Guida all'uso degli additivi chimici: Come risolvere cinque problemi comuni?

Gli ingegneri che lavorano con vernici e inchiostri incontrano spesso problemi frustranti, come l'applicazione non uniforme della vernice, la formazione di bolle e l'errata colorazione. Questi problemi spesso non sono dovuti alle materie prime principali, ma piuttosto alla selezione errata di piccole quantità di "additivi". Di seguito, ho raccolto cinque dei problemi più comuni e le relative soluzioni, basate sull'esperienza pratica nella produzione. Spero che questo possa essere utile a tutti.

Problema 1: cosa fare se l'inchiostro si asciuga troppo lentamente durante la stampa UV su film plastico?

Situazione specifica:

Stampa di motivi su film plastici molto sottili (come quelli in PE e PP) utilizzati per i sacchetti da imballaggio, utilizzando la stampa UV a LED. La velocità della linea di produzione deve essere molto elevata (oltre 150 metri al minuto), ma l'inchiostro non si asciuga completamente o si asciuga troppo lentamente, compromettendo l'efficienza.

Perché questo accade:

Inchiostro UV tradizionale "fotoiniziatori" (che possono essere intesi come "catalizzatori di essiccazione") sono progettati per le vecchie lampade a mercurio e non sono molto "sensibili" alla specifica luce ultravioletta (principalmente 395 nanometri) emessa dalle moderne luci LED a risparmio energetico, per cui la reazione è lenta.

Soluzioni:

• Cambiare il "catalizzatore":

Sostituire l'ingrediente principale con un fotoiniziatore del tipo "TPO", particolarmente adatto ad assorbire la luce a 395 nanometri, per cui si asciuga più rapidamente.

• Aggiungere un "aiutante":

L'utilizzo del solo TPO può lasciare la superficie leggermente appiccicosa (a causa dell'inibizione dell'aria). Per eliminare l'interferenza dell'aria e garantire un'asciugatura completa della superficie, è possibile aggiungere una piccola quantità di un coiniziatore di tipo "amminico" (come l'EDB).

• Notare gli effetti collaterali:

Avoid using the old-fashioned “benzofenone” (BP). Although it is effective, it tends to yellow the film and has a strong odor.

• Come stabilire se sta funzionando:

Utilizzare strumenti professionali per misurare se il tasso di conversione dei componenti reattivi dell'inchiostro supera i 95%; oppure utilizzare un nastro adesivo per verificare se il motivo stampato viene rimosso dal nastro.

Domanda 2: Quando si producono rivestimenti a base d'acqua, l'agitazione e il riempimento generano molta schiuma che è difficile da eliminare. Cosa si può fare?

Situazione specifica:

Durante la produzione di vernice al lattice, l'agitazione ad alta velocità della macchina, il trasporto con la pompa e il riempimento finale nei secchi introducono molta aria, creando una schiuma stabile. Il risultato è un riempimento incompleto dei secchi e un aspetto sgradevole.

Perché questo accade:

Gli antischiuma economici a base di olio minerale inizialmente abbattono la schiuma, ma il loro effetto diminuisce nel tempo e la schiuma ricompare. Un'aggiunta eccessiva può anche causare "craterizzazioni" nella pellicola di vernice (piccoli fori simili a spilli).

Cosa fare:

- Scegliere il tipo giusto:

Utilizzare un antischiuma compositoidealmente uno che contenga sia "silicone modificato con polietere" che "particelle di silice idrofobica". Il primo agisce come una "lancia", perforando rapidamente le bolle di grandi dimensioni, mentre il secondo agisce come una "sabbia", assorbendo ed eliminando continuamente le piccole bolle, con un effetto più duraturo.

- Controllare i dati principali:

Chiedere al fornitore un rapporto di prova di "soppressione della schiuma a lungo termine" per verificare se la schiuma rimane a un livello molto basso per mezz'ora.

• Prestare attenzione alle aggiunte:

Non aggiungerlo tutto in una volta. Aggiungerlo in due fasi: aggiungerne metà durante la macinazione dei pigmenti (per eliminare la schiuma di produzione) e aggiungere l'altra metà prima che la pittura sia finita (per evitare la formazione di schiuma durante il riempimento). Dopo l'aggiunta, mescolare delicatamente per garantire una miscelazione completa.

- Come stabilire se è efficace:

Mettere la vernice finita in forno a 50°C per due settimane (per simulare lo stoccaggio a lungo termine), quindi estrarla e scuoterla per verificare la presenza di schiuma; esaminare la superficie della pellicola di vernice spruzzata con una lente d'ingrandimento per verificarne la scorrevolezza.

Domanda 3: Quando si applica uno strato spesso di vernice su un macchinario edile, la vernice tende a cedere sulle superfici verticali, ma si desidera una finitura liscia. Come si può bilanciare questa situazione?

Situazione specifica:

Quando si verniciano attrezzature di grandi dimensioni, come escavatori e macchine agricole, la vernice ha un elevato contenuto solido (è piuttosto viscosa). Quando viene spruzzata su grandi lastre metalliche verticali, tende a cedere prima dell'essiccazione. Tuttavia, per ragioni estetiche, si desidera una finitura molto liscia dopo l'essiccazione.

Perché questo accade:

Per evitare cedimenti, la vernice deve essere più "spessa" (tixotropica), ma questo ostacola la sua capacità di fluire e livellare. Al contrario, per ottenere una finitura liscia, la vernice è più incline a cedere. Si tratta di una contraddizione.

Cosa fare:

• Utilizzare due componenti diversi per funzioni diverse:

Antiaffossamento: Aggiungere una piccola quantità di silice fumé (ad es. R972). Agisce come una rete, rendendo la vernice più "spessa" quando è ferma, impedendole di scorrere facilmente, senza influire significativamente sulla brillantezza.

