尽管进步与热固化涂料塑料多年来,仍有许多固有的局限性与这些类型的涂料,把它们排除在满足不断增长的简化处理,环境和涂层性能要求汽车工业的要求。行业正寻求简化终点线处理通过减少长时间热治疗周期,降低烘烤温度和较小的足迹。此外,该行业正在寻找涂料将成符合新环境标准,并帮助其形象作为“绿色”产品的提供者。最后,永远追求高质量的产品行业寻找装饰涂料,为客户提供卓越的美学价值,持续的生命周期。
新一代的涂料必须出现,以满足汽车行业的需求不断增长的优质塑料涂层。新一代的涂料必须有广泛的处理窗口和广泛制定窗口来解决该行业需求的上升。
与灵活的增加,抗寒耐热的低聚物和稀释剂,它正变得越来越明显,光固化涂料适合满足行业需求作为塑料的下一代的涂料。终结者看到传统的好处与光固化涂料,如占用空间小和快速周期时间,答案他们希望减少他们的油漆线的复杂性。相关的制定纬度radiation-curable涂料使他们适合开发高固体含量,低voc, HAPS-free涂料对环境可接受的。,结合UV树脂化学的进步,使得人们有可能制定涂料超过汽车oem涂料性能的预期。
低复杂度的处理Radiation-Curable涂料
减少处理的复杂性和随后的经济效益是最吸引人的方面与使用radiation-curable涂料相对于热同行。这次讨论的目的,我们将考虑周期的主要过程优势热系统和仔细看看这个参数的油漆线足迹,操作温度和完成零件的质量。大多数汽车最下面的一层/实验完成线使用湿压湿印刷应用过程。完成过程的第一步是spray-apply最下面的一层,允许一个相对短的时间内对闪蒸出溶剂。flash温度可能在周围,或者稍微升高热踢取决于流最下面的一层的属性。最下面的一层闪光后,部分进入实验确定展位,清楚的是spray-applied直接在未硫化的最下面的一层。然后涂漆治疗部分进入烤箱。
与热固化系统、后整理工序的瓶颈出现在漫长的热烤周期。根据使用的化学类型在BC / CC系统中,flash和治疗周期可能会持续20到40分钟,增加部分的温度高达240°F。治愈大部分地区以这种方式需要一个坚膜冷却充分处理和包装之前不会导致缺陷完成的部分。
根据所使用的热过程的类型,可能有部分周期时间15到40分钟。这次延伸更长时间5 - 15分钟,如果包装之前的冷却时间是必要的部分。相比之下,radiation-curable系统生成pack-out-ready部分在不到8分钟(图1)。
快速循环时间与光固化线转化为经济优势。这个优势是实现在几个不同的方面:小得多的终点线的足迹,减少在制品,降低能源成本(由于长度较短的烤箱和从操作在较低温度下烤箱)。额外的经济优势与光固化线与这部电影是“开放”的时间比较短,导致整体降低污垢的缺陷(图2)。
环境可接受的高固体含量Radiation-Curable涂料
更严格的标准造成的政府监管机构继续推动涂料供应商开发新类型的环境可接受的涂料。Radiation-curable涂料特别适合满足这些限制,因为活性稀释剂可以很容易地纳入涂料,从而降低了溶剂的要求。即使有广泛的可用性的活性稀释剂、高标准的装饰汽车涂料仍然需要使用一些溶剂系统中。这也同样适用于金属最下面的一层和高光泽实验确定。最下面的一层必须包含一定程度的溶剂系统中允许金属达到适当的定位,和实验需要一些溶剂,使它们达到近乎完美的流和oem的水准要求。为了说明事实,考虑之间的比较(表1)公元前紫外线/ CC和一个典型的热固化/ CC系统。尽管最近收紧MACT标准塑料涂料、公元前radiation-curable / CC系统需求远远超过终结者低VOC排放,也也许不久是免费的。
从数据证明,接受喷雾与涂料粘度可以实现高达90%体积固体涂层是否充分加热枪之前的应用程序。因此,在环境温度实验确定有75%重量固体的性质和VOC 2.1磅/可以制定加90%重量固体和VOC 0.9磅/加加热到150°F,并达到相同的高质量的外观。
的有利环境方面radiation-curable BC / CC系统在热力系统并不局限于降低VOC的排放。如上所述的处理辐射和热固化系统之间的比较,有显著性差异在两个进程之间的能源需求。相对较短的周期和较低的烤箱温度要求紫外线系统转化为额外的热固化系统相比,环境和经济优势。
性能属性
汽车涂料的性能属性非常严格。而消费者主要关心的是涂料的装饰或审美属性,oem关心涂料的耐久性。优越的耐用性转化为低保证的问题。因此,资格上使用一个外部塑料组件的涂层,它必须完全通过一系列非常严格规范测试。实现一个外部应用程序层批准所有国内和外国厂商要求涂层进行近100种不同的测试,都由一个批准和认证测试实验室,需要5年才能完成。三大分类的基本属性,每个涂层的oem需求,灵活的塑料基板:耐用性、附着力和风化。
