Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Intercoat adhesion: How can intercoat adhesion be studied and what influences intercoat adhesion
KTH, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH).
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Coatings cover most objects in our daily lives. They can have functional properties such as protecting the coated material or esthetic properties to decorate and provide pleasant appearance. Coatings have historically dried by evaporation of solvents, but now, UV curing coatings are on the uprising. Acrylate functional groups on polymers, oligomers and monomers react through radical chain polymerization initiated by photoinitiators. Photoinitiators are molecules which forms radicals when irradiated with UV light.Coatings are often applied on multiple layers, each layer providing one function for the overall system. To function properly and have desired life time the layers must adhere to each other. The problem of intercoat adhesion has yet to find good techniques for analysis and explanation of what influences it. Many theories have been suggested and most likely many play a part in the overall adhesion.The master thesis project aim to investigate which properties that influences intercoat adhesion and how it can be studied. To relate properties of coatings to the intercoat adhesion one UV curing primer is set to use for all coating systems, and various topcoats have been produced with slight changes in formulation. The study can be divided into two parts; a pre-study and a main study. The pre-study follows up on a previous master thesis conducted at Sherwin-Williams AB. The pre-study has waterbased and waterbased UV-curable topcoats. The main study has UV curable topcoats. Properties which are studied in the main study are chemical backbone of the binder, functionality of monomers, influence of addition of wetting agents, defoamers, fillers and pigment, viscosity, density, pH, curing degree at depth, surface energy, surface tension, surface polarity and monomer to binder ratio.The pull-off method is the best method of analysis of intercoat adhesion today. A dolly is glued to a surface and then lifted, the force of lifting the dolly is measured. The method has one significant drawback; the break must be completely in the interphase of where the adhesion wishes to be analyzed. Throughout this study most interphase failures were between substrate and primer, resulting in no value for intercoat adhesion.No correlation was found between intercoat adhesion and chemical backbone of the binder, functionality of monomers, addition of wetting agents, defoamers, viscosity, pH, surface energy, surface tension or surface polarity. Lower intercoat adhesion was observed for coatings containing talc, calcium carbonate and titanium dioxide. Coating containing titanium dioxide showed insufficient curing above a coating thickness of 40 μm. The insufficient curing could be observed as wrinkles on the surface and liquid coating remaining in the coating interphase. Curing degree in depth of the topcoat is believed to be the main reason to decreased intercoat adhesion for the coating containing titanium dioxide. The insufficient curing could not be confirmed with infrared spectrometry. The reason why talc and calcium carbonate showed decreased intercoat adhesion is not known. Indications suggest that a lower monomer to binder ratio decrease intercoat adhesion, theories to explain this are the high viscosity and the low number of functional groups per volume. A higher number of functional groups per volume could increase the number of crosslinks formed between topcoat and primer.

Abstract [sv]

Färger finns överallt omkring oss. De kan ha funktionella egenskaper så som att skydda det målade materialet eller ge ett önskvärd utseende. Ett bord ska både tåla att få spillt kaffe på sig och se behagligt ut. Ofta appliceras färger i flera lager för att uppnå önskade egenskaper och utseende. Dessa färglager bör sitta bra i varandra för att inte avflagning ska uppstå. Hur bra färgskikten sitter i varandra kallas mellanskiktsvidhäftning. Mellanskiktsvidhäftning har varit en utmaning genom hela färgindustrins historia och ännu har inga entydiga förklaringar på vad som påverkar eller hur man ska mäta det uppkommit.Kommersiella färger har historiskt varit lösningsmedelsbaserade och torkat. Torkning innebär att flyktiga komponenter i färgen avgår genom att evaporera. I och med moderna försök att minska negativa effekter på miljön har vattenbaserade och helt lösningsmedelsfria färger utvecklats. De lösningsmedelfria färgerna torkar inte utan färgfilmen formas genom en kemisk reaktion initierad med hjälp av ultraviolett (UV) ljus. Ett tidigare examensarbete utfört på Sherwin-Williams AB undersökte mellanskiktsvidhäftningen för en UV härdande grund med vattenbaserade topplacker. Detta projekt är menat som en fortsättning på tidigare projekt men fokuserar huvudsakligen på UV härdande topplacker på en låst UV härdande grund. Syftet med studien är att undersöka hur olika egenskaper hos topplacker påverkar mellanskiktsvidhäftningen samt undersöka hur man kan studera mellanskiktsvidhäftning.Den främsta metoden för att undersöka mellanskiktsvidhäftning konstaterades vara dragprovsmätning, då övriga mätmetoder inte ger entydiga resultat. I dragprovningsmetoden limmas en metallknopp på en yta för att sedan dras av vinkelrätt från ytan och kraften som krävs mäts. Nackdelen med metoden är att för att kunna mäta specifikt mellanskiktvidhäftningen måste brottet ske i gränsskiktet mellan färgerna. Brottet uppstod framförallt mellan substrat och grundfärg under studien.Resultaten från studien kunde inte påvisa ett samband mellan den kemiska strukturen av bindemedlet, antalet funktionella grupper på monomer, tillsatser av vätmedel, skumdämpare, viskositet, densitet, pH, ytenergi, ytspänning, ytpolaritet samt krympning av filmen vid härdning. Resultaten indikerar att tillsats av talk, krita eller titandioxid minskar mellanskiktsvidhäftningen. Anledningen till att talk samt krita minskar mellanskiktsvidhäftningen kan ej förklaras. Titandioxiden påverkade uthärdningen av filmen vilket tros vara anledningen till den minskade mellanskiktsvidhäftningen. Det går att se en indikation att minskat förhållande av vikten monomerer mot vikten bindemedel i färgformuleringen minskade mellanskiktsvidhäftnigen. Detta tros bero på en minskad mängd funktionella akrylatgrupper per volym samt ökad viskositet. Förstudien som använde vattenbaserade och vattenbaserade UV härdande topplacker indikerade en försämrad mellanskiktsvidhäftning för rena vattenbaserade system på UV härdande primer.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 70
National Category
Chemical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-230693OAI: oai:DiVA.org:kth-230693DiVA, id: diva2:1218465
Available from: 2018-06-21 Created: 2018-06-14 Last updated: 2018-06-21Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1520 kB)13 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1520 kBChecksum SHA-512
59040cb7f072484fb8d267412c4d1a10927bb7bb0729c0b0ec054750a8046f3406a336fb670aa355eaa2f82eb6709e51ee3377a48ef6181e90abd8e5c003abe3
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH)
Chemical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 13 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 19 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf