1. Het gediversifieerde ontwikkelingspatroon van coatings
Op het gebied van coatings kunnen ze tegenwoordig voornamelijk worden onderverdeeld in drie categorieën op basis van hun verschillen in vorm: organische coatings op basis van oplosmiddelen, coatings op waterbasis en poedercoatings.
(1) Organische coatings op basis van oplosmiddelen: de verborgen zorgen achter de glans
Organische coatings op basis van oplosmiddelen worden bereid met organische oplosmiddelen als verdunningsmiddel. Na lange jaren van ontwikkeling hebben ze zich ontwikkeld tot een nieuw type bouwmateriaal dat hoge decoratieve eigenschappen, langdurige bescherming, veelzijdigheid en diversiteit combineert. Organische coatings op basis van oplosmiddelen spelen een onmisbare rol in de moderne industriële bloei, de bouw van een moderne nationale defensie en op geavanceerde gebieden zoals informatietechnologie, biochemie en nieuwe materialen. In de lucht- en ruimtevaartindustrie bijvoorbeeld moet de bodycoating van vliegtuigen uitstekend bestand zijn tegen weersinvloeden en bescherming bieden. Organische coatings op basis van oplosmiddelen kunnen effectief weerstand bieden tegen de erosie van het materiaal van de vliegtuigromp door de extreme omgeving op grote hoogten. Bij de ontwikkeling van mariene hulpbronnen kunnen de beschermende coatings voor offshore boorplatforms en scheepsrompen niet zonder de hulp van coatings op basis van organische oplosmiddelen vanwege hun goede hechting en corrosiebestendigheid.
Dit type verf heeft echter ernstige nadelen tijdens de fase van filmvorming. Wanneer de coating wordt aangebracht, verdampt het oplosmiddel in de atmosfeer tijdens het vervluchtigingsproces. De meeste organische oplosmiddelen bevatten giftige bestanddelen en vormen een directe bedreiging voor de menselijke gezondheid. Volgens relevante milieumonitoringgegevens kan in sommige traditionele industriële agglomeratiegebieden de invloed van vluchtige oplosmiddelen tijdens het gebruik van verf op basis van organische oplosmiddelen op de omringende luchtkwaliteit een bereik van enkele kilometers bereiken, wat resulteert in een aanzienlijke toename van het gehalte aan vluchtige organische stoffen (VOS) in de lucht. Bovendien is er, nadat de oplosmiddelen volledig zijn verdampt, niet alleen sprake van een onnodige verspilling van grondstoffen, maar ook van een aanzienlijk energieverlies. Dit is ongetwijfeld een enorm knelpunt geworden in de ontwikkeling in een tijd waarin milieubescherming en duurzame ontwikkeling worden bepleit.
(2) Poedercoatings: voordelen en beperkingen bestaan naast elkaar
Poedercoatings worden gemaakt van vaste harsen, gemengd met pigmenten, vulstoffen en additieven om een vast poeder te vormen. De unieke eigenschap van poedercoatings is dat ze lucht als verdunningsmiddel gebruiken en bestaan in de vorm van kleine poedertjes, waardoor ze gemakkelijk in de lucht kunnen worden gedispergeerd. Poedercoatings zijn zeer flexibel wat betreft de applicatiemethoden en kunnen worden aangebracht met verschillende processen, zoals elektrostatisch spuiten, rollen en douchen. In de metaalmeubelindustrie bijvoorbeeld kan elektrostatische poedercoating het poeder gelijkmatig aan het metalen oppervlak hechten en een gladde en hechtende coating vormen. Bovendien kan 100% van het overgespoten poeder worden teruggewonnen, wat het materiaalgebruik sterk verbetert en de productiekosten verlaagt. Vanuit het perspectief van de eigenschappen van de coatinglaag hebben poedercoatings veel voordelen, zoals een goede hechting, een uitstekende weerbestendigheid, hardheid en slijtvastheid, en een uitstekende weerstand tegen corrosie. Ze kunnen ook een VOC-emissie van nul bereiken tijdens de hele productie- en gebruikscyclus en zijn een voorbeeld van milieuvriendelijke coatings.
De tekortkomingen van poedercoatings mogen echter niet worden genegeerd. Tijdens de productie en het coaten ontstaat een grote hoeveelheid stof. Ondanks de voortdurende ontwikkeling van de bestaande technologie voor stofverwijdering, is volledige zuivering nog steeds moeilijk te bereiken. Sommige ultrafijne stofdeeltjes ontsnappen in de atmosfeer, wat de luchtkwaliteit negatief beïnvloedt. Neem als voorbeeld een grote fabrikant van poedercoatings. Ondanks de geavanceerde apparatuur voor stofverwijdering wordt er elk jaar nog steeds een bepaalde hoeveelheid ultrafijn stof uitgestoten, wat de vervuiling door stofdeeltjes in de omgeving in zekere mate verergert. Bovendien vereist het uithardingsproces van poedercoatings hoge temperaturen, wat een hoger energieverbruik betekent. Tegelijkertijd kent de toepassing van poedercoatings op niet-metalen substraten, te grote metalen onderdelen en metalen onderdelen met complexe vormen veel technische uitdagingen. Bij de oppervlaktecoating van sommige grote beeldhouwwerken bijvoorbeeld, hebben poedercoatings vanwege hun complexe vormen en meestal niet-metalen materialen moeite om gelijkmatig te hechten en een ideaal coatingeffect te vormen.
