1. 1. Pola pengembangan pelapis yang beragam
Di bidang pelapis saat ini, pelapis dapat dibagi menjadi tiga kategori berdasarkan perbedaan bentuknya: pelapis berbasis pelarut organik, pelapis berbasis air, dan pelapis bubuk.
(1) Pelapis berbasis pelarut organik: kekhawatiran tersembunyi di balik kecemerlangannya
Pelapis berbasis pelarut organik dibuat dengan menggunakan pelarut organik sebagai pengencer. Setelah bertahun-tahun pengembangan, mereka telah berevolusi menjadi jenis bahan bangunan baru yang menggabungkan sifat dekoratif yang tinggi, perlindungan yang tahan lama, keserbagunaan, dan keragaman. Pelapis berbasis pelarut organik memainkan peran yang sangat diperlukan dalam ledakan industri modern, pembangunan pertahanan nasional modern, dan bidang-bidang mutakhir seperti teknologi informasi, biokimia, dan material baru. Sebagai contoh, dalam industri kedirgantaraan, pelapis bodi pesawat terbang harus memiliki ketahanan dan perlindungan terhadap cuaca yang sangat baik. Pelapis berbasis pelarut organik dapat secara efektif menahan erosi bahan bodi pesawat oleh lingkungan ekstrem di ketinggian. Dalam pengembangan sumber daya kelautan, lapisan pelindung untuk anjungan pengeboran lepas pantai dan lambung kapal tidak dapat dilakukan tanpa bantuan pelapis berbasis pelarut organik karena daya rekat dan ketahanan korosinya yang baik.
Namun demikian, cat jenis ini memiliki kelemahan serius selama tahap pembentukan film. Ketika lapisan diaplikasikan, pelarut akan menguap ke atmosfer selama proses penguapan. Sebagian besar pelarut organik mengandung bahan beracun dan menimbulkan ancaman langsung terhadap kesehatan manusia. Menurut data pemantauan lingkungan yang relevan, di beberapa daerah aglomerasi industri tradisional, dampak pelarut yang mudah menguap selama penggunaan cat berbasis pelarut organik pada kualitas udara di sekitarnya dapat mencapai kisaran beberapa kilometer, yang mengakibatkan peningkatan yang signifikan dalam kandungan senyawa organik yang mudah menguap (VOC) di udara. Selain itu, setelah pelarut benar-benar menguap, tidak hanya terjadi pemborosan sumber daya yang tidak beralasan, tetapi juga terjadi kehilangan energi yang signifikan. Hal ini tidak diragukan lagi telah menjadi hambatan besar dalam pembangunan pada saat perlindungan lingkungan dan pembangunan berkelanjutan dianjurkan.
(2) Pelapis bubuk: keunggulan dan keterbatasan hidup berdampingan
Pelapis bubuk terbuat dari resin padat, dicampur dengan pigmen, pengisi, dan aditif untuk membentuk bubuk padat. Fitur unik dari pelapis bubuk adalah bahwa mereka menggunakan udara sebagai pengencer dan hadir dalam bentuk bubuk kecil, yang membuatnya mudah tersebar di udara. Pelapis bubuk menunjukkan fleksibilitas yang tinggi dalam hal metode aplikasi, dan dapat diaplikasikan dengan menggunakan berbagai proses seperti penyemprotan elektrostatik, penggulungan, dan pancuran. Misalnya, dalam industri pembuatan furnitur logam, lapisan bubuk elektrostatik dapat merekatkan bubuk secara merata ke permukaan logam, membentuk lapisan yang halus dan melekat. Selain itu, 100% bubuk yang terlalu banyak dapat dipulihkan, sangat meningkatkan pemanfaatan material dan mengurangi biaya produksi. Dari perspektif sifat film pelapis, pelapis bubuk memiliki banyak keunggulan, seperti daya rekat yang baik, ketahanan cuaca yang sangat baik, kekerasan dan ketahanan aus, dan ketahanan korosi yang sangat baik. Mereka juga dapat mencapai nol emisi VOC di seluruh siklus produksi dan penggunaan, dan merupakan model pelapis yang ramah lingkungan.
Namun demikian, kekurangan pelapis bubuk tidak boleh diabaikan. Selama produksi dan pelapisan, sejumlah besar debu dihasilkan. Meskipun teknologi penghilang debu yang ada terus berkembang, pemurnian total masih sulit dicapai. Beberapa debu ultra-halus akan lepas ke atmosfer, mempengaruhi kualitas udara. Ambil contoh produsen pelapis bubuk yang besar. Meskipun dilengkapi dengan peralatan penghilang debu yang canggih, sejumlah debu ultra-halus masih dipancarkan setiap tahun, yang sampai batas tertentu memperparah polusi materi partikulat di daerah sekitarnya. Selain itu, proses pengawetan pelapis bubuk membutuhkan suhu tinggi, yang berarti konsumsi energi yang lebih tinggi. Pada saat yang sama, aplikasi pelapis bubuk pada substrat non-logam, bagian logam besar, dan bagian logam dengan bentuk yang rumit menghadapi banyak tantangan teknis. Misalnya, pada pelapisan permukaan beberapa karya seni patung besar, karena bentuknya yang kompleks dan sebagian besar bahan non-logam, pelapis serbuk mengalami kesulitan untuk melekat secara merata dan membentuk efek pelapisan yang ideal.
