K čemu se používají polyesterové pryskyřice pro hybridní přípravky?
A polyesterová pryskyřice formulovaný pro hybridní systémy je kombinován s epoxidovou pryskyřicí v definovaném poměru, typicky v rozmezí od 50/50 do 70/30 polyesteru k epoxidu, za vzniku toho, co průmysl práškových barev běžně nazývá hybridní pryskyřice nebo hybridní epoxidem vytvrzená polyesterová pryskyřice. Toto hybridní pryskyřice system se používá hlavně jako nátěrová pryskyřice pro vnitřní kovové podklady, poskytuje kombinaci mechanické pevnosti, chemické odolnosti a pohodlí při zpracování, které žádný typ pryskyřice sám o sobě plně nedosáhne. Podle technického přehledu práškových nátěrových pryskyřic společnosti Tiger Coatings nabízejí hybridy lepší stabilitu vůči žloutnutí během vytvrzování a nižší tendenci ke křídování při vystavení UV záření ve srovnání se samostatnými epoxidovými systémy. [1] . Typické aplikace zahrnují nátěry vnitřního nábytku, svítidla, kryty spotřebičů a funkční průmyslové díly, kde je vyžadována odolnost a vzhled interiéru.
Níže uvedené části vysvětlují, jak funguje systém pryskyřice s hybridním složením, jak se polyester v těchto směsích srovnává s epoxidem a jak obvykle vypadají údaje o mechanických a chemických vlastnostech napříč běžnými pryskyřicemi pro poměry nátěrů, podpořené vizualizacemi dat a referenčním technickým listem.
Co je to hybridní systém pryskyřice?
Hybridní formulační pryskyřičný systém se vyrábí, když je polyesterová povlaková pryskyřice s karboxylovými funkčními skupinami zesíťována s epoxidovou pryskyřicí prostřednictvím vytvrzovací reakce, čímž se po vypálení vytvoří termosetový film. Jak je popsáno v průmyslové patentové literatuře o práškových nátěrových hmotách tvrditelných teplem, tato kombinace je běžně označována jako hybrid, protože dvě odlišné třídy pojiv se zpracovávají společně v jediné směsi. [2] . Polyesterová složka přispívá k pružnosti, zachování lesku a odolnosti proti žloutnutí při přepálení, zatímco epoxidová složka přispívá k tvrdosti, přilnavosti a chemické odolnosti. Vzhledem k tomu, že tyto dvě pryskyřice spolu během vytvrzování reagují, spíše než aby byly pouze fyzicky smíchány, výsledný film vykazuje síťovou strukturu, která čerpá z obou chemických látek, spíše než aby se chovala jako jednoduchá směs samostatných povlaků.
Porovnání polyesteru a epoxidu v hybridních systémech
Pochopení toho, jak se nenasycená polyesterová pryskyřice liší od epoxidové pryskyřice, pomáhá vysvětlit, proč se tyto dvě pryskyřice mísí spíše než používají nezávisle v mnoha nátěrových pryskyřicích. Podle technického srovnání společnosti China Powder Coating vykazují hybridy epoxid-polyester flexibilitu podobnou epoxidům, pokud jde o odolnost proti nárazu a ohybu, ačkoli obecně vytvářejí mírně měkčí filmy a mají poněkud nižší odolnost proti rozpouštědlům a zásadám než čisté epoxidové systémy. [3] .
