluştuğu yerde toplanır. Üçüncüsünün peşine şu yazımızda düştük: su bazlı PU kaplamalar neden soyulur; aynı iyonik bölge, ahşaba bir katman daha yakın.
Hidrofilik zinc uzatıcılar: DMPA içeriğinin her seviyesi ne kazandırır
Karboksilat, çoğunlukla DMPA. İyi nedenlerle varsayılan seçim: bir hidroksil zinc uzatırken yan taraftaki COOH bir aminle nötralize olur, kinetik öngörülebilirdir, fiyat sıradandır. Yükleme tek ayar düğmesidir. Tasarımlarımızda, reçine üzerinde yaklaşık %1,5 DMPA, seyreltmeye dayanan bir dispersiyon için alt sınırdır ve %4'ün ötesinde stabiliteden keyif almayı bırakırız çünkü film bir süngere dönüşmüştür. İki maliyet beraberinde gelir: dispersiyon, katyonik bir katkı veya asit katalizörü ile karşılaştığı anda çöker ve nötralize edici amin kuruma sırasında çok farklı davranır.
Sülfonat zincir uzatıcıları. Aynı tek negatif yük daha büyük, rezonansla stabilize edilmiş bir gruba yayılır; böylece iyon eşleşmesi gevşer ve her eşdeğer daha az su çeker. Sülfonat, parasını sert yıkama suyu, düşük pH ve çok değerlikli katyon toleransıyla çıkarır; bu elektrolit sorunları tekstil tesisinde laboratuvardakinden çok daha sıktır. Ödünü şu: sülfonat, karboksilat gibi pH ile susturulamaz; filmler daha yumuşak ve daha nem geçirgen çıkar.
Kuaterner amonyum zincir uzatıcıları. Kalıcı yük, nötralize edici amin yok, savunulacak pH aralığı yok. Katyonik ürünümüz YT-7010 bu yük hiç kapanmadığı için var: 16 ± %1 katı madde, pH 4 ila 7, pH koruması gerektirmeyen bir ön işlem banyosu. Eşdeğer başına buradaki en higroskopik ailedir ve bu kalıcı yük aynı zamanda anyonik pigment patını elyafa floklaştıran, kutudaki anyonik koyulaştırıcıları pıhtılaştıran şeydir.
Noniyonik polieter segmentleri. Karşı iyon olmadan hidrofillik. YT-102 Ürün noniyonik olarak spesifiye edilmiştir ve tamamen suda çözünür; bu, sınırsız seyreltilebilirlik, asit ve alkali stabilitesi ve yaş boyada amin kokusu olmamasını sağlar. Eter oksijenleri hâlâ suyu koordine eder; bu nedenle film yumuşak kalır ve nemi geçirmeye devam eder. Tekstil ve cam elyaf haşıl bağlayıcısı olarak iyi, zemin üst katı olarak zayıf.
Hidrofobik zincir uzatıcılar: yük olmadan molekül ağırlığı
İyonik içerik kaçağın kaynağıysa, işe yarayan kimya yük eklemeden molekülü büyüten her şeydir.
1,4-bütandiol diglisidil eter gibi diepoksitler Emülsifikasyondan sonra zincir uzatır. Epoksi uçları üretan N-H gruplarına açılır ve yapıya yeni iyon sokmadan zinciri uzatır; bu, seyrelttiğinizde viskozitesini koruyan bir dispersiyona giden standart yoldur. Pencere dardır ve aşırı ısınan parti reaktörde jelleşir; yani bu, kova deneyi değil tesis adımıdır.
Trimetilolpropan gibi trifonksiyonel uzatıcılar Reçine üzerinden %0,3 ila %1,0 oranında kullandığınızda doğrusal uzama yerine dallar oluştururlar. Kısa dallar sert segment paketlenmesini bozar ve sürekli iyonik kanalların oluşumunu yavaşlatır. Yan etkisi daha düşük yumuşama noktasıdır; bu nedenle sıcakta bloklanma ve yapışmazlık direnci düşebilir, %1'i geçince ise dallanmış polimer yerine jel elde edersiniz.
Hacimli hidrofobik dioller Neopentil glikol ve sikloheksandimetanol gibi dioller, ana zinciri apolar tutarken molekül ağırlığını ve ısı dayanımını artırır. Koalesans aşamasında size maliyet çıkarır: sert, apolar zincir bir koalesans yardımcısı ya da sıcak kurutma ister; aksi halde film mikro gözenekli kalır ve suyu mekanik olarak çeker. 24 saatlik daldırmayı geçen tebeşirimsi panel gerçek bir sonuçtur, ama yanıltıcıdır.