(3) Pelapis berbahan dasar air: potensi yang disertai dengan tantangan
Pelapis berbahan dasar air menggunakan air sebagai media pendispersi atau pelarut. Tergantung pada pengikat yang digunakan, pelapis ini dapat dibagi lagi menjadi pelapis berbahan dasar air resin sintetis dan pelapis berbahan dasar air alami berdasarkan mineral dan bahan alami. Keuntungan signifikan mereka adalah biaya rendah. Dibandingkan dengan pelapis berbasis pelarut organik, pelapis ini jauh lebih aman, tidak menimbulkan risiko mudah terbakar atau meledak, dan dapat diaplikasikan secara langsung di lingkungan yang lembab. Baik penyemprotan, penyikatan, atau pelapisan elektroforesis, mereka dapat dengan mudah dikontrol, dan cocok untuk objek dari berbagai bahan dan bentuk. Mereka relatif tidak terlalu dibatasi oleh metode pelapisan dan kondisi pengawetan. Contohnya, di bidang dekorasi interior, cat berbasis air banyak digunakan untuk pengecatan dinding. Permeabilitas udaranya yang baik membuat dinding sulit melepuh atau berjamur, dan persyaratan longgar untuk kadar air pada lapisan dasar juga mengurangi kesulitan konstruksi.
Namun, penggunaan air sebagai bahan baku untuk cat berbasis air juga menyebabkan beberapa masalah. Air menguap secara perlahan, yang berarti bahwa cat berbahan dasar air membutuhkan suhu pengeringan yang lebih tinggi atau waktu pengeringan yang lebih lama, yang meningkatkan konsumsi energi. Menurut data eksperimental, di bawah area pelapisan yang sama, waktu pengeringan cat berbahan dasar air mungkin 30% - 50% lebih lama dibandingkan dengan cat berbahan dasar pelarut organik. Selain itu, cat berbahan dasar air sensitif terhadap kelembapan di dalam bilik semprotan. Ketika kelembapan relatif melebihi 85%, kecepatan pengeringan permukaan akan melambat secara signifikan. Ketika kelembapan jenuh (I>90%), film cat bahkan dapat berjalan, yang secara serius mempengaruhi efek pelapisan. Oleh karena itu, penggunaan cat berbahan dasar air memerlukan sistem sirkulasi udara yang baik dan kontrol yang ketat terhadap kondisi suhu dan kelembapan di dalam bilik semprotan. Selain itu, dalam situasi yang sangat dekoratif, seperti pengecatan eksterior mobil kelas atas atau pelapisan cangkang produk elektronik kelas atas, saat ini sulit bagi cat berbahan dasar air untuk menghasilkan efek dekoratif halus yang ditunjukkan oleh cat berbahan dasar pelarut organik.
2. Misteri pembentukan lapisan cat: sinergi fisika dan kimia
Proses pembentukan film atau pengawetan cat pada dasarnya adalah proses perubahan cat dari cairan menjadi film padat setelah diaplikasikan pada permukaan padat, seiring dengan menguapnya pelarut dan berlangsungnya reaksi pengikatan silang dan pengawetan.
Tiga jenis cat utama - berbasis pelarut, berbasis air dan bubuk - semuanya memiliki kemampuan untuk membentuk film secara fisik. Namun, metode pembentukan film fisik dari cat bubuk sangat berbeda dari dua jenis lainnya. Pelapis bubuk melekat pada permukaan substrat terutama melalui daya tarik elektrostatik atau energi panas. Kemudian, mereka dipanaskan hingga di atas suhu leleh, di mana titik perekat polimer cair mengalir di bawah aksi tegangan permukaan dan mendatar. Setelah pendinginan, film cat padat terbentuk. Misalnya, dalam proses pelapisan bubuk untuk pintu dan jendela logam, bubuk pertama-tama diserap secara merata di permukaan pintu dan jendela melalui pistol semprot elektrostatik, dan kemudian dikirim ke dalam oven pengawetan suhu tinggi. Setelah serangkaian langkah seperti pemanasan dan peleburan, perataan dan pendinginan, lapisan yang halus dan berkilau dengan sifat pelindung yang baik akhirnya terbentuk.
Sebaliknya, pembentukan lapisan fisik cat berbasis air dan cat dengan pelarut organik, terutama bergantung pada penguapan pelarut. Dalam proses ini, partikel-partikel emulsi menyatu, berubah bentuk dan secara bertahap menyatu dengan rapat. Saat suhu pengeringan meningkat, partikel-partikel berdifusi dan menyatu satu sama lain, yang pada akhirnya membentuk lapisan padat yang kontinu. Ambil contoh cat emulsi berbahan dasar air. Setelah mengecat dinding, air mulai menguap secara perlahan, dan partikel-partikel emulsi secara bertahap menyatu. Ketika tingkat pengeringan tertentu tercapai, partikel-partikel tersebut menyatu satu sama lain untuk membentuk lapisan film yang padat.
