Lage impacttechnologieën: stralingsuithardende en hotmelt coatings. Myriam Vanneste

Transcriptie

1 Lage impacttechnologieën: stralingsuithardende en hotmelt coatings Myriam Vanneste

2 Inhoud Radiation curing: UV/LED/EB Hotmelt coating & laminage Techniek Voordelen Praktijkvoorbeeld 2

3 UV-CURING 3

4 UV-curing het materiaal Twee types 100% systemen Watergebaseerde systemen Acrylaten polyesteracrylaat polyetheracrylaat urethaanacrylaat Epoxies 4

5 100% UV-systemen Oligomeer Foto-initiator Additieven Verdunnen via monomeren 5

6 Watergebaseerde UV-systemen Oligomeer Foto-initiator Additieven Water Verdikker 6

7 UV-curing het proces Aanbrengen: via conventionele coating & finishing methodes Extra: UV-lamp voor uitharden coating in te schuiven in bestaande lijnen Watergebaseerde systemen ook drogen vooraleer uitharden: IR of oven 7

8 UV-curing het mechanisme 8

9 UV-curing -voordelen Snel Energie efficiënt 100% systeem - geen verdamping Lage VOC emissies Snelle start-stop (LED vs. UV) kleine productieruns Vereist weinig productieruimte 9

10 UV-curing -voordelen m² weefsel - 2m breedte - 20m/min Energieverbruik Elektriciteit UV-coating (100 %) Solventgebaseerde coating 10 kwh 41,67 kwh Watergebaseerde coating 41,67 kwh Thermisch energie 630,23 MJ MJ Productie-afval 0,30 kg 1,50 kg 0,75 kg 10

11 UV vs. LED Spectrum UV LED Smal band 365/375/385/395nm UV klassiek Breed band nm Efficiëntie 5-25% 25-30% Levensduur Verwachting: HOGER verwachting:lager Invloed temp. Geringer Hoger Formaat variabele lamp Ja Nee Onmiddellijke opstarten JA Nee Opwarmtijd NEE Ja (2 minuten) Dim bereik 0-100% % Energie verbruik Chemie afhankelijk Chemie afhankelijk kwikzilver NEE Ja Ozon productie NEE Ja / nee Lucht afvoerleiding Nee Ja Afmetingen Kleiner Groter Chemische beschikbaarheid GERINGER Hoger Afstand afhankelijk HOGER Geringer Verandering spectrum GECOMPLICEERD Eenvoudig Frederik.goethals@centexbel.be 11

12 UV vs. LED lampen LED: smallere bandbreedte Hg Iron doped Hg Gallium doped Hg 12

13 LED & Centexbel Kwiklamp LED-lamp Fe-gedopeerde kwiklamp 13

14 UV-curing -aandachtspunten Foto-initiator vs. type UV-lamp (~golflengte) Functionaliteit (~reactieve sites) UV-uithardende binder vs. flexibiliteit Invloed pigmenten op curing gedrag Dikke coatings moeilijk/niet haalbaar in 1 laag UV vs. LED vs. EB 14

15 UV vs. e-beam Stralingsuithardende technologieën: UV-curing, e-beam Marktaandeel uv eb 15

16 UV-curing -Conclusie Energie efficiënt - 100% Ecologisch: Geen/lage VOC (100%) Ruimtebesparend nieuwe machines In lijn inzetbaar bestaande machines mogelijk met beide technieken op 1 lijn: conventioneel & UV coatingproces Snel op te starten proces (LED > UV) 16

17 WB hydrofobe UV-curable coating Hydrofoob additief % Water repellency Oil repellency Rucostar EE Quecophob LE PM Rucoguard USR Quecophob LE

18 WB FR UV-curable coatings Polyester substraat FR additieven: organofosfaat; 10-40% fosfor & stikstof gebaseerd; 15-45% fosfaat gebaseerd; 10-40%

19 WB FR UV-curable coatings Concentration FR additive Flame application time (s) Duration of flaming(s) organofosfaat Comb P & N 43,5 38,0 0 38,2 0 29,4 0 1,5 (*) 43,5 38,0 54,8 43,9 0 28,5 P-gebaseerd 43,5 38,0 50,5 7,7 47, Polyester; add-on coating: 27g/m² EN ISO 6940 Determination of ease of ignition of vertically oriented specimens

20 UV prepregs & composieten Pre-preg Pre-impregnated fabrics Not fully cured Almost no resin leach out deformable composite Reinforced fiber material Fully cured Fixed form Very strong in fiber direction pre-preg composite 20

21 HOTMELT 21

22 Hotmelt het materiaal 100% systemen conventionele polymeren biogebaseerde polymeren Twee types Thermoplastische Reactieve 22

23 Thermoplastische hotmelts Bij opwarmen: polymeer wordt vloeibaar Bij afkoelen: polymeer wordt vast Coatinglaag of adhesieve laag Reversiebel recycleerbaar vb. PO, PES, PA, EVA, TPU. 23

24 Reactieve hotmelts Bij opwarmen: polymeer wordt vloeibaar Stimulus (vb. vocht, UV) noodzakelijk voor uitharding Coatinglaag of adhesieve laag Niet-reversiebel vochtuithardend: PU, APAO UV-uithardend: acrylaat 24

25 Smelten van het polymeer Geschikte smelter: thermoplastisch vs. reactief 25

26 Functionalisatie Gefunctionaliseerde hotmelts op de markt Vlamvertragend Antimicrobieel Functionalisatie mogelijk via compounderen 26

27 Applicatiemethodes Multi-roller Rotary screen Gravure roll Spray 27

28 @ Centexbel Slot-die coater Werkbreedte: 45 cm Temperatuur: tot 200 C Snelheid: 0,5 30 m/min viscositeit: 100 mpa.s mpa.s 28

