En mayo publicamos un artículo <?El curado por radiación es una tecnología importante para el futuro de la industria? >. En el artículo, la American Coating Conference se celebró en abril y se realizó una encuesta a los participantes (los resultados se muestran a continuación). En la encuesta "?Qué tecnología crees que es la más importante para el futuro en tu industria?", El 52% de ellos eligió el agua, seguida de recubrimientos funcionales / inteligentes. (22%), seguido de alto contenido de sólidos (13%). La tecnología de fotocurado (UV / EB) representa el 6%, que es solo un punto porcentual más alto que el último recubrimiento en polvo (5%).
En la actualidad, debido al impacto de las tormentas ambientales domésticas de China y al creciente enfoque en la protección del medio ambiente en todo el mundo, la industria química en el país y en el extranjero ha fortalecido las medidas de control para los COV. En este proceso, el agua está recibiendo claramente un alto grado de atención, y el centro de atención es muy superior a otras tecnologías de recubrimiento. En la Conferencia de Recubrimientos de China celebrada en Yangzhou, provincia de Jiangsu en marzo, las tecnologías relacionadas con el agua también ocuparon la mayor parte del informe, y rara vez se mencionó el fotocurado. Entonces, ?las tres tecnologías de recubrimiento respetuosas con el medio ambiente de las que a menudo hablamos, a base de agua, fotopolimerización y polvo, se han convertido realmente en las basadas en agua?
En el Simposio Internacional de Ciencia de Fotopolímeros celebrado en Wuxi, provincia de Jiangsu a finales de abril, se le pidió al profesor Xavier Allonas, de la Universidad de Alsacia en Francia, como un famoso erudito en la comunidad académica mundial de fotocurado para comentar sobre los hallazgos. Este resultado no es sorprendente. "Este es también el caso en Europa, donde muchas grandes empresas, incluida BASF, han invertido mucho en recubrimientos a base de agua como una alternativa a los recubrimientos a base de solventes. Cuando las compa?ías han invertido mucho en agua, no se convertirán fácilmente La próxima generación de tecnología "." Creo que el agua es solo una tecnología de transición en la conversión de tecnología basada en solventes a una tecnología de fotocurado más respetuosa con el medio ambiente. Por supuesto, debido a que el equipo de curado utilizado en tecnologías de fotocurado anteriores contiene mercurio tóxico, muchas compa?ías y Los usuarios están preocupados por esto. Pero con el rápido desarrollo de la tecnología UV LED sin mercurio, esta preocupación se volverá redundante, lo que promoverá el desarrollo de la tecnología de fotocurado ".
Otra encuesta realizada en la US Coatings Conference, "?Cuál de las siguientes regulaciones es más importante para su empresa?", El 60% eligió VOC. Esto muestra que el impacto del VOC en la atmósfera en el público en general es muy directo, por lo que ha recibido más atención. Esta preocupación no es una excepción en China, y los gobiernos a todos los niveles han introducido una serie de medidas de control para las emisiones de COV para centrarse en mejorar el medio ambiente. También hay una mención general de la promoción de recubrimientos a base de agua y UV.
En comparación con los recubrimientos tradicionales a base de solventes, el solvente utilizado en los recubrimientos a base de agua se reduce en gran medida, y el contenido de VOC también se reduce en gran medida. Junto con el uso a largo plazo y generalizado de recubrimientos a base de agua en la construcción, no es sorprendente que los recubrimientos a base de agua reciban una atención más generalizada. Pero, ?cómo vemos el agua y los rayos UV, que se llaman tecnologías ecológicas?
Antes de discutir más, primero debemos distinguir algunos conceptos.
La tecnología de recubrimiento a menudo se divide en grasa y agua. China tradicionalmente se refiere a la pintura como pintura, porque el ingrediente principal es el aceite vegetal (como el aceite de tung, el aceite de linaza, etc.), por lo que se llama pintura. Con el desarrollo de la industria química, el aceite vegetal en el recubrimiento se reemplaza gradualmente por resina sintética, y a veces se agregan varios solventes con el fin de ajustar la viscosidad, mejorar la compatibilidad y la trabajabilidad. Por lo tanto, la oleosidad a menudo se confunde con el tipo de solvente. Este es también el dicho de que "aceite a agua", que alguna vez fue ampliamente mencionado, no es particularmente científico. Deberíamos decir que los recubrimientos a base de solventes son un tipo de recubrimientos a base de aceite, pero los aceitosos no son necesariamente a base de solventes. El aceite de tung es un recubrimiento aceitoso típico en la tecnología de recubrimiento tradicional china, pero esto no se ha relacionado con la pintura y el solvente durante cientos de a?os, y en la antigua China, incluso si desea usar solventes, me temo que no puedo encontrarlo. Los sistemas en los que el agua está presente en la formulación a menudo se denominan colectivamente como sistemas acuosos.