可接受的耐久性要求涂层通过一连串的化学测试;划痕,擦伤和3月测试;和芯片,耐冲击测试。接受后附着力必须维护以下化学测试:冻融周期,flex和芯棒弯曲、热老化。接受风化需要画部件被测试在各种加速老化测试包括氙弧,碳弧,QUV,五年的户外暴露在亚利桑那州和佛罗里达州。所有这些需求之前必须成功通过由oem涂料批准使用。
Radiation-curable涂料一直被认为是一部不错的化学和物理性质。这通常被归因于这样一个事实:这些涂料是由低聚物和单体组成,当治愈,形成高度交联,刚性系统。的问题只是转移这个涂层技术在汽车塑料应用这些涂料太死板的去灵活的基质和裂缝,分层或缩小,不可能达到理想的粘合剂的结果。是因为,直到最近,没有应用程序要求树脂与这些持久性属性,几乎没有存在的筛查开始使用汽车塑料涂层。因此,有必要合成一种新的灵活,抗寒耐热的低聚物。
radiation-curable树脂的供应商,他们有足够的远见的市场潜力通常与涂料公司开始合作研究开发这些灵活,抗寒耐热的低聚物。作为响应从树脂供应商,我们积累了超过25个寡聚物和10个单体的化学可能被用在一个汽车表面涂层的应用程序。这些寡聚物被制定成涂料和喷洒在各种不同类型的塑料基板。他们第一次测试附着力属性,然后对几个更严格的物理测试涉及的灵活性,划痕和mar阻力。那些看起来有前途的进一步提交人工和自然气候暴露测试。
灵活的寡聚物的一般分类跟踪等效热固化树脂整体耐久性考虑的时候。
丙烯酸聚氨酯丙烯酸酯- -聚酯聚氨酯丙烯酸酯-聚醚丙烯酸酯
开发一个可接受的难度涂层平衡属性的灵活性,耐用性、风化和附着力。你当你增加低聚物的功能,提高耐久性,但妥协的灵活性,风化由于开裂,由于收缩和附着力。如果你减少功能灵活性和附着力,但软涂料耐久性差,由于交联密度低风化脱落。像所有涂料配方,美国必须达成一种平衡,这样所有关键属性维护,通过混合寡聚物或定制合成给所需的所有属性在一个单一的低聚物。
是用这种方法管理属性最大化性能,涂层开发具有以下属性:
- 灵活性,通过最严格的OEM要求;
- 耐用性超过OEM规范和thermal-cure-equivalent涂料;
- 特殊的风化特性超过thermal-cure-equivalent涂料;
- 大多数塑料附着力用于外部汽车塑料部件
灵活性
通过小不点心轴弯曲在0°F和one-half-inch芯棒在室温下弯。
耐用性
测试要求如下。
风化数据如表2所示。
附着力
测试条件如下:
颜色匹配和光褪色
一个现象通常与紫外线有关涂料颜色漂白。即涂层发生颜色变化在相对较短的一段时间(4小时4天)才稳定。这种类型的颜色转变修整器不仅是一个问题,谁负责质量控制的一部分,但也带来了巨大的问题,最下面的一层制造商负责最初的颜色匹配。将不可行颜色匹配器为颜色要等四天前平衡调整批颜色规范。为了克服这个问题,一个独一无二的结合剂使用。这种组合证明给涂料所需的优秀through-cure湿压湿印刷过程,而只显示轻微程度的光漂白。图4显示了两个photoinitator系统之间的光漂白的差异。这种差异表现在δE,这是相对于标准颜色的变化。
结论
这光固化BC / CC系统的独特之处在于,它为汽车工业提供了一个解决方案三个最关键的加工需求。该系统完全满足它的需求更容易处理,环境可接受的、健壮的装饰涂层塑料基板。光固化涂料的加工和环境优势已经认识了几十年,但是能够产生一个涂层,承受严酷的外部汽车涂料的性能要求,到目前为止,是难以捉摸的。技术障碍是解决了利用一种新的灵活,抗寒耐热的寡聚物结合精心挑选photoinitator包。第一次,一个商业上可行的、灵活的BC / CC系统可用的终结者可以很容易地应用于三维零件具有复杂的几何形状。这个系统制定了通用性和广泛的处理窗口以便任何部分目前涂上一个热力系统可以在光固化涂层终点线。
从开始这项研究,重点是放在开发一个涂层,满足各方参与完成汽车工业塑料部件。由此产生的BC / CC系统已经会见了热情,因为它满足1)终结者”渴望更快,更复杂的涂料过程,2)监管机构的渴望环保涂料和过程,和3)oem的要求具有成本效益的、健壮的涂层。
确认
特别感谢红斑的联合努力的新产品开发团队曾帮助把一个想法变成一个非凡的成就——玛丽莲·巴拉,马克Lutterbach马克•帕克晶体l·斯坦梅茨(David l .年轻。
本文提出了在国际水性,高固体含量,和粉末涂料研讨会,2005年2月,新奥尔良,洛杉矶。
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