Yumuşak segment en büyük kaldıraçtır ve tam anlamıyla bir zincir uzatıcı değildir. Polikarbonat dioller, adipat polyesterlere göre çok daha az polar ve hidrolize karşı çok daha dayanıklıdır. Kendi ürünlerimizden ikisini karşılaştırın: YT-5110 ve YT-617 ikisi de 30 ± 1% katı madde ve pH 6,0-8,0 aralığında anyonik polikarbonat esaslı PUD'lardır; ancak TDS'leri 24 saatlik su emmeyi %6-10 ve %3'ün altı olarak listeler. Aynı ana zincir ailesi, aynı katı madde, aynı pH, iki kat emme. Hidrofobik yumuşak segment düşük emmeli bir filmi mümkün kılar; iyonik içerik ve sert segment tasarımı ıslak bir bez altındaki davranışını belirler ve YT-617 aynı formülasyonda 2H kalem sertliğini korur.
Silikon modifikasyonu farklı bir soruya yanıt verir. İçinde YT-613 düşük yüzey enerjili segmentler film kururken hava arayüzüne göç eder; bu yüzden su ıslatmak yerine boncuklanır ve TDS su emme değeri %4-5'e oturur. Silikonca zengin yüzey, rekote adhezyonu, overprint vernik ve folyo laminasyonda sizi zorlar; su taşınmasını değil boncuklanmayı yönetir, dolayısıyla ıslak dayanım şikâyetine yanlış cevaptır.
PUD filminin su emilimini teknik veri sayfasından okumak
Yayınladığımız değer, serbest kürlenmiş film üzerinde 25 °C'de 24 saatlik gravimetrik su emilimi; çünkü bu kimyasal yapıları birbirinden net biçimde ayırıyor. Yöntemin mantığı şu: ASTM D870 Daldırma testi; eşdeğer standart ISO 2812-1'dir: tart, suya bırak, kurula, tart, ardından numuneyi kurutup geriye ne kaldığına bak.
| Sınıf | Hidrofilik birim | Katı madde | pH | Su emilimi 24 saat / 25 °C | Kullanıldığı alan |
|---|---|---|---|---|---|
| YT-102 | Noniyonik polieter | 30% | 5.0 – 7.0 | Dispersiyonun kendisi suda çözünür | Tekstil terbiyesi, cam elyaf aprelemesi |
| YT-7010 | Kuaterner amonyum (katyonik) | 16 ± 1% | 4 – 7 | Spesifikasyonda yok; yük kalıcı. | Inkjet ön işlem |
| YT-5110 | Karboksilat, polikarbonat yumuşak segment | 30 ± 1% | 6.0 – 8.0 | 6 – 10% | Endüstriyel son kat, deri apre |
| YT-613 | Karboksilat ve silikon | 35 ± 1% | 6.0 – 8.0 | 4 – 5% | Su bazlı mürekkep, PVC ve PET kaplama |
| YT-6122 | Anyonik alifatik (karboksilat) | 38.5 ± 1% | 6.0 – 8.0 | %3'ün altında | Kumaş kaplama, ters baskı kompozit mürekkep |
| YT-617 | Karboksilat, polikarbonat, 2H sert | 30 ± 1% | 6.0 – 8.0 | %3'ün altında | Sert şeffaf ahşap ve metal son kat |
| YT-5130 | Anyonik alifatik, ısıya dayanıklı | 32% | 7 – 9 | 60 °C'de 1 saat sonra beyazlama yok | Sıcak-nemli servis, sararmaya duyarlı işler |
İki okuma kuralı. Katı madde, su direncinin göstergesi değil: YT-6122 38,5 ± 1% ile sevk edilir ve YT-617 30 ± 1%'de, her ikisi de %3'ün altında, oysa YT-5110 o aynı katı madde değerinde %6 ila 10 arasında yer alır. Katı madde yalnızca taşımak için ne kadar suya para ödediğinizi söyler. Sıcak daldırma, soğuk daldırmadan daha iyi ayırt eder, bu yüzden YT-5130 60 °C'de bir saat sonra beyazlama olmamasıyla ilgili not, alıcıya soğuk değerdeki bir ondalık basamaktan daha fazlasını anlatır.
Kaplama ıslakta başarısız olduğunda önce neyi değiştirmeli?
- Reçineyi değiştirmeden önce nötralizan amini değiştirin. Trietilamin, film kururken büyük ölçüde filmden ayrılır; AMP ve diğer yüksek kaynama noktalı aminler geride kalır, karboksili iyonize tutar ve yerel pH'ı yüksek tutar. Aynı reçine, farklı amin, farklı daldırma sonucu ve testin hiçbir maliyeti yok.