Perlu disebutkan bahwa cat berbasis air dan cat pelarut organik juga dapat secara kimiawi membentuk film melalui reaksi kimia antara gugus reaktif, membentuk film dengan struktur jaringan yang berikatan silang. Metode pembentukan film kimiawi ini dapat secara signifikan meningkatkan indikator kinerja film pelapis, seperti kekerasan, ketahanan aus, dan ketahanan terhadap bahan kimia. Sebagai contoh, pada beberapa pelapis industri berkinerja tinggi, struktur jaringan yang sangat berikatan silang dibentuk melalui reaksi pengikatan silang kimiawi khusus, yang mempertahankan sifat perlindungan yang baik di lingkungan industri yang keras.
3. Arah masa depan industri pelapis: perubahan dan terobosan yang didorong oleh inovasi
Singkatnya, analisis mendalam tentang status pengembangan dan mekanisme pembentukan film pelapis utama dapat dengan jelas mengungkapkan lanskap dan tantangan industri pelapis saat ini. Meskipun pelapis berbasis air dan pelapis bubuk memiliki keunggulan yang jelas dalam hal perlindungan lingkungan, karena keterbatasannya masing-masing, sulit bagi mereka untuk sepenuhnya menggantikan posisi dominan pelapis berbasis pelarut organik dalam jangka pendek.
Meskipun pelapis berbasis pelarut organik memiliki kinerja yang sangat baik, polusi yang ditimbulkannya terhadap lingkungan harus segera diatasi. Di masa depan, para peneliti harus fokus pada peningkatan proses persiapan dan metode pembentukan film, mengeksplorasi penggunaan alternatif pelarut organik yang rendah toksik atau tidak beracun, dan mengoptimalkan teknologi pemulihan dan daur ulang pelarut selama proses pembentukan film, sehingga dapat meminimalkan emisi polutan dan mencapai pembangunan yang ramah lingkungan dan berkelanjutan. Sebagai contoh, beberapa lembaga penelitian ilmiah mencoba mengembangkan formulasi pelarut organik baru, melalui desain struktur molekul, untuk mengurangi volatilitas dan toksisitas pelarut sekaligus meningkatkan pemanfaatannya selama proses pembentukan film.
Pelapis berbahan dasar air merupakan perwakilan penting dari pelapis ramah lingkungan, tetapi ketidakmampuannya untuk memenuhi persyaratan dekoratif yang tinggi membatasi perluasan aplikasinya. Oleh karena itu, penelitian di masa depan harus berfokus pada modifikasi pelapis berbasis air, dengan memperkenalkan aditif fungsional baru dan mengoptimalkan struktur resin, untuk meningkatkan sifat dekoratif mereka dan memungkinkan mereka untuk unggul dalam aplikasi yang sangat dekoratif. Misalnya, dengan menambahkan pigmen dan pengisi berskala nano, kecemerlangan warna dan kilap pelapis berbahan dasar air dapat ditingkatkan, sekaligus meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus film pelapis.
Dalam hal pelapisan bubuk, tugas utamanya adalah mengatasi kesulitan teknis pengolahan debu, mengembangkan peralatan dan proses penghilangan debu yang lebih efisien, dan memastikan bahwa emisi debu selama proses produksi dan pengecatan mencapai tingkat yang lebih rendah. Pada saat yang sama, proses persiapan pelapis bubuk dioptimalkan untuk mengurangi suhu pengeringan, mengurangi konsumsi energi, dan memperluas jangkauan aplikasinya pada substrat non-logam, bagian logam besar, dan bagian logam dengan bentuk yang rumit. Sebagai contoh, penggunaan bahan pengawet suhu rendah yang baru dapat mengurangi suhu pengawetan pelapis serbuk dan mengurangi konsumsi energi. Proses pretreatment khusus juga telah dikembangkan untuk meningkatkan daya rekat pelapis bubuk pada substrat non-logam.
Singkatnya, industri pelapis berada di persimpangan pengembangan inovatif. Hanya dengan terus menerus menerobos hambatan teknis dan memecahkan masalah yang ada, kita dapat mencapai pembangunan berkelanjutan di era persyaratan perlindungan lingkungan yang semakin ketat dan permintaan pasar yang semakin beragam, serta menyediakan produk pelapis yang lebih baik, lebih ramah lingkungan, dan berkinerja tinggi untuk berbagai bidang seperti konstruksi, industri, dan transportasi.
Hubungi Kami Sekarang!
Jika Anda membutuhkan harga Photoinitiator, silakan isi informasi kontak Anda di formulir di bawah ini, kami biasanya akan menghubungi Anda dalam waktu 24 jam. Anda juga bisa mengirim email kepada saya info@longchangchemical.com selama jam kerja (8:30 pagi hingga 6:00 sore UTC+8 Senin-Sabtu) atau gunakan obrolan langsung situs web untuk mendapatkan balasan secepatnya.