阴极Electrocoat: Priming the Way to Unsurpassed Product Finishing Performance

全球 electrocoat 市场预计从3美元增长.2016年为0.8亿美元至3美元.到2021年达到800亿美元,年复合增长率为4.在2016年到2021年之间的34%. 由于汽车和家电等终端使用行业对e-coat的需求,该市场正在经历温和增长1.

电泳涂漆 是用电流将漆浴中的有机涂层沉积到零件或组装产品上的工艺吗. 由于它能够穿透凹槽,从而涂覆复杂零件和具有特定性能要求的组装产品, 电泳在世界范围内广泛应用于包括汽车在内的各行各业的产品表面, 设备, 海洋与农业. 特别是电泳 阴极electrocoat, 与阳极电泳或其他更传统的涂层方法相比,它的耐腐蚀性有了显著的提高吗.

Cathodic electrocoat is available in multiple technology types, most notably is 环氧树脂阴极 而且 丙烯酸阴极.

  • Acrylic cathodic is expected to experience the highest growth in the e-coat market. 阴极丙烯酸e-涂层 通常用于需要紫外线耐久性和亚铁基材防腐的应用. It is also used in applications w在这里 light colors are required.
  • 阴极丙烯酸e-涂层 是否有广泛的光泽和颜色,以提供外部风化和防腐保护. Acrylic cathodic is used as a one-coat finish for agricultural implements, 花园设备, 电器和外部暖通空调.

的 application of electrocoat involves four steps:

  1. 预处理2: 部件清洁后, a pre治疗 is applied to prepare the metal surface for electro涂层.
  2. Electrocoat应用程序:利用直流电将阴极漆槽中的正电荷阴极漆沉积在导电基板上. 带正电的油漆沉积在发生还原的带负电的阴极上.
  3. 冲洗后: Parts are rinsed to reclaim undeposited 油漆 solids.
  4. :烤漆使油漆热交联,挥发掉水和任何残留的有机溶剂.

第二步, 涂料颗粒沉积在导电基板的表面,形成绝缘膜.  薄膜沉积的速率随着时间的推移而减少,因为涂料表面的电导率随着薄膜厚度的增加而具有绝缘效果. 此时沉积的薄膜只有很少的水和溶剂存在,所以水后冲洗(步骤3)对沉积的薄膜没有负面影响. 然后对涂覆的基板进行烘烤以消除水和剩余的挥发性以及使聚合物膜交联.

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图一:阴极电沉积

如图一所示, 在阴极电沉积, 带正电的油漆被吸引到带负电的阴极,在那里发生还原, 导致氢气的释放. At the anode, oxidation occurs with the accompanying release of oxygen. 沉积的漆膜合并成相对不溶性的漆膜,并经过一次或多次水冲洗, the deposited 油漆 film enters a bake oven to enable the crosslinking of the cathodic 油漆 film.

的 advantages 而且 disadvantages of 阴极electrocoat 包括:

  • Excellent 腐蚀 resistance, even at lower film thicknesses
  • Offers excellent resistance to bimetallic 腐蚀 (when dissimilar metals are in contact)
  • 频繁更换颜色是不实际的
阴极Electrocoat Deposition example - learn more in the Prospector 知识中心
Electron flow in 阴极electrocoat deposition - learn more in the Prospector 知识中心.

Many cationic epoxy electrocoat 树脂 are comprised of a 双酚A基环氧树脂 comprised of amine groups that are neutralized with a low molecular weight acid such as formic, 醋酸或乳酸. Since the 涂层 bath has a pH of slightly below 7, 浴槽组件由不锈钢或其他耐腐蚀材料组成,以防止生锈形成.

最常见的交联器是阻塞的 异氰酸酯, so once the 涂层 is baked, the blocked 异氰酸酯 is activated 而且 reacts with available 羟基 还有胺基. Other components of a typical electrocoat bath include pigment, 填料颜料, 水, solvent 而且 a low level of modifying 树脂 such as 可塑剂 而且 剂效果流修饰符 而且 催化剂.

汽车涂装系统截面 - learn more in the Prospector 知识中心.
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使用Ecoat是因为它提供了优越的防腐保护,因为它覆盖了传统方法无法达到的表面. Film thickness is uniform without any defects such as sags, runs or edge beads. 电泳也非常具有成本效益,因为它提供了接近100%的材料利用率,良好的能源效率和相对较低的每平方英尺应用涂料的成本.

Throwpower is the ability of an electrocoat to 穿透 into “hard to reach” areas, 比如一个空心金属物体的内部. 依赖于施加电压, 浴固体, 导电率, 沉积时间, 熔体温度, 溶剂的水平, 和适当的槽搅拌, 沉积时间, throwpower 而且 涂层 appearance can be optimized.

