The study of novel light stabilizer enhance UV filtering in waterborne UV-curable coatings

• Autorzy: Yung-Chi Yang , Yin-Ting Lai , Yu-Shu Sung , Chung-Han Lu , Miles Hsieh , Yao-Hsing Huang

Warianty tytułu

PL

Nowy stabilizator światła zwiększający zdolność filtrowania promieniowania UV wodnych wyrobów lakierowych utwardzanych UV bez pogorszenia szybkości ich utwardzania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Waterborne Ultra Violet (UV-curable coatings) have been developed to replace conventional UV-curable coatings with higher VOC content. Due to fast-drying and short processing time UV-curable coating are widely used in various industries. However, there are 2 major challenges: the first one is discoloration after long-term exposure to sunlight; the other is to keep the ability of UV filtering ability since waterborne UV-curable coatings are usually applied to the surface as a protection top coat. The novel light stabilizer (NLS) is developed specifically for waterborne UV-curable coatings. Design of Experiment (DOE) was used in the study. Test data showed that the designed NLS would not interfere the curing speed of the tested clear waterborne UV-curable coating system. Moreover, the results confirmed that by increasing the concentration of NLS could enhance the UV filtering ability and weatherability of the tested clear top coat more effectively than by increasing the coating thickness: at 365nm wavelength, the effect factor of NLS is 62.5%, while DFT (dry film thickness) is 20.9%; at 380nm, the effect factor of NLS is 47.7%, while DFT is only 27.4%. For NLS, the effect of reducing yellowing is 76.8%. For film thickness, the effect is only 7.7%.Our test results confirmed the designed NLS could block the UV light without compromising the UV-curing speed, and is suitable for enhancing the weatherability and protection ability of the clear waterborne UV-curable coatings.

PL

Powłoki wodorozcieńczalne utwardzane UV zostały opracowane w celu zastąpienia konwencjonalnych powłok utwardzalnych promieniowaniem UV o większej zawartości LZO. Dzięki szybkiemu schnięciu i krótkiemu czasowi obróbki, powłoki utwardzane promieniowaniem UV są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Istnieją jednak dwa główne wyzwania: pierwszy to przebarwienia po długotrwałej ekspozycji na światło słoneczne; drugim jest utrzymanie zdolności filtrowania UV, ponieważ wodorozcieńczalne powłoki UV są zwykle nakładane na powierzchnię jako wierzchnia warstwa ochronna. Nowy stabilizator światła (NLS) został opracowany specjalnie do zastosowania w wodorozcieńczalnych wyrobach utwardzanych promieniowaniem UV. W badaniu wykorzystano projektowanie eksperymentu. Wyniki badań wykazały, że zaprojektowany NLS nie zakłóca szybkości utwardzania testowanego transparentnego, wodorozcieńczalnego systemu powłokowego UV. Ponadto wyniki potwierdziły, że poprzez zwiększenie stężenia NLS możliwe jest zwiększenie zdolności filtrowania UV i odporności na warunki atmosferyczne badanej powłoki skuteczniej niż przez zwiększenie grubości powłoki: przy długości fali 365 nm, współczynnik efektu NLS wynosi 62.5%, podczas gdy DFT (grubość suchej powłoki) wynosi 20.9%; przy 380 nm współczynnik efektu NLS wynosi 47.7%, podczas gdy DFT wynosi tylko 27.4%. W przypadku NLS efekt zmniejszenia żółknięcia wynosi 76.8%. Wyniki badań potwierdziły, że opracowane NLS mogą blokować światło UV bez pogarszania szybkości utwardzania UV i są odpowiednie do zwiększenia odporności na warunki atmosferyczne i zdolności do ochrony transparentnych, wodorozcieńczalnych powłok utwardzanych promieniowaniem UV.