29 Hotmelt -voordelen Hotmelt coating: 100% systemen Economische voordelen: Geen verdamping water/solvent lagere E consumptie hogere productiesnelheid (lamineren vs. coating) Ecologische voordelen: Geen emissie van solventen geen VOC s Thermoplastische hotmelts kunnen gerecycleerd worden 29

30 Hotmelt -voordelen Parameter watergebaseerd solventgebaseerd hotmelt Water/solvent 40-60% 50-70% geen Emissie Ja oven Ja oven afzuiging dampen bij (te) hoge temperaturen E verbruik Hoog verdamping water Relatief hoog verdamping solvent Laag smelten hotmelt Afval Pasta Solventgebaseerde pasta Verwaarloosbaar Thermoplastische: herbruikbaar 30

31 Hotmelt -conclusie Hotmelts zijn een ecologisch coating alternatief Geen water of solvent Geen tot beperkte emissie Recyclage mogelijk - thermoplastische Kunnen gefunctionaliseerd worden Vlamvertragend Antimicrobieel - Ook biogebaseerde hotmelts komen op de markt 31

32 AM hotmelt voor matrastijk Viscose/PP tijk 14 & 30g/m² add-on Agar diffusion test EN ISO Sample InhibitionZone (mm)** HM-146 A side 12 (2.5-4)* 12 (2-4)* HM-146 B side 13 (1.5-4)* 12 (2-4)* Sample InhibitionZone (mm)** HM-146 A side 9 (6) 9 (6) HM-146 B side 10 (7) 10 (7) Sample InhibitionZone (mm)** HM-147 A side 11 (3-6)* 12 (3-6)* HM-147 B side 10 (4-6)* 10 (4-6)* Sample Inhibiti InhibitionZone (mm)** HM-147 A side 8 (6) 8 (6) HM-147 B side 9 (6) 9 (6) Development Evaluation Stam : Staphylococcus aureus None None None None Development None None None None Good efficiency Good efficiency Good efficiency Good efficiency Evaluation Stam : Klebsiella pneumoniae Good efficiency Good efficiency Good efficiency Good efficiency Development Evaluation Stam : Staphylococcus aureus None None None None Development None None None None Good efficiency Good efficiency Good efficiency Good efficiency Evaluation Stam : Klebsiella pneumoniae Good efficiency Good efficiency Good efficiency Good efficiency 32

33 Lamineren tapijt + vilt PP hotmelt Carpet PP PP PP PP Application temp 140 C 140 C 170 C 170 C Add-on 150 g/m² 300 g/m² 150 g/m² 300 g/m² fibre bond OK OK OK OK Fibre bond - EN 1963 (Lisson) Visual inspection pile anchorage adhesion backing 29N 40N 34N 56N 67N - 49N 18N - 14N 80N - 57N 57N - 50N Pile anchorage - ISO 4919 limit: 10N, no <5N Adhesion backing - ISO limit: min. 15N 33

34 Lamineren tapijt + vilt PB hotmelt Carpet PP PP PP PP Carpet PP Application temp 170 C 170 C 200 C 200 C Application temp 200 C Add-on 150 g/m² 300 g/m² 150 g/m² 300 g/m² Add-on 24 g/m² fibre bond OK OK OK OK fibre bond OK pile anchorage nd nd nd 32N pile anchorage 22N adhesion backing 34N 40N 11N 16N 64N 33N >100N adhesion backing >100N PB1: 35 Pa.s (170 C) PB1: 18 Pa.s (200 C) PB3 viskeus! (190 Pa.s) Hogere add-on niet mogelijk 34

35 Biogebaseerd hotmelts Polyamides Polyurethanen Polyhydroxybutyraatvaleraat Polymelkzuur (PLA) Experimenteel Polyhydroxyalkanoaten Usable as textile coating? Screening via TGA, DSC and viscosity profile 29/11/

36 Biobased hotmelts DSC TGA Viscosity Abifor RR-1690 V V X Ecoflex V V X Ecomann V V V PLA Vyloecol BE 400 V V V Platamid HX 2592 V V X Enmat Y-1000 V X Unirez 2720 V V V Unirez 2632 V V V Hotmelt X V V V 29/11/

37 Polylactic acid Applicatie bij 160 C Glanzende transparante coating coating zeer bros niet bruikbaar voor breisels Niet wasbaar 29/11/

38 Polylacticacid Verder onderzoek noodzakelijk Toevoegen weekmakers verbeteren flexibiliteit Nieuw project 38

39 Polyamides 2 types PA met verschillende viscositeit applicatie bij 140 C 15 g/m² & 30 g/m² gefunctionaliseerd met: 2 types vlamvertragers 2 types antimicrobiële additieven 29/11/

40 Polyamides EN ISO Cigarette test Flame test referentie Katoen matrastijk Verschillende PA hotmelts met 30% FR 15 g/m² 29/11/

41 Polyamides EN ISO Cigarette test Flame test PA coating met 30% FR 15 g/m² 30 g/m² Vlam test OK Sigaret test: afhankelijk van hotmelt type & coating dikte 29/11/

42 Alternatieve coatingtechnieken Wat houdt u tegen? Onbekend? geen kennis omtrent polymeerverwerking? geen kennis omtrent UV-formuleringen? betere staving energievoordelen gewenst? training gewenst omtrent hotmelt/uv/plasma kost apparatuur?? Centexbel kan u hiermee helpen binnen Sustech 42

43 Contact Myriam Vanneste CENTEXBEL Technologiepark Zwijnaarde tel: 09/ gsm: 0473/ fax: 09/ mv@centexbel.be url: 43