(3) Coatings op waterbasis: potentieel gepaard met uitdagingen
Coatings op waterbasis gebruiken water als dispergeermiddel of oplosmiddel. Afhankelijk van het gebruikte bindmiddel kunnen ze worden onderverdeeld in coatings op waterbasis van synthetische hars en natuurlijke coatings op waterbasis op basis van mineralen en natuurlijke stoffen. Hun grote voordeel zijn de lage kosten. Vergeleken met coatings op basis van organische oplosmiddelen zijn ze veel veiliger, vormen ze geen risico op ontvlambaarheid of explosie en kunnen ze direct worden aangebracht in vochtige omgevingen. Of het nu gaat om spuiten, borstelen of elektroforetisch coaten, ze kunnen gemakkelijk worden gecontroleerd en zijn geschikt voor voorwerpen van verschillende materialen en vormen. Ze worden relatief minder beperkt door de coatingmethode en uithardingsomstandigheden. Op het gebied van binnenhuisdecoratie worden verven op waterbasis bijvoorbeeld veel gebruikt voor het verven van muren. Hun goede luchtdoorlatendheid maakt het moeilijk voor de muren om te blaren of te schimmelen, en de losse eisen voor het vochtgehalte van de basislaag verminderen ook de moeilijkheidsgraad van de constructie.
Het gebruik van water als grondstof voor verven op waterbasis veroorzaakt echter ook enkele problemen. Water verdampt langzaam, wat betekent dat verven op waterbasis hogere droogtemperaturen of langere droogtijden nodig hebben, waardoor het energieverbruik toeneemt. Volgens experimentele gegevens kan de droogtijd van verf op waterbasis bij dezelfde coating 30% - 50% langer zijn dan die van verf op basis van organische oplosmiddelen. Bovendien is verf op waterbasis gevoelig voor de luchtvochtigheid in de spuitcabine. Wanneer de relatieve vochtigheid hoger is dan 85%, vertraagt de oppervlaktedroging aanzienlijk. Als de luchtvochtigheid verzadigd is (I>90%), kan de verffilm zelfs gaan lopen, wat het coatingeffect ernstig aantast. Daarom vereist het gebruik van verven op waterbasis een goed luchtcirculatiesysteem en strikte controle van de temperatuur en vochtigheid in de spuitcabine. Bovendien is het voor verven op waterbasis in zeer decoratieve situaties, zoals het schilderen van de buitenkant van hoogwaardige auto's of het coaten van de behuizing van hoogwaardige elektronische producten, momenteel moeilijk om de fijne decoratieve effecten te bereiken die organische verven op basis van oplosmiddelen vertonen.
2. Het mysterie van verflaagvorming: de synergie van fysica en chemie
Het filmvormings- of uithardingsproces van verf is in wezen het proces waarbij de verf verandert van een vloeibare in een vaste film nadat deze is aangebracht op een vast oppervlak, naarmate het oplosmiddel verdampt en de vernetzings- en uithardingsreactie vordert.
De drie belangrijkste verfsoorten - op basis van oplosmiddelen, water en poeder - kunnen allemaal fysiek een film vormen. De fysieke filmvormende methode van poederverf verschilt echter aanzienlijk van de andere twee. Poedercoatings hechten zich voornamelijk aan het oppervlak van het substraat door elektrostatische aantrekking of warmte-energie. Vervolgens worden ze verwarmd tot boven de smelttemperatuur, waarna de gesmolten polymeerlijm onder invloed van de oppervlaktespanning vloeit en nivelleert. Na afkoeling wordt een vaste verflaag gevormd. In het poedercoatingproces voor metalen deuren en ramen bijvoorbeeld, wordt het poeder eerst gelijkmatig geadsorbeerd op het oppervlak van de deuren en ramen door middel van een elektrostatisch spuitpistool en vervolgens naar een uithardingsoven op hoge temperatuur gestuurd. Na een reeks stappen zoals verhitten en smelten, egaliseren en afkoelen wordt uiteindelijk een gladde, glanzende coating met goede beschermende eigenschappen gevormd.
De fysische filmvorming van verven op waterbasis en verven met organische oplosmiddelen is daarentegen voornamelijk afhankelijk van de verdamping van het oplosmiddel. Tijdens dit proces komen de deeltjes van de emulsie samen, vervormen ze en worden ze geleidelijk dichter. Naarmate de droogtemperatuur toeneemt, diffunderen en versmelten de deeltjes met elkaar en vormen ze uiteindelijk een doorlopende vaste film. Neem emulsieverf op waterbasis als voorbeeld. Na het verven van de muur begint het water langzaam te verdampen en komen de deeltjes van de emulsie geleidelijk samen. Wanneer een bepaalde droogtegraad is bereikt, versmelten de deeltjes met elkaar en vormen ze een dichte coatinglaag.
