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传输效率显著提高

传输效率显著提高

最初发表在 欧洲涂料杂志11 - 2018

在不导电基板和复杂几何形状上静电喷涂的增强技术. 通过自我Fozdar, 罗纳德·Lewarchik, 腾讯五分彩官网有限责任公司, 美国, 和Vijay Mannari, 东密歇根大学, 美国.

轻型汽车是塑料和高分子复合材料的重要市场, 在过去的五十年里,这个数字显著增长. 在其他原因, 这是由于与金属相比价格便宜, 到能够塑造复杂的几何图形, 减少体重, 并通过减轻重量来提高燃油经济性. 各种塑料和复合材料用于汽车内饰, 外壳, 电气系统, 动力系统和发动机部件. 其复杂的几何形状和基材的不导电性质意味着涂层不能使用静电喷涂, 是什么限制了传统喷涂方法的涂装方法. 传统的液体涂层喷涂方法会造成传输效率的显著损失(根据基底的几何形状,约损失40- 60%)。, 因此,这是一个明显的市场机会.

粉末涂料被认为是最适合和环保的塑料涂料,因为, 例如:

  • 无有害挥发性有机化合物(VOCs)
  • 更高的一次传递效率(高达90- 95%),
  • 过喷可重复使用/回收.
  • 优异的薄膜性能(坚韧、耐用、坚硬、耐刮伤)
  • 较低的加工时间和能量要求.
  • 一步法加工制程.
  • 然而,粉末涂料塑料和复合材料带来了一定的挑战,例如:
  • 采用静电喷涂的粉末涂料

塑性塑料和复合材料.
ą在低表面能的塑料上粘附粉末涂层.
ą选择正确的粉末化学,在低温下固化

由于塑料和复合材料的热偏转温度低.

腾讯五分彩官网已经开发了一种方法来克服这些挑战.
使用CAPs可以消除预热和等离子处理的需要 和化学蚀刻塑料基材同时改善薄膜 外观及使用效率.

结果一览

  • 一种新型导电粘附促进剂(CAP)技术在连续输送生产线上的应用, 干的很快.
  • UV固化以及低温固化(LTC)粉末和液体涂层现在可以均匀地应用于塑料复合材料的re- ess/Faraday cage区域.
  • 在低膜厚的无孔衬底上,cap工作效率更高.
  • cap可以显著提高液体或粉末涂层对具有复杂几何形状的塑料复合材料的转移效率.
图1根据表面电阻率对导电材料进行分类.

地表电阻率是关键

图1 根据表面电阻率对导电材料进行分类. 为粉末涂料在塑料基材上的成功应用, 衬底表面电阻率必须小于108欧姆/平方(来自腾讯五分彩官网之前发表在 欧洲涂料日报》 20171). 这将其置于导电、静态耗散范围 图1. (腾讯五分彩官网将成功的应用程序定义为统一的外观, 粉末颗粒在基板上以及在应用时没有直接视线的凹区上的成膜和沉积.)

表面电阻率分级量化:

Anti-static
衰减率(秒衰减),在12%的相对湿度下,5000到50 V
标准:MIL PRF 8705d, NFPA 56A

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日,IEC 60079 - 0

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
屏蔽效果(衰减分贝)
标准:ASTM D4935

图2: (Left) Uncoated polycarbonate/ABS composite; (Right) polycarbonate/ABS coated with UV curable powder 涂层.

腾讯五分彩官网评估了不同类型的导电剂,如四分之一 三元铵化合物(QAS)、炭黑、石墨烯等 导电纳米粒子. 确定最合适的电导率 Ity剂,腾讯五分彩官网制定了实验设计并涂敷各种 多孔基材与无孔、不导电基材不同 各种负载下的导电剂. 它们的表面电阻率为 给出了 表1 & 图5 & 6. 这些结果显示很少或没有 差异是由于所有衬底的变化都非常小.

除了电导率外,使用QAS还有几个缺点 是的,因为它们依赖于湿度、工艺和温度. 它们的迁移性质不能保证足够的灵活性或黏附性 表面涂层与基材的分离. 对于导电炭黑,显著 高负载需要得到足够低的表面电阻率,以便 粉末涂层形成一层均匀的薄膜,使其变质 薄膜的机械性能.

表1 还表明,如果腾讯五分彩官网加载导电剂超过一定的点,那么表面电阻率的下降不一定是实质性的或线性的. 腾讯五分彩官网需要找到多孔基材(如MDF)和非多孔基材(如MDF)的最佳用量.g. 聚碳酸酯、PC/ABS、玻璃、木塑复合材料,多孔性较差).

Figure 3: (Left) Uncoated 木-plastic composite (WPC); (Right) 木-plastic composite coated with UV curable powder 涂层.
图4:经过Positest拉脱附着力试验后,木塑复合材料粉末涂层的粘结失效.
图5:表面电阻率的对数(欧姆/平方)Vs. 总配方固体中电导率的百分比.