Cuando presento la tecnología UV a personas que nunca han estado expuestas a los rayos UV, a menudo me preguntan: "?Es usted un solvente UV o de base acuosa?" Esta es también una pregunta típica que confunde el aceite y el solvente. Incluso hoy, cuando se promueve la radiación UV a base de agua, generalmente no nos referimos a la radiación UV tradicional como "UV solvente" o "UV aceitosa". Mi respuesta habitual a esta pregunta sería "Si debe dividir los rayos UV en agua y no acuosos, clasificaré la tecnología UV tradicional como tecnología UV aceitosa, pero generalmente no la llamamos".
El mayor enfoque en el agua y la tecnología UV es un impulsor común, y ese es el control de VOC. VOC es una abreviatura de Compuesto orgánico volátil, que se llama compuesto orgánico volátil en chino y se refiere a un compuesto orgánico que tiene un punto de ebullición de 250 ° C o inferior. Sin embargo, existen algunas diferencias en la definición de COV en varios países, por ejemplo, Estados Unidos especifica específicamente compuestos orgánicos volátiles que sufren reacciones fotoquímicas. Algunos compuestos orgánicos volátiles no sufren reacciones fotoquímicas o no son reactivos o severos, y su uso no está limitado, como la acetona. En la tecnología de fotocurado, no se puede usar ningún solvente y se puede lograr cero VOC. En comparación con el tipo de solvente convencional, la cantidad de solvente utilizada es muy reducida, por lo que el contenido de VOC también es mucho más bajo.
Sin embargo, existen algunas confusiones sobre conceptos y definiciones en la formulación y comprensión de las pinturas a base de agua, lo que ha llevado a algunos conceptos erróneos, lo que ha llevado a desviaciones en comportamientos específicos e incluso políticas. El profesor Hong Xiaoying de la Universidad de Tsinghua ha mencionado repetidamente algunos errores conceptuales en el agua en los artículos e informes.
El profesor Hong cree que las pinturas a base de agua se pueden dividir en dos tipos, una es soluble en agua y la otra es dispersable en agua. Dado que la pintura soluble en agua tiene un efecto soluble en agua, una gran cantidad de grupos hidrófilos tales como alcohol polivinílico, polietilenglicol y similares están estructuralmente presentes. Estos grupos hidrofílicos siguen siendo hidrofílicos después de que la película se forma en una película, lo que provoca una resistencia al agua extremadamente pobre, y las aplicaciones prácticas han sido extremadamente raras. Hay varios tipos de dispersabilidad del agua, uno se llama emulsión, la resina líquida se emulsiona llamada emulsión; el segundo se llama látex, que es una dispersión de resina sólida; el tercero es del tipo diluible en agua. En aplicaciones prácticas, la gente a menudo Se utiliza el término pintura soluble en agua, pero los dos conceptos son estrictamente diferentes. Pero ahora la gente está acostumbrada a llamar a más pinturas solubles en agua sin el uso de pinturas diluibles en agua.
Tanto las emulsiones como los látex son dispersiones, por lo que generalmente son de color blanco lechoso. Este tipo de producto también es el producto de las principales compa?ías internacionales de la actualidad, como BASF y DSM. Estos productos a base de agua, si su Tg no es particularmente baja, utilizan una ayuda de formación de película para su formación de película. Las ayudas de filmación son componentes casi indispensables de los recubrimientos dispersables a base de agua. El coadyuvante de formación de película es un disolvente, es decir, un componente VOC. Para revestimientos acuosos con una temperatura de formación de película por debajo de 20 ° C, la cantidad de auxiliar de filmación es de 1-2%; para temperaturas de filmación superiores a 50 ° C, la cantidad de auxiliar de filmación será tan alta como 10%. Además, algunas compa?ías usan plastificantes en auxiliares de formación de película para promover la formación de película de recubrimiento. Para permitir que los usuarios cambien rápidamente del tipo de solvente al denominado agua, algunas compa?ías usan agentes de secado rápido como el etanol y el alcohol isopropílico, que representan hasta el 20-30% de la fórmula, que también se conoce como pseudo-acuosa. Se puede decir que el agente auxiliar formador de película se convierte en un gran defecto de la pintura a base de agua.
