木塑复合材料和中密度纤维板静电喷涂强化技术

Atman Fozdar1, 罗纳德·Lewarchik1”, Raviteja Kommineni1, Vijay Mannari2 ; 腾讯五分彩1, 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, 很有可能形成粉末 适用于对温度敏感的表面,并使用红外或紫外固化在低温下固化的涂层. 然而, 粉末和液体涂料的静电应用仍然是一个挑战 使非传统基材(多孔基材,如MDF)具有可接受的附着力, 刨花板, 修剪 板和非多孔基板如木塑复合材料, 塑料复合材料, glass, 陶瓷等.) 并达到良好的输送效率. 这些基材表面处理不充分和/或不均匀 在应用之前,会导致表面不均匀, 膜层缺陷多,转移效率差.

腾讯五分彩官网的研究导致了快速干燥导电粘附促进剂(CAP’s)的开发 提高了粉末和液体涂层对非导电基板(如MDF)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 腾讯五分彩官网的CAP技术快速干燥的能力允许在连续/输送生产中应用 其次是粉末和液体涂料的应用和固化. 在这个过程中使用CAP 无需预热, 等离子体处理和化学蚀刻塑料衬底 提高薄膜的外观和使用效率. 可UV固化以及低温LTC 粉末和液体涂层现在可以均匀应用,甚至在凹槽区域/法拉第笼区域. 这项正在申请专利的技术利用了新型导电材料与聚合物粘合 促进剂,同时提高柔韧性和界面附着力以及抗静电性能.

传统的提高表面导电性的处理方法是利用季铵盐分散(QAS)使被涂层的基材导电, 而湿敏的QAS导电处理具有水敏性和迁移性. 最后,QAS技术不能增强附着力和柔韧性.

介绍

在最近的聚合物组成的修改, 木塑件不仅用于建筑行业 户外装饰板还可用于汽车、家具、围栏、景观用材、操场设备等. 在那里 使用WPCs有几个优点,例如:

  • 使用再造物料
  • 比木制品的维护费用低
  • 比塑料复合材料具有更高的热稳定性
  • 比木材的尺寸稳定性更高
  • 低吸湿性
  • 更好的切削加工性能等.
图1:全球木材pc市场概况及年增长率.7

其中一个问题, 大多数WPC制造商和消费者所面临的问题是, 木塑板涂层的“可着色性”. 由于使用的聚丙烯和/或PVC或大多数塑料的表面能较低, 大多数传统涂料对木材没有很好的附着力, 在极端高温/低温循环下,短时间后会导致分层.

在这个工作范围内, 粉末涂料被认为是最适合木塑复合材料的环保涂料,原因有以下几个方面:

  • 不挥发性有机化合物的仪器
  • 更高的传输效率(高达90-95%),
  • 可重复使用
  • 优异的涂膜性能(坚韧、耐用、坚硬、耐划伤)
  • 减少工艺时间和能量需求
  • 一步精加工.

然而,粉末涂层塑料和复合材料存在一定的挑战. 例如,

  • 静电喷涂粉末涂料在非导电木塑板上的应用, MDF, 刨花板和塑料复合材料
  • 粉末涂料在低表面能木塑板上的附着力
  • 由于粉末涂层的热偏转温度低,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此研究范围内, 因为粉末喷涂中密度纤维板时,采用传统的方法如预热中密度纤维板,会产生与外观和成膜有关的多重问题,

  • 脂肪边缘,
  • 边缘开裂,
  • 销孔,
  • 外观和膜厚不均匀,
  • 能够在隐蔽的区域或视线以外的区域涂漆

下面介绍克服上述挑战的方法.

表面电阻率

图2列出了导电材料的表面电阻率分类.

表面电阻率分类的量化:

防静电

  • 衰减率(秒衰减),在12%的相对湿度下,5000到50伏
  • 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

  • 屏蔽效能(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没有直接视线的凹洞区域 应用)在WPC和塑料基板上, 基底的表面电阻率要求小于108

欧姆/方(来自腾讯五分彩官网之前发表在《腾讯五分彩》,20171). 因此,将它 在导电、静态耗散范围,如图2所示.

在腾讯五分彩官网的研究范围内, 腾讯五分彩官网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粒子(功能化和/或非 功能化).

确定最合适的导电剂, 腾讯五分彩官网配制了一种DOE,并在不同的负载下用不同的导电剂涂覆了不同的多孔和非多孔的非导电衬底. 其表面电阻率见表1.

表1:不同类型的导电剂在不同载荷下涂层基板的表面电阻率.

Additional comments: * indicates proprietary material; Surface resistivity (Ohm/Sq) was measured using Monroe Electronics Model 272A和EDTM RC2175用于导电系统,按 ASTM D257.

表1中列出的表面电阻率结果差异很小,甚至没有差异 所有基质上的变化都非常接近.

除了传导性, 使用QAS有几个缺点, 因为它们是潮湿的, 过程和温度相关. 它们的迁移特性不能保证皮毛有足够的附着力 衬底或柔韧性.