A simple dip-applied 涂层 cannot effectively coat the interior of complex shaped parts, 在烘焙过程中, 水/溶剂在零件的内部部分有洗涤作用,阻止了足够的薄膜的建立. At the time an electrocoated object is removed from the bath, 大部分的水和溶剂从电泳液中被挤出,因此在烘烤过程中,与简单的浸渍涂层相比,清洗效果是最小的.

电泳涂料的膜结构是自限性的,当膜的厚度接近其最大厚度时,膜的绝缘性就会增强. 更高的电压和更长的浸泡时间将允许更高的薄膜构建,直到达到最大可能的薄膜构建, 通常是1.0 mil和1.2毫升.

Voltage is normally between 225 而且 400 volts. If the voltage is too high, t在这里 will be film 破裂 涂在外层表面的涂料. 这叫做 破裂的电压. 在足够高的电压下, 电流会穿过薄膜, leading to gas generation under the film (hydrogen for cathodic 而且 oxygen for anodic).

Other factors that affect film build include 熔体温度 而且 导电率. Immersion times are normally on the order of 2-3 minutes.

综上所述,阳离子电镀有望以比传统的产品加工工艺更快的速度增长,因为它为复杂形状提供了良好的防腐保护, 低挥发性有机含量和丙烯酸阳离子电泳也提供了耐紫外线光的实验应用.

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Ron Lewarchik,文章作者 & 澳门买球排行App总裁

作为特约撰稿人, Ron pens articles on topics relevant to formulators in the 涂料 industry. He also serves as a consultant for the Prospector materials search engine, advising on issues related to optimization 而且 organization materials within the database.

水性树脂技术

水性树脂 技术是在全球范围内使用的最大的涂料技术类型,预计将继续增长作为整个涂料市场的百分比. 到2022年, 全球市场规模 of 水传播的 涂料 is expected to be over $146 billion USD. Growth in large part is due to increased volume in the construction 而且 汽车 markets with 丙烯画 作为最大的单一类型的水性树脂系统,占整个水性市场的80%以上.

驱动力 for the increased use of 水传播的 涂料 包括:

  • 低挥发性有机化合物
  • 大多数情况下易于清理
  • 减少火灾危险
  • 较低的保险费用
  • 较低的能源消耗 烘烤涂料 由于需要较少的烤箱补气
  • 需要降低的水平 石油的材料.

正如2014年5月《澳门买球排行App》文章所述 Flow, Leveling 而且 Viscosity Control in Water-Based Coatings indicates, the two largest classes of 水传播的 涂料 include 水-reducible 而且 乳胶, 大多数烘焙涂料属于第一类,而大多数建筑涂料属于第二类. 这个词 水-reducible is used for 树脂 made in solvent 而且 reduced in 水 to form a dispersion of resin in 水. 乳胶 树脂 on the other h而且 are prepared by emulsion polymerization in 水.

缺点 水性涂料的用途包括:

  • High dependence of evaporation rate on relative 湿度
  • High heat of evaporation for 水 requires 2260 J/g for 水 而且 for example only 373 J/g for 2-butoxyethanol,一个常用的 助溶剂
  • Nonlinear viscosity reduction curve for 涂料 using 水 reducible 树脂
  • High dependence of flow 而且 appearance on relative 湿度
  • High surface tension of 水 (poorer wetting) requires the addition of 表面活性剂 which in many cases detracts from 湿度 resistance
  • 水性涂料比溶剂型涂料更具腐蚀性,因此需要内衬容器, 塑料或不锈钢以避免生锈
  • 在烘烤应用中,水性涂层更容易爆裂,因为在水从膜上蒸发之前,膜就已经形成了(见表一)。

However the continued advancement in material science to include innovations in 树脂化学,表面活性剂, 润湿剂 而且 流程代理 will help enable the continued growth of 水传播的 涂料.

屏幕截图2015-09-16 03.01.23 PM

Figure I represents the various stages in drying of a 乳胶 based 油漆 system. 的 first stage involves the evaporation of 水. 第二阶段包括水和助溶剂的持续蒸发,直到乳胶颗粒接触并开始聚合形成一层部分干燥的薄膜.

最后一个阶段包括持续的合并和固化(在交联系统中)以形成固化, 干燥附着漆膜.

One of the key considerations in the use of 水传播的 涂料 is the increased role that 湿度 除了 温度 plays in the application 而且 cure of these 涂料. 例如, to provide acceptable application properties, both the 温度 而且 湿度 must be carefully controlled as illustrated in Figure II. 的 effect of 湿度 on 涂料 containing 水-organic solvent can not be ignored.

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