Cross-linking study on UV/EB coil coating

Sammanfattning

Strålningshärdning, specifikt elektronstrålehärdning (EB) och ultraviolett härdning (UV), erbjuder ett hållbart alternativ till konventionell lösningsmedelsbaserad termisk härdning inom coil coating genom lösningsmedelsfri bearbetning, nästan omedelbar filmbildning och reducerad energiförbrukning. Denna studie undersöker EB härdnings- och UV/EB dual härdningsbeteendet samt beläggningsprestanda hos polyuretanakrylat (PUA) och polyesterakrylat (PEA) klara topplacker applicerade på primerbelagda stålsubstrat vid absorberade doser från 2,5 kGy till 200 kGy och accelerationsspänningar från 80 kV till 200 kV. Tvärbindningsbeteendet karakteriserades med Attenuated Total Reflectance Fourier-TransformInfraröd (ATR-FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC) och gelinnehållsanalys, medan beläggningskvalitet utvärderades genom glansmätning, Erichsen-kupning, korsritsadhesion, indentationshårdhet, lösningsmedelsnötningsresistens och reptålighetstest. Resultaten visar att de valda analytiska metoderna utgör ett praktiskt och tillförlitligt verktyg för karakterisering av strålningshärdade klarlacker. Från FTIR resultaten uppnår båda beläggningssystemen ytdubbelbindningsomvandlingar överstigande 95% vid måttliga doser. Det finns dock väsentliga skillnader i de mekaniska egenskaperna och lösningsmedelsnötningsbeteendet. PUA uppvisar överlägsen kemisk resistens vid relativt lägre doser, medan PEA konsekvent uppvisar utmärkt vidhäftning under alla undersökta förhållanden men kräver högre doser för att uppfylla lösningsmedelresistenskriteriet. UV/EB-härdning ger en ultramatt yta för båda systemen och utvidgar avsevärt det praktiska processfönstret genom att möjliggöra att lösningsmedelresistenströsklarna nås vid lägre EB-doser. Noterbart är att DSC systematiskt underskattar härdningsomvandlingen i förhållande till FTIR och gelinnehållsanalys och anses därför olämplig för kvantitativ härdningsutvärdering av EB behandlade akrylatnätverk. För industriell processkontroll tillhandahåller denna studie rekommenderade processfönster för både PUA och PEA system under EB och UV/EB härdning. Glansmätning, korsritsadhesion, Erichsen-kupning och lösningsmedelsnötningsresistens identifieras som de mest praktiska karakteriseringsmetoderna för industriell användning, medan ATR-FTIR, gelinnehållsanalys och indentationshårdhetstestning rekommenderas för forskningsorienterad karakterisering.