木塑复合材料及中密度纤维板静电喷涂强化技术

Atman Fozdar1, 罗纳德·Lewarchik1”, Raviteja Kommineni1, Vijay Mannari2 ; 澳门买球排行App1, 密歇根, 美国; Eastern 密歇根 University2, 密歇根, 美国

摘要

随着粉末涂料配方的最新进展, 配制粉末是很有可能的 适用于温度敏感表面的涂料,使用红外或紫外固化在低温下固化. 然而, 粉末和液体涂料的静电应用仍然是一个挑战 能与非传统基板(多孔基板,如MDF)产生可接受的附着力, 刨花板, 修剪 板和无孔基材如木塑复合材料, 塑料复合材料, glass, 陶瓷等.) 并达到良好的转移效率. 这些基材表面处理不足和/或不均匀 在应用前导致不均匀的整理, 膜缺陷多,转移效率差.

澳门买球的研究已导致快速干燥导电粘附促进剂(CAP 's)的发展 提高了粉末和液体涂层对中密度纤维板等非导电基板的附着力, 刨花板, 调整董事会, 木塑复合材料, 纤维增强复合材料, 腹肌, 聚碳酸酯, 改性聚苯醚GTXTM, SMC Polyolefinics等.; while at the same time improving transfer efficiency by dissipating static charge. 的 澳门买球的CAP技术快速干燥的能力允许在连续/传送带生产应用 其次是粉末和液体涂料的应用和固化. 在此过程中CAP的使用 无需预热, 塑料衬底的等离子体处理和化学蚀刻 提高薄膜外观和应用效率. UV固化以及LTC(低温) 固化)粉末和液体涂层现在可以均匀地应用于休息区域/法拉第笼区域. 这项正在申请专利的技术利用新型导电材料结合聚合物附着力 促进剂同时提高了柔韧性和界面附着力以及抗静电性能.

传统的处理方法用于提高表面电导率利用季铵盐分散(QAS),使涂层基质导电, 而水分敏感性如QAS导电处理,是水分敏感性和迁移性的. 最后,QAS技术不能增强附着力和灵活性.

介绍

最近在聚合物组成中进行了修改, 木塑材料不仅用于建筑行业 户外装饰还包括汽车、家具、围栏、景观木材、游乐场设备等. 在那里 使用WPCs有几个优点,例如,

  • 使用再造物料
  • 与木材相比,维护成本更低
  • 热稳定性高于塑料复合材料
  • 尺寸稳定性高于木材
  • 低吸湿性
  • 更好的切削加工性能等.
图1:全球木塑市场概况及同比增长.7

其中一个问题是, 面临的最大挑战, 木塑复合材料涂层的“可涂性”. 由于聚丙烯和/或聚氯乙烯或大多数塑料的表面能较低, 大多数传统涂料对木塑材料的附着力都不好, 在极热/极冷的循环下,短时间内会导致分层.

在这个工作范围内, 由于以下几个原因,粉末涂料被认为是最适合用于木塑材料的环保涂料:

  • 不挥发性有机化合物的仪器
  • 更高的传输效率(高达90-95%),
  • 过度喷雾剂可重复使用
  • 优异的膜性能(坚韧、耐用、坚硬、耐刮伤)
  • 减少加工时间和能源需求
  • 一步完成工艺.

然而,粉末涂料塑料和复合材料也面临着一定的挑战. 例如,

  • 静电喷涂粉末涂料在不导电木塑材料上的应用, MDF, 刨花板和塑料复合材料
  • 粉末涂料对低表面能木塑的附着力
  • 由于粉末涂料的热偏转温度较低,选择合适的粉末化学成分,使其在低温下固化.

粉末涂料在中密度纤维板上的应用也在本研究范围内, 因为使用常规方法如预热中密度纤维板进行粉末喷涂时,存在与外观和成膜相关的多个问题,

  • 脂肪边缘,
  • 边缘开裂,
  • 销孔,
  • 外观不均匀,膜厚不均匀
  • 能够覆盖凹槽区域/视线之外的区域

克服上述挑战的方法描述如下.

表面电阻率

图2根据表面电阻率列出了导电材料的分类.

表面电阻率分级的量化:

防静电

  • 衰减率(秒衰减),5000到50v在12%相对湿度下
  • 标准:MIL PRF 8705d, NFPA 56A 静态耗散(ESD)

静态耗散(ESD)

  • 表面电阻率(欧姆/平方)
  • 表面电阻(欧姆)
  • 标准:ASTM D257, ESD STM11.11、IEC 60079-0导电

导电

  • 体积电阻率(Ohm-cm)
  • 表面电阻率(欧姆/平方)
  • 标准:ASTM D257 EMI/RFI屏蔽

EMI / RFI屏蔽

  • 屏蔽效果(衰减分贝)
  • 标准:ASTM D4935
  1. 用于粉末涂料的成功应用(外观均匀, 薄膜的形成和沉积 粉末颗粒在基板上以及在凹槽区域,在没有直接视线的时候 应用)在WPC和塑料基板上, 要求衬底表面电阻率小于108

欧姆/平方(来自澳门买球之前发表在《澳门买球》,20171). 因此,将它 导电、静态耗散范围见图2.

澳门买球的研究范围内, 澳门买球评估了不同类型的导电剂,如季铵盐 化合物(QAS), 炭黑, 石墨烯以及导电纳米颗粒(功能化和/或非功能化) 功能化).

确定最合适的导电剂, 澳门买球配制了一种DOE,并在不同的负载下用不同的导电剂涂覆不同的多孔和无孔非导电基板. 其表面电阻率见表1.