Para revestimientos solubles en agua, la apariencia suele ser transparente. Generalmente, la polimerización se lleva a cabo primero en una solución, y luego se introduce un grupo carboxilo o un grupo funcional amino mediante ácido dimetilolpropiónico o similar, seguido de salificación con una amina o un ácido carboxílico para formar un sistema autoemulsionado, de modo que pueda estar presente de forma estable en agua. En el medio ambiente. Sin embargo, debido a la presencia de algunos grupos funcionales hidrófilos en el sistema, su resistencia a menudo es un problema. Sin embargo, la tecnología de síntesis acuosa actual se puede convertir en un producto de uno o dos componentes mediante la introducción de algunos grupos funcionales reactivos, y luego se obtiene una cocción a baja o alta temperatura en una etapa posterior para obtener una película de recubrimiento que tiene una resistencia excelente. Esta tecnología ha ganado un uso cada vez mayor en pinturas industriales a base de agua. Sin embargo, debido al horneado tardío, su consumo de energía se convertirá en un problema. El Sr. Wang Yinjian, un experto en agua doméstica, Zhuhai Jili, cree que este tipo de tecnología se convertirá en la tecnología principal para futuros productos de recubrimientos industriales a base de agua.
Otro problema no despreciable con el agua es que el material residual de la pintura a base de agua durante el proceso de construcción será difícil de eliminar una vez que se trata de forma inadecuada y fluye hacia el cuerpo de agua, especialmente la fuente de agua potable. En otras palabras, la contaminación del agua por recubrimientos a base de agua es algo más grave y fatal que los recubrimientos a base de solventes, y es difícil de manejar. Estos problemas se resaltarán después de haber obtenido el "cielo azul y las nubes blancas".
A partir de la descripción anterior, podemos ver que aunque los recubrimientos a base de agua han reducido significativamente los VOC en comparación con los recubrimientos a base de solventes convencionales, todavía hay un rendimiento insuficiente (como resistencia y propiedades físicas) y una gran cantidad de VOC de los auxiliares formadores de película. , consumo de energía y contaminación del agua causada por un postratamiento inadecuado.
Echemos un vistazo a la situación de los recubrimientos fotocurables. El recubrimiento fotopolimerizable se llama recubrimiento 5E. Los cinco Es son:
Energy(Ahorro de energía)
Dado que el fotocurado es una reacción en la que un fotoiniciador genera un radical por irradiación de luz ultravioleta, su consumo de energía se deriva principalmente de una fuente de luz. Ya sea que se trate de una lámpara de mercurio tradicional o de un LED UV con mayor eficiencia energética, su consumo de energía es inferior al 5% del curado térmico convencional;
Environment(Protección del medio ambiente)
El fotocurado puede ser completamente libre de emisiones, mientras que el solvente y el agua son solventes orgánicos. Al mismo tiempo, es más verde porque consume menos energía. Los LED UV ahora se están desarrollando, y el impacto ambiental se reduce aún más por la eliminación del mercurio tóxico.
Efficiency(Alta capacidad de producción)
El proceso de curado de un producto fotopolimerizable desde un estado líquido a uno sólido requiere solo unas pocas décimas de segundo a unos segundos, mientras que el curado térmico convencional lleva de unos minutos a varias decenas de minutos. Las pinturas naturalmente secas en realidad pueden durar hasta decenas de días.
Enabling(Alto rendimiento)
Hay cientos de monómeros y oligómeros para elegir, y se pueden dise?ar diferentes estructuras de oligómeros según sea necesario. Los recubrimientos resultantes pueden tener una variedad de dureza, brillo y propiedades físicas y mecánicas. .
Economy(Económico)
El fotocurado consume menos energía, produce más rápido, ocupa menos espacio de almacenamiento, puede enviarse en cualquier momento y el rendimiento de los productos también es muy bueno, por lo que su rendimiento integral de costos.