Tento vodorovný sloupcový graf je kvalitativním shrnutím toho, jak se polyesterová pryskyřice a epoxidová pryskyřice obecně srovnávají v rámci běžných výkonnostních rozměrů uvedených v literatuře pro práškové lakování, spíše než výsledky laboratorních testů pro konkrétní produkt. Polyesterová pryskyřice má obecně lepší odolnost vůči UV záření a žloutnutí, což je primární důvod, proč se přimíchává do hybridů určených pro aplikace s vypalováním nebo příležitostným vystavením světlu. Stabilita lesku a barvy se také přiklání k polyesterové straně, protože formulace bohaté na polyester jsou široce známé pro vysoký lesk a konzistentní zachování barvy v průběhu času. Chemická odolnost a odolnost proti rozpouštědlům má naopak tendenci upřednostňovat epoxidový příspěvek, protože čisté epoxidové systémy obecně překonávají polyester v odolnosti vůči rozpouštědlům a zásadám. Tvrdost a adhezní vlastnosti jsou také těsněji spojeny s epoxidovou složkou, a proto se často volí hybridní pryskyřičné systémy s vyšším podílem epoxidu, když je prioritou mechanická odolnost. Vnější odolnost vůči povětrnostním vlivům opět upřednostňuje polyester, což je v souladu s tím, proč jsou formulace s dominantním polyesterem, včetně hybridů s vyšším poměrem, jako je 70/30 nebo 75/25 polyester k epoxidu, vhodnější pro semi-exteriérové nebo interiérové aplikace s proměnlivým teplotním vystavením.
Mechanický výkon: Síla a flexibilita napříč míchacími poměry
Poměr míchání a kompatibilita mezi polyesterovými a epoxidovými složkami přímo ovlivňuje tvrdost filmu, pružnost a teplotu skelného přechodu. Průmyslová patentová dokumentace hybridních práškových nátěrových hmot uvádí, že poměr mezi epoxidovou pryskyřicí a polyesterovou pryskyřicí ve směsi se běžně uvádí v rozmezí od 60:40 do 10:90, přičemž přesný poměr je určen specifickými požadavky aplikace. [4] .
Sloupcový graf výše odráží typické rozsahy teplot skelného přechodu (Tg) uváděné pro třídy polyesterových pryskyřic formulovaných v různých poměrech polyesteru k epoxidům, na základě reprezentativních hodnot technických listů pro hybridní práškové pryskyřice. Jak se podíl polyesteru zvyšuje z 50/50 na 70/30 a 75/25, minimální hodnota Tg obecně stoupá, což odpovídá zlepšené stabilitě při skladování a snížené tendenci ke spékání v hotovém prášku. Vyšší Tg má také tendenci podporovat lepší mechanický výkon v pevnosti a pružnosti, protože tužší páteř odolává deformaci během manipulace a používání. Poměry 60/40 a 70/30 jsou běžně označovány jako praktická střední cesta, která vyvažuje dostatečnou flexibilitu pro odolnost proti nárazu s dostatečnou tvrdostí pro odolnost povrchu. Výběr vhodného poměru tedy není pouze rozhodnutím o chemické odolnosti, ale také rozhodnutím o mechanickém výkonu, protože Tg, hodnota kyselosti a viskozita společně určují, jak se pryskyřice chová během skladování i procesu vytvrzování.
Trendy chemické odolnosti a odolnosti proti povětrnostním vlivům
Odolnost vůči povětrnostním vlivům a chemická odolnost se často pohybují různými směry, jak se posouvá poměr polyesteru a epoxidu, což je důvod, proč formulátoři vybírají poměr na základě zamýšleného aplikačního prostředí spíše než výchozí pro jednu standardní směs.
Tento graf ilustruje obecný směrový trend založený na běžně uváděných vztazích mezi obsahem polyesteru a účinností povlaku, spíše než přesný soubor naměřených dat pro jakýkoli jednotlivý druh pryskyřice. Jak se podíl polyesteru zvyšuje z 50/50 na 75/25, trend odolnosti vůči povětrnostním vlivům stoupá, což je v souladu s popisy polyesterových pryskyřic, které se vyznačují zvláště vysokou odolností vůči žloutnutí a křídování. Současně s rostoucím obsahem polyesteru klesá chemická odolnost, což odráží snížený příspěvek epoxidu, který obvykle poskytuje odolnost vůči rozpouštědlům a zásadám. Tento inverzní vztah je zásadní pro to, proč formulátoři jednoduše nemaximalizují jednu vlastnost, protože poměr 75/25 optimalizovaný pro odolnost vůči povětrnostním vlivům bude obecně vykazovat srovnatelně nižší chemickou odolnost než poměr 50/50 optimalizovaný pro chemické vlastnosti. Pro nátěry, u kterých se očekává, že budou vystaveny tvrdšímu vnitřnímu chemickému vystavení, jako jsou některá průmyslová zařízení, je často vhodnější nižší poměr polyesteru bližší 50/50 nebo 60/40. U nátěrů upřednostňujících dlouhodobý lesk a zachování barvy v méně chemicky náročných prostředích bývá běžnější volbou vyšší poměr polyesteru, jako je 70/30 nebo 75/25.