Słowa kluczowe

EN

waterborne UV curable coatings; UV degradation; light stabilizer; design of experiment

PL

wodorozcieńczalna powłoka utwardzana UV; degradacja pod wpływem UV; stabilizator światła; projektowanie eksperymentu

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników
• Czasopismo: Farby i Lakiery
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 2
• Strony: 22--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Yung-Chi Yang

• Everlight Chemical Industrial Corporation, Taipei, Taiwan

autor

Yin-Ting Lai

• Everlight Chemical Industrial Corporation, Taipei, Taiwan

autor

Yu-Shu Sung

• Everlight Chemical Industrial Corporation, Taipei, Taiwan

autor

Chung-Han Lu

• Everlight Chemical Industrial Corporation, Taipei, Taiwan

autor

Miles Hsieh

• Everlight Chemical Industrial Corporation, Taipei, Taiwan

autor

Yao-Hsing Huang

• Everlight Chemical Industrial Corporation, Taipei, Taiwan

Bibliografia

• 1. Fouassier J.P., Rabek J.F., Radiation Curing in Polymer Science and Technology, New York: Elsevier Applied Science, 1993, 1, 1-47
• 2. Min Hee Lee, Flee Young Choi, Kie Youn Jeong, Jung Wook Lee, Tae Won Flwang, Byung Kyu Kim, High performance UV cured polyurethane dispersion, Polymer Degradation Stabili¬ty, 2007, 92, 1677-1681
• 3. Wood K.A., Waterborne radiation curable coating for wood, Polymers Paint Colour Journal, 1993, 183(4334), 34
• 4. Garratt P.G., Klmesch K.F., Radiation curable waterborne coating, Polymers Paint Colour Journal, 1994, 184(4334), 30-32
• 5. Johansson M„ Glauser T„ Jansson A. et al. Design of coating resins by changing the architecture: solid and liquid coating systems, Progess in Organic Coatings, 2003, 48(2), 194-200
• 6. Decker C., Masson F., Schwalm R., How to speed up the UV curing of water-based acrylic coatings, Journal of Coatings Technology and Research, 2004, 1(2), 127-136
• 7. Sow C„ Riedl B„ Blanchet P., Kinetic studies of UV waterborne nanocomposite formulations with nanoalumina and nanosilica, Progress in Organic Coatings, 2010, 67, 188-194
• 8. Chenyan Bai, Frank Zhang, Waterborne UV-curable PU coatings for interior and exterior wood applications, Asia Pacific Coatings Journal, 2011, 24(05), 37-38
• 9. Huang Ping, Ye Daiyong, Effect of C=C double bond on the properties of waterborne UV PUD, Paint & Coatings Industry, 2011, 41(10), 48-53.9
• 10. Fang Z.H., Shang J.J., Huang Y.X., Wang J., Li D.Q., Liu Z.Y., Preparation and characterization of the heat-resistant UV curable waterborne polyurethane coating modified by bisphenol A, Express Polymer Letters, 2010, 4(11), 704-711
• 11. Yung-Chi Yang, Yu-Shu Sung, Chin-Hsien Chein, Yao-Hsing Huang, Novel light stabilizers for waterborne UV-curable coatings, Polymers Paint Colour Journal, 2013, 203(4583), 13-15
• 12. Yung-Chi Yang, Lai Ming-Hua, Sung Yu-Shu, Lai Yin-Ting, Chiou Shian-Fang, Chein Chin-Hsien, Yao-Hsing Huang, Light stabilizers make the UV protection of waterborne UV-curable coatings easier, Coatings World, 2014, 19(6), 38-40
• 13. Yung-Chi Yang, Lai Ming-Hua, Sung Yu-Shu, Lai Yin-Ting, Chiou Shian-Fang, Chein Chin- -Hsien, Yao-Hsing Huang, Less yellowing in UV coat, European Coating Journal, 2017, 4, 136-140
• 14. Yao-Hsing Huang, Yung-Chi Yang, Light stabilisers for clear coatings, Polymers Paint Colour Journal, 2010, 200(4544), 38
• 15. Yung-Chi Yang, Yu-Shu Sung, Chin-Hsien Chein, Yao-Hsing Huang, Light stabilisers for environmental friendly coatings, Polymers Paint Colour Journal, 2012, 202(4571), 16-18
• 16. Yung-Chi Yang, Steven Lee, Yao-Hsing Huang, Light stabilizers make the UV protection of environmental friendly coatings easier, Coatings World, 2012, 17(4), 83-85

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).