• Promuovere il livellamento:

Aggiungere una piccola quantità di un agente livellante acrilico ad alto peso molecolare (ad es. BYK-361N). Questo prodotto uniforma la tensione superficiale della vernice, aiutandola a scorrere e a livellarsi.

• Regolazione del "tasso di evaporazione":

Aggiungere un solvente a lenta essiccazione (ad es. S-150) per mantenere la superficie pittorica "umida" più a lungo, consentendo un maggior tempo di livellamento senza causare gravi cedimenti.

• Come determinare se è giusto:

Usare un apposito "misuratore di cedimenti" per verificare se una pellicola di vernice bagnata di uno specifico spessore si affloscia; dopo l'asciugatura, misurare se la brillantezza è sufficientemente alta e la superficie abbastanza liscia.

Domanda 4: Produciamo paste colorate universali, ma causano problemi (separazione dei colori, screziature) quando vengono utilizzate con sistemi di verniciatura diversi. Cosa possiamo fare?

Situazione specifica:

Il produttore di paste colorate vende le sue paste colorate a diversi produttori di vernici. Alcuni produttori utilizzano resine alchidiche, mentre altri utilizzano resine acriliche o poliuretaniche. La pasta colorante funziona bene in un sistema, ma quando si passa a un altro sistema, i pigmenti si aggregano (flocculano) o il colore diventa irregolare.

Perché questo accade:

Il "disperdente" presente nella pasta colorata agisce come una mano, trattenendo le particelle di pigmento e mantenendole stabilmente disperse. Le resine di vernici diverse sono come "ambienti" diversi e alcuni "ambienti" possono allontanare la "mano" del disperdente, lasciando i pigmenti senza controllo e facendoli raggrumare.

Cosa fare:

• Scegliere una "mano" che tenga bene:

Utilizzare disperdenti copolimerici a blocchi. Hanno più "mani" che afferrano saldamente i pigmenti e hanno meno probabilità di essere separati da diversi "ambienti" di resina.

• Scegliete una "mano" con una forte capacità di adattamento:

La catena che si estende da questa "mano" (catena di solvatazione) dovrebbe essere di media polarità (ad esempio, una catena di poliestere), in modo da rimanere stabile in resine sia polari che non polari, garantendo un'ampia compatibilità.

• Eseguire prove di miscelazione:

Mescolare la pasta colorata con tutte le resine che il cliente potrebbe utilizzare ed eseguire un "test di sfregamento con le dita": Raschiare la miscela su un cartoncino di prova in bianco e nero, strofinarne una parte con il dito e confrontare il colore delle aree strofinate e non strofinate. Se i colori sono uniformi, non c'è alcun problema.

• Come determinare se è buono:

Dopo aver mescolato la pasta colorata con almeno 5 resine comuni, la finezza non dovrebbe cambiare e non dovrebbero esserci sedimentazioni o grumi dopo una settimana.

Domanda 5: L'inchiostro bianco UV ingiallisce facilmente. Come possiamo mantenerlo bianco a lungo?

Situazione specifica:

L'inchiostro bianco UV utilizzato per le etichette e gli imballaggi di fascia alta ha un aspetto molto bianco quando è appena stampato, ma dopo un po' di tempo, o dopo essere stato esposto alla luce per lungo tempo, diventa sensibilmente giallo, compromettendo notevolmente il suo aspetto.

Perché questo accade?

In primo luogo, alcuni fotoiniziatori presenti nell'inchiostro (come ITX e BP) sono inclini a ingiallire da soli o dopo la reazione; in secondo luogo, il bianco è il più sensibile all'ingiallimento e l'esposizione alla luce innesca una reazione di ossidazione continua che porta a un ingiallimento crescente.

Cosa fare:

• Evitare la fonte:

evitare assolutamente l'uso di fotoiniziatori inclini all'ingiallimento, come l'ITX e il benzofenone (BP), ed evitare anche i sistemi che richiedono "ammine" come coiniziatori.

• Utilizzare una buona combinazione:

Si consiglia la combinazione di Irgacure 184 e TPO. Il 184 è responsabile dell'essiccazione della superficie, mentre il TPO è responsabile dell'essiccazione degli strati più profondi. Questi due prodotti lavorano insieme in modo efficace ed entrambi sono varietà a basso grado di ingiallimento.

• Aggiungere un "ombrello protettivo":

Aggiungere una piccola quantità di uno stabilizzatore di luce composito, che contiene "stabilizzatori di luce a base di ammine inibite (HALS)" e "assorbitori di raggi ultravioletti (UVA)". Il primo agisce come una "guardia del corpo" per catturare i radicali liberi che causano l'ingiallimento, mentre il secondo agisce come una "protezione solare" per assorbire la luce ultravioletta, prevenendo l'ingiallimento sotto due aspetti.

• Come determinare se è buono:

Utilizzare un colorimetro per la misurazione. Il valore di bianco L deve essere alto (>92) e il valore di giallo b deve essere basso (<1,0) subito dopo la polimerizzazione; dopo un periodo di invecchiamento accelerato sotto la luce ultravioletta.

In sintesi

Risolvere i problemi legati a questi additivi chimici è in realtà abbastanza semplice: innanzitutto, capire le circostanze specifiche in cui si verificano i problemi; poi, identificare esattamente quale fase del processo causa il problema; quindi, selezionare un additivo specificamente progettato per affrontare quel particolare problema; infine, stabilire standard chiari per verificare se il problema è stato veramente risolto.

Seguendo questo approccio, e attraverso prove e raccolte di dati ripetute, si può gradualmente abbandonare l'idea di affidarsi esclusivamente all'esperienza e ai tentativi, e il lavoro diventerà molto più efficiente ed efficace.