De chemische samenstelling van elektroforetische coating is de fundamentele factor die de filmvormende prestaties, stabiliteit en coatingeffect bepaalt. Het gebruikt hars als raamwerk, aangevuld met pigmenten, additieven en water om een composietsysteem te vormen dat in staat is tot elektro-gecontroleerde afzetting. Het begrijpen van de kenmerken en synergetische effecten van deze componenten helpt bij het begrijpen van de regels bij het formuleringsontwerp en de toepassing van elektroforetische coatings, en biedt ook een wetenschappelijke basis voor kwaliteitscontrole en procesoptimalisatie.
Hars is de kernfilm-vormende substantie van elektroforetische coatings, waarbij gewoonlijk epoxyhars, acrylhars, polyurethaanhars of gemodificeerde varianten daarvan worden gebruikt. Ze bepalen de mechanische sterkte, corrosieweerstand, hechting en weersbestendigheid van de coatingfilm. In op water-gebaseerde elektroforetische coatings is de hars meestal een polymeer dat carboxyl- of aminegroepen bevat, dat door een neutralisatiemiddel wordt omgezet in water-oplosbare of in water-dispergeerbare zouten, waardoor geladen deeltjes worden gevormd onder invloed van een elektrisch veld en naar het werkstukoppervlak migreren om te worden afgezet. Het molecuulgewicht en de functionele groepsverdeling van de hars beïnvloeden de flexibiliteit, verknopingsdichtheid en corrosieweerstand van de coatingfilm. Combinaties van verschillende soorten harsen kunnen de hardheid en taaiheid in evenwicht brengen en zich aanpassen aan verschillende werkomstandigheden.
Pigmenten spelen een cruciale rol in elektroforetische coatings en zorgen voor kleur, dekking en functionele verbetering. Anorganische pigmenten, zoals titaniumdioxide, bieden een hoge dekkracht en weerbestendigheid, terwijl fosfaatpigmenten ook corrosiebescherming bieden. Organische pigmenten bieden een rijke verscheidenheid aan kleuren, maar vereisen een hoge dispersie en stabiliteit. Pigmentdeeltjes moeten gelijkmatig in de coatingoplossing worden gedispergeerd; anders vormen ze tijdens de elektroforese kleurvlekken of een ongelijkmatige afzetting. Om de dispersiestabiliteit te verbeteren, worden pigmenten vaak gebruikt in combinatie met dispergeermiddelen, en worden maalprocessen toegepast om de deeltjesgrootte binnen een geschikt bereik te regelen (voorbeeldgegevens: D50 ligt voor de meeste systemen tussen submicron en enkele micrometers), waardoor een soepele deeltjesmigratie tijdens elektroforese wordt gegarandeerd.
Additieven zijn essentieel voor het verfijnen-van de prestaties van elektroforetische coatings; ze zijn divers en complementair in functie. Neutralisatiemiddelen zetten het zuur of de alkaliteit van de hars om in een ionische vorm die stabiel in water kan voorkomen, waardoor de pH en de geleidbaarheid van de emulsie rechtstreeks worden beïnvloed. Oppervlakteactieve stoffen verminderen de grensvlakspanning, waardoor de compatibiliteit en dispersie van de hars en pigmenten worden verbeterd. Ontschuimers onderdrukken luchtbellen die ontstaan tijdens de productie en toepassing, waardoor gaatjes in de film worden voorkomen. Egaliseermiddelen helpen het verffilmoppervlak glad te maken en defecten zoals sinaasappelschil te verminderen. Geleidende middelen, corrosieremmers en verdikkingsmiddelen optimaliseren respectievelijk de respons op het elektrische veld, verbeteren de corrosieweerstand en passen de viscositeit aan. Het type en de hoeveelheid additieven moeten nauwkeurig worden afgestemd op het harssysteem en de toepassingsomstandigheden; anders kan het gemakkelijk emulsie-instabiliteit of een afname van de verffilmprestaties veroorzaken.
Water is de continue fase in elektroforetische verfsystemen op waterbasis, verantwoordelijk voor het oplossen en neutraliseren van producten, het overbrengen van ionen en het aanpassen van de viscositeit. Er zijn strenge waterkwaliteitseisen nodig; het water moet een lage geleidbaarheid hebben en vrij zijn van schadelijke metaalionen of organisch materiaal om verstoring van het elektroforetisch gedrag en de kwaliteit van de verffilm te voorkomen. Sommige systemen kunnen ook een kleine hoeveelheid co{2}}oplosmiddel toevoegen om de verdampingssnelheid en het film-aanpassingsvermogen van de filmvormende omgeving aan te passen, maar de hoeveelheid moet worden gecontroleerd om de milieuvriendelijkheid en lage VOS-eigenschappen te behouden.
In twee-componenten of zelf-vernettende elektroforetische verven worden verknopingsmiddelen of uithardingskatalysatoren toegevoegd. Na elektroforetische afzetting reageren deze met warmte of bij kamertemperatuur om een stabiel netwerk tussen moleculaire harsketens te vormen, waardoor de hardheid, chemische weerstand en duurzaamheid van de film worden verbeterd. De reactiviteit van deze componenten moet afgestemd zijn op het bakproces; anders kan onvoldoende verknoping of excessieve verbrossing optreden.
De chemische samenstelling van elektroforetische verf bestaat uit film-vormende hars, functionele pigmenten, verschillende additieven en een waterfasemedium. Onder invloed van een elektrisch veld werken deze componenten synergetisch om de dispersie-, migratie- en filmvormingsprocessen te voltooien. De hars vormt de structurele en prestatiebasis, de pigmenten zorgen voor kleur en bescherming, de additieven regelen nauwkeurig het procesvenster en de kwaliteit van het eindproduct, en de waterfase zorgt voor milieuvriendelijkheid en verwerkbaarheid. Alleen als de verhoudingen van elke component geschikt zijn en hun compatibiliteit goed is, kan een stabiele en betrouwbare elektroforetische verf worden geproduceerd, die hoogwaardige grondstoffen levert voor een efficiënte en uniforme coating.