用于导电炭黑, 为了得到足够低的表面电阻率,需要显著的高负载 可实现粉末涂料均匀成膜. 高负载导电炭黑 颜料还会导致“蜡笔”效果,对机械性能产生不利影响.

表1中的结果也证实,如果腾讯五分彩官网将导电剂的负载增加到某一点,那么表面电阻率的下降并不一定是实质性的或线性的. 因此,需要找到每种底物i的最佳用量.e. 多孔(如MDF)和无孔(聚碳酸酯, PC / 腹肌, glass和木塑复合材料,多孔性相对较低).

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, 紫外线照射或化学氧化可用于氧化的表面 增强附着力的基材. 氧化表面会增加表面能的极性贡献 并产生更多的极性位点成键而不显著改变色散贡献. 的 涂层最好在处理后不久应用,因为氧化会产生短期的自由基物种和 是部分可逆的吗. “辐射”技术的一个主要困难是实现均匀的表面 报道没有对, 哪个引入了断链,并可能导致内部的内聚失效 基片表面.

交联机理包括几种不同的酸官能团形成n -酰基脲的反应, 氨基酯与环氧化反应以及烷氧基硅烷的水解.

根据基板类型选择粉末涂层

并不是所有的wpc和塑料基板都能承受传统的160-200℃的高温固化 粉末涂料. 大多数塑料在如此高的温度下会软化、降解甚至熔化. 它会安全 在基板热偏转温度以下进行粉末涂料的喷涂和固化.

热偏转温度是聚合物在高温下承受给定负载能力的一种测量.

表2:不同塑料和可使用粉末涂料类型的热变形温度

CAP及粉末涂料的应用

将CAPs应用于木塑复合材料上, PC / 腹肌和MDF在10-14微米干膜厚度使用 高压喷雾枪在20 psi的空气压力喷嘴. 它们在环境温度下干燥/固化8-10 分钟.

紫外光固化光滑, 白色环氧粉末涂料,低温固化成黑色, 采用静电喷枪在涂有CAP涂层的基材上喷涂纹理环氧粉末涂料.

UV固化粉末涂料熔化固化规程:

UV固化粉先在120o℃下熔化3-4分钟,然后用中压h泡的传送带UV烘箱固化. 低温发黑、有纹理的环氧粉末涂料在130o℃固化8分钟

图3:未涂层和涂层的PC / 腹肌
图4:未涂层和涂层的木塑复合材料
图5:未涂布和涂布的弧形瓷砖

此外,还进行了Positest拉离附着力测试,以确定界面附着力. 多个 用20mm的胶粘剂进行了粘结试验,确定了涂层失效与涂层的界面 发生故障的力/区域.

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:ASTM D4541 Positest AT-A拉离附着力试验
图6:粉末涂料在木塑复合材料上的粘结失效
图7:涂层的MDF (左) 和塑复合 (右) 经过交叉拉拔和粘合试验. 图7显示了MDF和WPC基体内聚失效. 未观察到粘连失效.

结论

  • 电容保证了负电荷粉末粒子在静电作用下的充分消散 喷涂设备以及促进界面附着力.
  • 在无孔衬底上,薄膜厚度较低时,CAPs工作效率更高. 在多孔 由于某些材料被多孔吸收,需要较高的薄膜厚度的衬底 底物.
  • CAPs与多孔衬底形成化学和机械结合,导致高拉离 与PC / 腹肌复合材料等无孔基板相比,结合强度更高.
  • CAPs使粉末涂料成功应用于各种WPCs、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,成膜,涂层能力 凹陷区域等),无膜缺陷,如脂肪边缘销孔,水泡,边缘裂纹等.
  • CAPs可以显著提高液体或粉末涂料在塑料上的转移效率 具有复杂几何形状的复合材料.

未来的发展方向

  • 减少干膜厚度(DFT)用于更薄的薄膜应用(3-6微米).
  • 通过改变反应物质的组成来增加交联密度.
  • 将干燥到触摸的时间从8分钟减少到3-4分钟.
  • 涂层WPC和MDF材料的加速风化和热循环电阻 (循环暴露于极热及极冷环境).

参考文献

  1. Fozdar一.Mannari V. “用于非传统基材粉末涂料的低VOC静态耗散涂料的开发.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. 低导电性基材粉末喷涂:非金属工件和部件的新型粉末喷涂工艺,”1998年1月.
  4. 高年代.,朱镕基X.P和Jesse (Jingxu) Zhu. 2016年9月《塑料构件粉末涂料.
  5. Schwarb R.来说米. 热敏性基材的紫外光固化粉末涂料.CoatingsTech, 2010年7月.
  6. Zeren S, Huguenard S. 紫外光固化粉末涂料:中密度纤维板的白色厚面漆配方.国际表面涂料B部分:涂料交易87号. 2(2004年6月).
  7. 2017年“全球木塑复合市场”锡安市场调研.