- İyonik içeriği çıkarın, molekül ağırlığını hidrofobik yoldan geri koyun. DMPA eşdeğerinin yaklaşık %0,5'ini azaltın, kaybedilen viskoziteyi ve tokluğu bir diepoksit veya küçük bir TMP seviyesiyle geri kazanın, ardından seyreltme stabilitesini yeniden çalıştırın. %0,5'lik adımlarla ilerleyin; tek bir %1'lik azaltma genellikle püskürtülebilir bir dispersiyon ile topaklanmış olan arasındaki farktır.
- Kısıt film kimyası değil de su kimyasıysa, karboksilatın bir kısmını sülfonatla değiştirin. Sert yıkama suyu, mineral yüzeyler ve asidik pigmentler elektrolit sorunlarıdır ve sülfonat bunları yük başına daha az higroskopiklikle çözer.
- Hedef gerçekten %3'ün altındaysa, yumuşak segmenti değiştirin. Zaten %3'ün altında spesifikasyonu olan bir polikarbonat sınıfı, örneğin yüksek sertlikte suya dayanıklı YT-617'miz, güvenilir yoldur ve aynı zamanda en pahalısıdır. Daha sert film ise sıcak kurutma veya bir koalesan ister; bu da sizi yukarıdaki gözenekli-tebeşir tuzağına geri götürür.
- Tasarımla çıkaramadığınız karboksili kilitleyin. Polimerik bir karbodiimid, örneğin YT-G30 COOH ile seçici olarak reaksiyona girer; suyu tutan tam bölgeyi formülasyonda %1 ila %5 oranında amid'e dönüştürür. Oda sıcaklığında aziridinden çok daha yavaş kürlenir ve tam verim için fırınlama veya uzun kür ister.
Bu beş hamlenin hiçbiri bir PUD'u solvent bazlı poliüretana dönüştürmez. Polimerin suda var olabilmesi için iyonik gruplara ihtiyacı varsa, bu gruplar filmde kalıcı olarak kalır ve bizim seçimimiz sızıntının nerede olduğudur. Sıfır su alımı iddia edilen bir reçine ya kırılganlık sınırına kadar aşırı çapraz bağlanmıştır ya da hiç ıslak bezle karşılaşmamış kuru bir film olarak ölçülmüştür.
Sıkça sorulan sorular
Bir PUD'un dispers halde kalabilmesi için ne kadar DMPA gerekir?
Anyonik bir dispersiyonun seyreltmeye dayanması için reçine üzerinden %1,5 pratik alt sınırdır; %6 ise ekstra stabilite sağlamanın, filme yaptığı maliyete değmediği yaklaşık noktadır. Kaplama sınıflarının çoğu %2 ile %3,5 arasında çalışır. Partikül boyutu, katı madde ve nötralizasyon seviyesi bu sayıları değiştirir.
Daha yüksek katı maddeli PUD daha iyi suya dayanım sağlar mı?
Hayır. Katı madde kutuyu tanımlar, filmi değil. YT-617 30 ± 1% seviyesinde ve YT-6122 38.5 ± 1% seviyesinde her ikisi de %3'ün altında su alımı verirken YT-5110 aynı %30'da spesifikasyonu %6 ila %10 arasındadır. İyonik içerik ve ana zincir polaritesi korelasyonu belirleyen etkenlerdir.
Formülatör, reçineyi değiştirmeden suya dayanımı düzeltebilir mi?
Kısmen, ve önce denemeye değer: daha uçucu bir amin kullanın, koalesanı filmi hâlâ birleştirmeye izin veren minimumda tutun, %1 ila %5 karboksil-reaktif çapraz bağlayıcı ekleyin ve filme gerçek kuruma süresi veya bir fırınlama verin. Hiçbir katkı maddesi, sert segmente zaten gömülü olan hidrofilik bir uzatıcıyı ortadan kaldıramaz. Bizim su bazlı poliüretan dispersiyon yelpazemiz karboksilat, sülfonat-dengeli, katyonik ve noniyonik tasarımları kapsar ve bizim Ar-Ge programımız aralarındaki spesifikasyonlar için var.
Su altında beyazlaşan, çiçeklenen veya kalkan bir paneliniz varsa ve iyonik içeriğinin nerede olduğuna dair ikinci bir görüş almak isterseniz, uygulama laboratuvarımıza sorun Yukarıdaki ürünlerin bench verileri şurada: YT-617 TDS (PDF).