En aplicaciones prácticas, como una de las tres tecnologías respetuosas con el medio ambiente, la tecnología de fotocurado tiene la mayor productividad (alta eficiencia) de laminar todas las demás tecnologías, lo que se convierte en su mayor punto de venta en muchas escenas y el usuario final recurre al fotocurado. La mayor fuerza impulsora, nadie. Además, en algunas tecnologías de vanguardia y aplicaciones emergentes, la tecnología de fotocurado se ha vuelto indispensable. Es difícil imaginar cómo se puede lograr el ensamblaje de fabricación en la industria electrónica sin el uso de la tecnología de fotocurado. En la fabricación de LED, OLED, puntos cuánticos, películas ópticas y microelectrónica, la tecnología de fotocurado juega un papel extremadamente importante e indispensable.
Sin embargo, el fotocurado no está exento de inconvenientes. Una de las deficiencias más importantes es el problema de la viscosidad. Los componentes principales en la formulación fotocurable son oligómeros y monómeros, donde los oligómeros son el principal determinante de las propiedades de la película final, pero los oligómeros son generalmente de mayor viscosidad. Esto puede conducir a algunas aplicaciones donde se requiere baja viscosidad, como la pulverización, y el fotocurado es difícil. En el uso real, para lograr una baja viscosidad que cumpla con los requisitos de construcción, se agrega un solvente al recubrimiento fotocurable, y estos solventes son generalmente ésteres, cetonas o bencenos, y existe un problema de emisión de COV. Esta es la razón por la cual GB / T 35602-2017 "Recubrimientos de evaluación de productos ecológicos" lanzados a fines de 2017, la razón por la cual el valor de referencia de VOC del recubrimiento rociado en el recubrimiento curado por radiación es tan alto como 120 g / L (como se muestra a continuación).
Para resolver el problema de la viscosidad de los recubrimientos UV, se creó el UV a base de agua. Al igual que los recubrimientos a base de agua, los recubrimientos UV a base de agua también se dividen en dispersiones solubles en agua (diluibles en agua) y acuosas. Sin embargo, las aplicaciones prácticas actuales son dispersiones más acuosas, como Ucecoat 7177. Su apariencia es Blanco lechoso. Para la construcción UV a base de agua, el agua debe eliminarse mediante secado por infrarrojos antes del curado UV. Debido a la diferencia en el peso molecular de la dispersión en sí, se puede dividir en dos categorías: sin pegajosidad y pegajosa según su estado antes del fotocurado después del secado por infrarrojos. Varias de las tecnologías a base de agua mencionadas anteriormente pueden usarse en recubrimientos UV, que pueden llamarse UV acuoso. O, en otras palabras, al convertir los recubrimientos UV en UV acuoso, se puede utilizar la ruta técnica utilizada en los recubrimientos convencionales a base de agua. Por lo tanto, combinar la tecnología del agua con la tecnología UV tiene una buena perspectiva de futuro. En 2013, cuando Bayer vendió el negocio de UV a Allnex, el UV a base de agua fue retenido y vendido, se cree que tiene razones muy arraigadas y consideraciones a largo plazo.
Otros problemas con el fotocurado incluyen el hecho de que debe curarse con luz, así como con inhibición de oxígeno y residuos de fotoiniciador, pero estos problemas tienen algunas soluciones específicas, no una aquí. Detallado.
En comparación con el curado a base de agua y la tecnología a base de agua, el fotocurado es una tecnología relativamente joven y nueva. Solo se ha utilizado durante más de 20 a?os en China para su comercialización. Por lo tanto, la comprensión de la industria del fotocurado todavía es general Menos común, el público en general comprende menos el fotocurado. La aplicación y promoción de la tecnología a base de agua es mucho más temprana, y la aplicación arquitectónica representada por la pintura de látex está estrechamente relacionada con la vida del público en general, lo que ha promovido en gran medida la popularización y el desarrollo de la tecnología a base de agua. Por lo tanto, encontrará que varias conferencias sobre aspectos basados en el agua, lejos del número y la escala, están mucho más allá de la cura. Los anuncios de pinturas arquitectónicas de látex y pinturas de carpintería a base de agua en todo el país (como cosmos a base de agua, tres árboles, etc.) han fortalecido aún más el concepto de aplicaciones a base de agua. La publicidad de productos o tecnología de fotopolimerización para el consumidor promedio es casi completamente invisible. Por lo tanto, para la promoción y popularización de la tecnología de fotocurado, es necesario que la mayoría de los profesionales produzcan continuamente productos que tengan un mejor rendimiento y satisfagan las nuevas demandas que están surgiendo constantemente. Al mismo tiempo, también deben presentar las ventajas de la tecnología de fotocurado a clientes nuevos y antiguos. Las asociaciones relacionadas con el fotocurado también deben desempe?ar plenamente sus funciones, fortalecer el acoplamiento con el gobierno, fortalecer la capacitación y la publicidad de las personas y cooperar más con otras industrias, para que más personas puedan comprender esta tecnología 5E de calidad orientada al futuro. Mejor para el beneficio de toda la humanidad.