塑料上的粘附涂层

液体涂料和粉末涂料对塑料的附着力是涂料和油墨工业面临的挑战, 尤其是热塑性烯烃. 传统方法如火焰处理, 电晕放电, 气体等离子体, 紫外线曝晒和化学氧化可用于氧化基材表面,以促进附着力. 氧化表面增加了表面能的极性贡献,并产生更多的极性成键位点,而不显著改变色散贡献. 涂层最好在处理后不久应用,因为氧化产生短命的自由基物种和部分可逆. “辐射”技术的一个主要困难是在不过度处理的情况下实现均匀的表面覆盖, 是什么导致了链断裂,并能导致基板表面内的内聚失效.

改性聚合物粘接促进剂中卤素的含量决定了其与各种涂料体系的相容性. 一旦聚合物粘附促进剂与导电纳米颗粒分散, 它通过分散作用与塑料和复合基材结合,并附着在基材上. 卤化材料和接枝的官能团增加了CAP的极性,促进了CAP与基体和粉末/液体表面涂层的界面粘附.

图6:表面电阻率(欧姆/平方)对. 导电纳米颗粒对总配方固体的负载百分比.
图7: (Left) Uncoated curved porcelain tile; (Right) curved porcelain tile coated with low temperature cure powder 涂层 with texture finish.
表1:Surfaceresistivityofcoatedsubstrateusingdifferenttypesofconductivityagentatvariousloadings.
表2:不同塑料及可使用的粉末涂料类型的热偏转温度.

衬底类型非常重要

并不是所有的塑料基材都能承受传统粉末涂料的高温固化, 160-200 °C. 大多数塑料在这样的高温下会软化、降解甚至融化. 在基材的热偏转温度以下应用和固化粉末涂料是安全的. 热偏转温度是聚合物在高温下承受给定负荷能力的衡量指标.

方法

将cap应用于PC/ABS、MDF、木塑复合材料上 干膜厚度为10 ~ 14 μm的弧形瓷砖采用HVLP 在喷嘴处以20psi的空气压力喷射枪. 他们干/治愈 室温下放置3-5分钟.

一种可UV固化的光滑白色环氧粉末涂料(图2 & 3)和低温固化织构黑色杂化(环氧/聚酯)粉末涂料(图7)用静电喷枪喷涂在涂有CAP的基材上. UV固化粉末首先在120°C下融化3-4分钟,然后使用带中压h灯泡的传送带UV烘箱进行固化, 低温固化粉在130℃下固化5分钟.

采用拉脱附着力试验确定界面附着力. 用20 mm的小工具进行了多次粘附试验,以确定涂层失效的界面和发生失效的力/面积. 用Positector B100/ B200测量了CAP和固化粉末涂层的干膜厚度, 超声波薄膜测厚仪(表3, 图4 & 8).

腾讯五分彩官网现在在哪里?

  • cap确保静电喷涂设备喷涂的带负电荷的粉末颗粒充分消散,促进界面附着力.
  • 在低膜厚的无孔衬底上,cap工作效率更高. 在多孔基板上,由于某些材料会被多孔基板吸收,因此可能需要更高的膜厚度.
  • CAPs使粉末涂层成功应用于各种塑料复合材料(均匀性, 膜的形成, 能够覆盖隐窝区域, 等.).
  • cap可以显著提高液体或粉末涂层对具有复杂几何形状的塑料复合材料的转移效率.
图8:Positest拉脱附着力试验图解, 粉末涂料内的粘结破坏, 无界面粘结失效.
表3:ASTM D4541 Positest AT-A拉脱附着力试验.

问阿特曼·福兹达3个问题

你如何定义“传统”和“非传统”基质?
目前的静电应用技术只允许金属基板(其本身具有导电性,需要接地消散静电荷)成功涂粉. 导电粘附促进剂(CAP)技术使粉末涂料成功地应用于非导电或非传统基板,如玻璃, 陶瓷, 塑料, 复合材料, 木, 女警官等. 通过使基板表面导电和提高粉末涂层与基板之间的界面附着力, 这是传统季铵盐和其他方法无法实现的.

除了轻型车辆外,还有哪些塑料涂层应用是可行的?
汽车用塑料复合材料只是展示CAP技术的例子之一. 几乎, 任何塑料基板或复合材料(用于电器), 建设, 医疗或工业领域)可承受120°C(粉末熔化温度)的粉末涂层. 腾讯五分彩官网认为木塑复合材料市场潜力巨大,再生塑料具有更高的首次传递效率和零VOC,可用于更高效的涂层应用.

在这项技术商业化之前,需要克服的最重要的挑战是什么?
腾讯五分彩官网正在研究MDF等多孔基板的优化配方. 此外,零VOC水性版CAP大约需要8-10分钟才能干燥/固化. 腾讯五分彩官网正在评估其他聚合物,以减少干燥/固化时间,以便能够在连续/传送带环境中使用,以提高生产率.

参考文献

[1] Fozdar.Mannari V. 《腾讯五分彩官网》.《腾讯五分彩》,2017年4月.

特色图片:来源:Dmitry Perov - stock.adobe.com

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