Het is vermeldenswaard dat verven op waterbasis en verven met organische oplosmiddelen ook chemisch een film kunnen vormen door een chemische reactie tussen reactieve groepen, waarbij een film met een vernette netwerkstructuur wordt gevormd. Deze chemische filmvormingsmethode kan de prestatie-indicatoren van de coatinglaag aanzienlijk verbeteren, zoals hardheid, slijtvastheid en chemische weerstand. In sommige hoogwaardige industriële coatings wordt bijvoorbeeld een sterk vernette netwerkstructuur gevormd door een speciale chemische vernettingsreactie, die goede beschermende eigenschappen behoudt in zware industriële omgevingen.
3. De toekomstige richting van de coatingindustrie: innovatiegedreven verandering en doorbraken
Kortom, een diepgaande analyse van de ontwikkelingsstatus en het filmvormingsmechanisme van mainstream coatings kan het huidige landschap en de uitdagingen van de coatingsindustrie duidelijk aan het licht brengen. Hoewel coatings op waterbasis en poedercoatings duidelijke voordelen hebben op het gebied van milieubescherming, is het vanwege hun respectieve beperkingen moeilijk voor hen om de dominante positie van coatings op basis van organische oplosmiddelen op korte termijn volledig te vervangen.
Hoewel coatings op basis van organische oplosmiddelen uitstekende prestaties leveren, moet de milieuvervuiling die ze veroorzaken dringend worden aangepakt. In de toekomst moeten onderzoekers zich richten op het verbeteren van het prepareerproces en de filmvormmethoden, het onderzoeken van het gebruik van laag-toxische of niet-toxische organische oplosmiddelalternatieven en het optimaliseren van de technologie voor het terugwinnen en recyclen van oplosmiddelen tijdens het filmvormingsproces, om zo de uitstoot van verontreinigende stoffen te minimaliseren en een groene en duurzame ontwikkeling te realiseren. Sommige wetenschappelijke onderzoeksinstellingen proberen bijvoorbeeld nieuwe organische oplosmiddelformules te ontwikkelen door middel van moleculair structuurontwerp, om de vluchtigheid en toxiciteit van oplosmiddelen te verminderen en tegelijkertijd het gebruik ervan tijdens het filmvormingsproces te verbeteren.
Coatings op waterbasis zijn een belangrijke vertegenwoordiger van milieuvriendelijke coatings, maar hun onvermogen om te voldoen aan hoge decoratieve eisen beperkt hun verdere uitbreiding van toepassingen. Daarom moet toekomstig onderzoek zich richten op de modificatie van coatings op waterbasis, door nieuwe functionele additieven toe te voegen en de harsstructuur te optimaliseren, om hun decoratieve eigenschappen te verbeteren en ze in staat te stellen uit te blinken in zeer decoratieve toepassingen. Door bijvoorbeeld pigmenten en vulstoffen op nanoschaal toe te voegen, kunnen de kleurlevendigheid en glans van coatings op waterbasis worden verbeterd, terwijl ook de hardheid en slijtvastheid van de coatinglaag worden verbeterd.
Op het gebied van poedercoatings is de belangrijkste taak om de technische problemen van stofbehandeling te overwinnen, efficiëntere apparatuur en processen voor stofverwijdering te ontwikkelen en ervoor te zorgen dat de stofuitstoot tijdens productie- en verfprocessen een lager niveau bereikt. Tegelijkertijd wordt het voorbereidingsproces van poedercoatings geoptimaliseerd om de uithardingstemperatuur te verlagen, het energieverbruik te verlagen en het toepassingsgebied uit te breiden naar niet-metalen substraten, te grote metalen onderdelen en metalen onderdelen met complexe vormen. Het gebruik van nieuwe uithardingsmiddelen bij lage temperatuur kan bijvoorbeeld de uithardingstemperatuur van poedercoatings verlagen en het energieverbruik verlagen. Er zijn ook speciale voorbehandelingsprocessen ontwikkeld om de hechting van poedercoatings op niet-metalen substraten te verbeteren.
Kortom, de coatingindustrie staat op een kruispunt van innovatieve ontwikkeling. Alleen door voortdurend technische knelpunten te doorbreken en bestaande problemen op te lossen, kunnen we duurzame ontwikkeling bereiken in een tijdperk van steeds strengere milieubeschermingseisen en steeds diverser wordende markteisen, en betere, milieuvriendelijkere, hoogwaardige coatingproducten leveren voor vele gebieden zoals de bouw, industrie en transport.
Neem nu contact met ons op!
Als u Photoinitiator Prijs nodig heeft, vul dan uw contactgegevens in op het formulier hieronder, we nemen meestal binnen 24 uur contact met u op. U kunt mij ook een e-mail sturen info@longchangchemical.com tijdens kantooruren (8:30 tot 18:00 UTC+8 ma. ~ za.) of gebruik de live chat op de website voor een snel antwoord.