Como vecino de China, ?cómo es su desarrollo de pintura a base de agua? Según el Sr. Shao Songhai, experto técnico de Showa Denko en Japón, a principios de 2000, Japón también desencadenó una ola de calor de pintura a base de agua, principalmente debido al bajo VOC, el respeto al medio ambiente y el almacenamiento conveniente de pinturas a base de agua. Sin embargo, en ese momento, había algunas dudas sobre las pinturas a base de agua en Japón, concentradas principalmente en tres aspectos: en primer lugar, la tecnología de recuperación de solventes para recubrimientos a base de solventes es bastante madura, si es necesario recurrir a la tecnología a base de agua; en segundo lugar, por razones de rendimiento, Los recubrimientos a base de agua no pueden reemplazar a los recubrimientos a base de aceite en algunas aplicaciones; en tercer lugar, porque el tratamiento de aguas residuales en recubrimientos a base de agua es bastante complicado, la separación es difícil y la incineración consume mucha energía debido al alto calor de vaporización del agua, pero el reciclaje de COV en recubrimientos a base de aceite Relativamente simple, fácil de separar o incinerar.
A medida que pasa el tiempo, las dudas de la industria japonesa sobre los tres puntos anteriores se han verificado gradualmente, y el calor de la preocupación por las pinturas a base de agua no es tan alto. Por supuesto, no es que no haya crecimiento en recubrimientos a base de agua en Japón. Según las estadísticas del Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón, la producción y la proporción de pinturas a base de agua en Japón aumentan básicamente a?o tras a?o, pero a diferencia de los cambios de China, la orientación política del gobierno no es tan obvia. Las principales aplicaciones de los recubrimientos a base de agua en Japón también se concentran en edificios, materiales de construcción y recubrimientos de automóviles nuevos. El sistema RETC (Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes), que se implementó en Japón en 2001, requiere que cada compa?ía informe y reporte las emisiones y remociones de químicos tóxicos, que son agregados y divulgados por el gobierno. Además, para hacer frente al efecto invernadero, las empresas también deben minimizar las emisiones de carbono. Aunque los recubrimientos a base de agua pueden reducir significativamente las emisiones de VOC durante el recubrimiento, consumen mucha energía durante el tratamiento posterior al horneado y al tratamiento de aguas residuales, lo que resulta en un aumento de las emisiones de carbono, que puede ser otra razón importante para limitar el desarrollo de recubrimientos a base de agua en Japón.
Hay un proceso de desarrollo continuo en cualquier tecnología. A escala mundial, cualquier tecnología que sea más respetuosa con el medio ambiente estará mejor desarrollada debido a la mayor atención de los seres humanos al entorno de vida y a una mayor calidad de vida.
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Tecnología a base de agua, no hay peque?os desafíos en cómo mejorar su rendimiento, reducir el contenido de VOC, reducir el consumo de energía y las emisiones de carbono. Sin embargo, la mejora continua de la tecnología basada en el agua ha hecho que todavía tenga una buena perspectiva de desarrollo.
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Como tecnología con un consumo de energía muy bajo y cero VOC, la tecnología de fotocurado necesita más promoción y promoción, y presta atención a mejorar los detalles técnicos, incluida la forma de reducir la viscosidad del sistema y aumentar el alcance de la aplicación, a fin de obtener un mejor desarrollo.
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?Pueden los UV transmitidos por el agua combinados con tecnologías UV y transmitidas por el agua, u otras tecnologías derivadas de las tecnologías UV y transmitidas por el agua, ser los nuevos aspectos más destacados del futuro? ?Esperemos y veamos!
Fuente del artículo: Du Peng Willy (número público de WeChat: nuevos materiales de fotocurado)