表1:不同类型电导率剂在不同负载下的涂层基板表面电阻率.

Additional comments: * indicates proprietary material; Surface resistivity (Ohm/Sq) was measured using 门罗电子型号272A和EDTM RC2175用于导电系统 ASTM D257.

表1中所列的表面电阻率结果差异很小,甚至没有差异 所有衬底的变化都非常接近.

除了电导率传授, 使用QAS有几个缺点, 因为它们是潮湿的, 过程和温度相关. 它们的迁移性质不能保证表层有足够的附着力 基板或柔韧性.

用于导电炭黑, 为了获得足够低的表面电阻率,需要显著的高负载 可以达到粉末涂层均匀成膜的目的. 高负载导电炭黑 颜料也会导致“蜡笔”效应,并对机械性能产生不利影响.

表1中列出的结果也证实,如果澳门买球增加导电剂的负载超过某个点,那么表面电阻率的下降不一定是实质性的或线性的. 因此,需要找到每种基质i的最佳用量.e. 多孔(如MDF)和无孔(聚碳酸酯), PC / 腹肌, 多孔性相对较弱的glass与木塑复合材料).

粉末涂料对塑料的附着力:

涂料和油墨工业面临的一个主要问题是液体和粉末涂料的附着力 WPC和塑料复合材料. 传统的处理方法有火焰处理、电晕处理等 放电, 气体等离子体, 紫外线曝晒或化学氧化,可用于氧化表面 促进附着力的基材. 氧化表面会增加极性对表面能的贡献 并在不显著改变色散贡献的情况下产生更多的极性成键位点. 的 涂层最好在处理后不久应用,因为氧化产生短寿命的自由基和 是否随时间部分可逆. “辐射”技术的一个主要困难是获得均匀的表面 报道没有对, 哪些引入断链并能导致内聚失效 基片表面.

交联机理涉及酸官能团形成n -酰基脲的几种不同反应, 氨基酯与环氧化合物的反应以及烷氧基硅烷的水解.

根据基体类型选择粉末涂层

并不是所有的WPCs和塑料基材都能承受常规的160-200℃的高固化温度 粉末涂料. 在这样的高温下,大多数塑料往往会软化、降解甚至融化. 它会安全 在基材热偏转温度以下施用和固化粉末涂料.

热偏转温度是衡量聚合物在高温下承受给定负载能力的一个指标.

表2:不同塑料及可使用的粉末涂料类型的热偏转温度

CAP和粉末涂料的应用

在木塑复合材料上应用了cap, PC / 腹肌和MDF在10-14微米干膜厚度下使用 高压喷雾枪,喷嘴处空气压力20psi. 在室温下干燥/固化8-10年 分钟.

紫外光固化光滑, 白色环氧粉末涂料,低温固化黑色, 采用静电喷枪在涂有CAP的基材上涂布织构环氧粉末涂料.

紫外光固化粉末涂料的熔化固化规程:

UV固化粉末先在120o℃下融化3-4分钟,然后用带中压h球的传送带UV烘箱固化. 低温黑色,质地环氧粉末涂料在130o℃下固化8分钟

图3:未涂层和涂层PC / 腹肌
图4:未涂布和涂布木塑复合材料
图5:未涂层和涂层曲面瓷砖

此外,还进行了Positest拉脱附着力测试,以确定界面附着力. 多个 用20mm胶轮进行了粘结试验,以确定涂层的界面失效和涂层的粘结性能 发生故障的力/区域.

用Positector B100/B200测量了CAP和固化粉末涂料的干膜厚度, 超声波膜厚仪.

表3:ASTM D4541 Positest AT-A拉脱附着力试验
图6木塑复合材料粉末涂层正拉附着力试验后的粘结失效
图7:涂层中密度纤维板 (左) 和塑复合 (右) 经过交叉划线和预脱附着力测试. 图7显示了MDF和WPC衬底内的内聚失效. 未观察到粘结失效.

结论

  • CAPs保证了静电作用下带负电荷的粉末颗粒的充分消散 喷涂设备以及促进界面附着力.
  • 在低膜厚的无孔衬底上,cap工作效率更高. 在多孔 由于一些材料被多孔材料吸收,衬底需要更高的膜厚 底物.
  • cap与多孔衬底形成化学键和机械键,从而产生高拉脱率 与PC / 腹肌复合材料等无孔基材相比,粘结强度更高.
  • CAPs使粉末涂料成功应用于各种wpc、塑料复合材料、 中密度纤维板,装饰板,混凝土和瓷砖,陶瓷(均匀性,成膜,涂层能力 凹槽区等)无薄膜缺陷,如边缘脂肪、针孔、水泡、边缘裂纹等.
  • CAPs能显著提高液体或粉末涂料对塑料的转移效率 具有复杂几何形状的复合材料.

未来的发展方向

  • 降低干膜厚度(DFT)适用于较薄的薄膜(3-6微米).
  • 通过改变反应组分增加交联密度.
  • 将干燥-触摸时间从8分钟减少到3-4分钟.
  • 涂层WPC和MDF材料的加速老化和抗热循环性能 (循环暴露于极热和极冷环境).

参考文献

  1. Fozdar一.Mannari V. 《澳门买球》.欧洲涂料杂志,2017年4月.
  2. 卡洛斯·L.阿尔梅达P. 导电聚合物:合成、性能和应用(聚合物科学与技术).
  3. Cudazzo M / R. Knofe. 低导电性基材的粉末涂层:非金属工件和部件的粉末涂层新工艺,”1998年1月.
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  5. Schwarb R.来说米. 热敏性基材用紫外光固化粉末涂料.涂层tech, 2010年7月.
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