Použití: nátěry, kompozity, lepidla a automobilové díly
Polyesterová pryskyřice pro nátěry a kompozity se používá v celé řadě průmyslových odvětví, přičemž specifické hybridní složení je vybráno podle mechanických a chemických požadavků každé aplikace. Potteries Powder Coating poznamenává, že epoxy-polyesterové hybridní nátěry jsou široce používány pro interiérové aplikace, kde je vyžadována odolnost a estetická přitažlivost, včetně kancelářského nábytku a svítidel. [5] .
- Nátěry interiérového nábytku a spotřebičů , kde je prioritou vysoce lesklá nátěrová pryskyřice a barevná stálost.
- Svítidla a svítidla využívající mechanických vlastností a konzistence povrchové úpravy vysoce výkonné hybridní polyesterové pryskyřice.
- Automobilový interiér a funkční komponenty, kde je vyžadována pryskyřice pro nátěry kombinující flexibilitu a odolnost proti nárazu.
- Kompozitní a adhezivní aplikace, kde epoxidová hybridní pryskyřice přispívá ke strukturální pevnosti spoje spolu se zpracovatelskými charakteristikami polyesteru.
- Obecné průmyslové armatury a výztužné komponenty, kde jsou pryskyřice vyladěny tak, aby vyvážily náklady, vzhled a životnost.
Směšovací poměr a přehled kompatibility
Níže uvedená radarová tabulka porovnává tři běžně uváděné poměry směsi polyester/epoxid napříč výkonnostními dimenzemi relevantními pro výrobce, kteří hodnotí nátěrové pryskyřice pro konkrétní konečné použití.
■ poměr 50/50 ■ poměr 60/40 - - poměr 70/30
Tento radarový graf poskytuje spíše kvalitativní srovnání napříč třemi rodinami poměrů než přesné testovací hodnoty pro jakoukoli individuální jakost produktu. Poměr 50/50 ukazuje nejvyváženější profil, který nabízí srovnatelně rovnoměrný výkon napříč tvrdostí, chemickou odolností, flexibilitou a povětrnostními vlivy, což vysvětluje, proč se často používá jako univerzální hybridní pryskyřičný systém. Poměr 60/40 se mírně posouvá směrem k lesku a povětrnostním vlivům při zachování přiměřeně silné chemické odolnosti a pružnosti, což z něj činí běžnou volbu pro nátěry vyžadující dobrou rovnováhu vzhledu a funkčního výkonu. Poměr 70/30 s vyšším obsahem polyesteru směřuje dále k lesku a odolnosti vůči povětrnostním vlivům, přičemž vykazuje poměrně sníženou chemickou odolnost, což je v souladu s inverzním vztahem diskutovaným v předchozí části. Formulátoři obvykle vybírají z těchto poměrů na základě toho, který výkonový rozměr je pro cílovou aplikaci nejkritičtější, než aby předpokládali, že jeden poměr je univerzálně lepší. To je také důvod, proč jsou pryskyřičné formulace v rámci stejné skupiny produktů, jako je technický list v další části, nabízeny ve více poměrech spíše než v jediném fixním složení.
Izometrický pohled: Hybridní struktura práškového laku
Označený izometrický diagram níže ilustruje obecnou vrstvenou strukturu vytvrzeného hybridního epoxy-polyesterového práškového nátěrového filmu na kovovém substrátu.
Tento izometrický diagram je spíše obecným schematickým znázorněním struktury filmu než fotografií konkrétního potaženého dílu, který má ilustrovat, jak vrstva vytvrzené hybridní pryskyřice sedí na kovovém substrátu po vypálení. Před vytvrzením se práškový lak nanese jako suchá vrstva, jak je znázorněno v horní části schématu, a elektrostaticky přilne k uzemněnému kovovému povrchu. Během vytvrzovacího cyklu polyesterová povlaková pryskyřice s karboxylovými funkčními skupinami reaguje s epoxidovou pryskyřicí za vzniku zesíťované sítě znázorněné jako modrá povlaková vrstva, která se váže přímo na kovový substrát pod ní. Výsledná tloušťka filmu a hustota sítě jsou ovlivněny poměrem polyesteru k epoxidu, číslem kyselosti a dobou vytvrzování a teplotou, které jsou uvedeny v technickém listu pryskyřice. Tento strukturní pohled pomáhá vysvětlit, proč parametry složení, jako je viskozita a teplota skelného přechodu, které jsou uvedeny v tabulce s technickými údaji níže, jsou přímo relevantní pro to, jak dobře funguje hotový film po vytvrzení.
Technický list: Polyesterové pryskyřice pro hybridní práškové lakovací přípravky
Níže uvedená tabulka uvádí reprezentativní údaje o jakosti pro rodinu polyesterových pryskyřic formulovaných pro hybridní práškové nátěrové systémy, ilustrující, jak se poměr, hodnota kyselosti, viskozita, teplota skelného přechodu a parametry vytvrzování liší u různých tříd určených pro různé požadavky na konečnou úpravu a výkon.
| Typ | Poměr | Číslo kyselosti (mgKOH/g) | Viskozita (Pa·s/200 °C) | Tg (°C) | Vytvrzování (°C/min) | Vlastnosti |
|---|---|---|---|---|---|---|
| YZ9801 | 50/50 | 66-75 | 2,0-5,0 | ≥50 | 180×15' | Pro fyzikální zánik prášek |
| YZ9802 | 50/50 | 66-75 | 2,0-5,0 | ≥50 | 180×15' | Vysoká gloss, wear-resistant coating |
| YZ9811 | 50/50 | 66-75 | 2,0-5,0 | ≥50 | 180×15' | Vysoká gloss, good mechanical properties |
| YZ9855 | 50/50 | 59-69 | 1,0-4,0 | ≥52 | 180×15' | Dobrá nivelace, bez TMA, odolná proti plynovému vypalování pod 200°C |
| YZ9804 | 60/40 | 40-48 | 2,5-5,5 | ≥52 | 180×15' | Pro pudr s nízkým leskem |
| YZ9816 | 60/40 | 49-57 | 3,0-6,0 | ≥52 | 180×15' | Vysoká gloss, good impact resistance |
| YZ9816T | 60/40 | 45-55 | 3,5-6,5 | ≥53 | 180×15' | Nízká-gloss powder with excellent mechanical properties |
| YZ9866 | 60/40 | 48-56 | 2,0-5,0 | ≥51 | 180×15' | Vysoká gloss, good leveling |
| YZ9846 | 60/40 | 48-56 | 4,0-8,0 | ≥56 | 180×15' | Pro vnitřní hybridní prášek 60/40 s epoxidovou pryskyřicí E-12 |
| YZ9812 | 70/30 | 30-38 | 5,0-9,0 | ≥58 | 180×15' | Pro vnitřní hybridní prášek 70/30 s epoxidovou pryskyřicí E-12 |
| YZ9805 | 75/25 | 20-26 | 2,0-5,0 | ≥54 | 180×15' | Pro chemické zhášení prášku |
Prohlížení tohoto datového listu spolu s výše uvedenými srovnáními poměrů ukazuje, jak může skupina pryskyřicových formulací pokrývat několik výkonnostních cílů: třídy s nižší hodnotou kyselosti, jako je YZ9805, jsou vhodné pro chemické extinkce (matné), zatímco třídy s vyšší hodnotou kyselosti, jako jsou YZ9801 a YZ9802, podporují povrchové úpravy s leskem a fyzikální extinkcí. Rozsahy viskozity se také posouvají s poměrem, přičemž třídy 70/30, jako je YZ9812, typicky vykazují širší pásmo viskozity, aby se přizpůsobilo vyššímu obsahu polyesteru používanému v hybridních prášcích pro interiéry formulované s epoxidovou pryskyřicí E-12.
O společnosti Jiangsu BESD New Materials Co., Ltd.
Jiangsu BESD New Materials Co., Ltd. sleduje své kořeny až do roku 1998, s dlouhodobým zaměřením na výrobu polyesterových pryskyřic pro práškové laky. V roce 2019 společnost dokončila a zahájila výrobu nového projektu pro společnost roční produkce 100 000 tun polyesterové pryskyřice pro práškové nátěry, která se nachází v Yangzhou Chemical Industrial Park. Projekt zaujímá plochu přibližně 40 000 metrů čtverečních, stavební plocha je asi 27 000 metrů čtverečních. BESD New Materials provozuje specializovaný tým výzkumu a vývoje, pokročilé automatizované výrobní linky a komplexní systém poprodejních služeb a je držitelem certifikace ISO 9001 pro řízení kvality spolu s certifikací ISO 14001 pro environmentální management. Jako dodavatel polyesterové pryskyřice a výrobce hybridních pryskyřic pro nátěrové hmoty jsou produkty společnosti, včetně výše uvedených vysoce výkonných hybridních polyesterových pryskyřic řady YZ, dobře přijímány jak v tuzemsku, tak i v zahraničí. Vedena přístupem udržitelného rozvoje a filozofií řízení zaměřenou na lidi, BESD New Materials nadále slouží jako dodavatel průmyslových pryskyřicových přípravků pro zákazníky, kteří hledají vysoce výkonné polyesterové pryskyřice pro kompozity, nátěry a související aplikace.
Často kladené otázky
Q1: Jaký je rozdíl mezi polyesterovou pryskyřicí a nenasycenou polyesterovou pryskyřicí v hybridních systémech?
Odpověď: Polyesterová pryskyřice používaná v hybridních práškových nátěrových systémech je nasycená pryskyřice s karboxylovými funkčními skupinami navržená pro zesíťování s epoxidovou pryskyřicí během vytvrzování, která se liší od nenasycené polyesterové pryskyřice obvykle používané v kompozitních a laminátových aplikacích, které vytvrzují prostřednictvím jiného mechanismu volných radikálů.
Q2: Jaký směšovací poměr je nejlepší pro venkovní aplikace?
Odpověď: Vyšší poměry polyesteru, jako je 70/30 nebo 75/25, obecně směřují k vyšší odolnosti vůči povětrnostním vlivům a zachování lesku, i když vhodná volba závisí na vyváženosti chemické odolnosti, která je rovněž vyžadována pro konkrétní aplikaci.
Q3: Jak doba vytvrzování a teplota ovlivňují výkon hybridní pryskyřice?
Odpověď: Doba vytvrzování a teplota, jako jsou parametry 180 °C krát 15 minut uvedené v tabulce technického listu, určují, jak plně se zesíťují polyesterové a epoxidové složky, což následně ovlivňuje tvrdost, lesk a chemickou odolnost finální fólie.
Q4: Může podnik získat vlastní pryskyřicové formulace pro specifické potřeby povlaků nebo kompozitů?
Odpověď: Ano, dodavatel průmyslového složení pryskyřice se zavedeným týmem pro výzkum a vývoj a několika poměry produktů, jako je řada YZ uvedená výše, může obvykle podporovat přizpůsobené nátěrové pryskyřice přizpůsobené požadavkům na úroveň lesku, mechanické vlastnosti nebo chemickou odolnost.
