De rol van epoxiverdunners bij het verbeteren van de stroming en egaliteit van coatings

Inzicht in epoxiverdunners en hun invloed op coatingviscositeit

Definitie en chemische samenstelling van epoxiverdunner

Epoxyverdunners werken als additieven met relatief kleine moleculen die harsen minder stroperig maken zonder de uithardingsprocessen te verstoren. Deze stoffen bevatten meestal reactieve groepen, voornamelijk epoxy of iets dat glycidylether heet, waardoor ze daadwerkelijk onderdeel kunnen worden van de polymeerstructuur wanneer alles uithardt. Enkelvoudige functionele varianten, zoals fenylglycidylether, zorgen meestal voor minder crosslinks tussen moleculen, waardoor materialen in het algemeen flexibeler worden. Daarentegen behouden dubbele functionele types zoals butaandiol-diglycidylether betere structurele integriteit, zelfs na viscositeitsaanpassing. Fabrikanten kiezen vaak tussen deze opties afhankelijk van of ze iets buigzaams nodig hebben of iets dat zijn sterkte behoudt, ondanks dat het in het begin makkelijker te bewerken is.

Hoe epoxyverdunner de viscositeit vermindert voor verbeterde toepassing

Wanneer verdunningsmiddelen in de mix terechtkomen, breken ze eigenlijk die lastige intermoleculaire krachten af die de epoxy-polymerketens bijeenhouden, wat de viscositeit aanzienlijk verlaagt - soms zelfs tot 60% volgens enkele studies van de Ciech Group uit 2019. Wat betekent dit in de praktijk? Nou, het maakt alles gemakkelijker te verwerken. Het materiaal spuit beter, verspreidt zich gelijkmatiger over oppervlakken en kan ook meer vulstoffen verwerken. Een analyse van thermische gegevens onthult nog een ander voordeel: deze additieven lijken de activeringsenergie die nodig is voor stroming te verlagen, ergens tussen 15 en 20 procent. Dat betekent dat coatings zich goed kunnen egaliseren, zelfs bij kamertemperatuur, zonder hun vaste stofgehalte te verliezen, iets waar producenten veel waarde aan hechten bij het nastreven van kwaliteitsnormen tijdens productieruns.

Reactieve versus niet-reactieve epoxyverdunningsmiddelen: belangrijke verschillen en toepassingen

Reactieve verdunners, waaronder allylglycidylether, nemen daadwerkelijk deel aan het vernettingsproces tijdens het uitharden, wat helpt om een hoge hardheid van ongeveer 85 Shore D te behouden en zorgt ervoor dat de afgewerkte film bestand is tegen chemicaliën. Aan de andere kant verlagen niet-reactieve varianten zoals benzylalcohol tijdelijk de viscositeit zonder deel te worden van de chemische structuur. Volgens onderzoek van Pascault uit 2010 kunnen deze niet-deelnemende additieven de filmsterkte met 12 tot 18 procent verlagen na volledig uitharden. Vanwege dit verschil in prestatie-eigenschappen kiezen de meeste professionals voor reactieve samenstellingen wanneer ze schilderingen nodig hebben die langdurige bescherming bieden voor constructies. De niet-reactieve varianten vinden hun toepassing in situaties waarin snel verwijderen of tijdelijke bescherming voldoende is voor de klus die op handen is.

De wetenschap achter stroming en egaliseren in epoxi-beschichtingen

Oppervlaktespanning en haar rol bij stroming en egaliseren van coatings

De manier waarop epoxycoatings zich uitspreiden en op oppervlakken neerslaan, wordt sterk beïnvloed door oppervlaktespanning. Bij het werken met systemen met een hoog vastengehalte zien we doorgaans oppervlaktespanningen tussen 30 en 40 millinewton per meter. Dit leidt vaak tot problemen zoals vervelende kraters en de gevreesde sinaasappelschilstructuur in de eindproducten. Het toevoegen van epoxiverdunners vermindert deze spanning met tussen de 10% en 20%, waardoor de coating beter hecht op het oppervlak waarop deze wordt aangebracht en een geheel gladde afwerking ontstaat. Er zijn twee hoofdtypen van deze verdunners die vermeldenswaardig zijn. Reactieve verdunners werken door tijdens het uitharden daadwerkelijk in de materiaalstructuur te binden en helpen zo de lastige interfacialle krachten in balans te brengen. Niet-reactieve varianten houden niet zo lang stand, maar doen hun werk desondanks door tijdelijk de moleculen te verbreken zodat deze zich goed kunnen uitspreiden.

Viscositeit en oppervlaktebewegelijkheid in balans brengen voor optimale egaliteit

Goed nivelleren vereist het juist beheersen van de viscositeit. Wanneer de viscositeit boven de 2000 centipoise komt, stroomt het materiaal gewoon niet meer goed. Maar als het onder de 500 cP zakt, is er een veel groter risico op zakproblemen. Epoxy-verdunners doen hier wonderen, door de viscositeit met 30 tot 50 procent te verlagen. Het mooie ervan is dat ze de vaste-stofinhoud helemaal niet beïnvloeden. Dat betekent dus betere oppervlaktebeweging in die cruciale eerste 5 tot 15 minuten voordat alles begint te gellen. Vorig jaar ondersteunde het Polymer Journal dit met onderzoek, waarin werd aangetoond hoe deze aanpassingen er echt in slagen de coating het eigen nivelleren te laten bevorderen. Dat is logisch voor iedereen die werkt met industriële hoogvaste coatings, waarbij een juiste applicatie zo belangrijk is.

Nivelleringsprestaties meten in hoogvaste epoxysystemen

Om te meten hoe goed materialen zich gelijkmaken tijdens de toepassing, vertrouwen experts uit de industrie meestal op standaardtests zoals hangtesten volgens ASTM D4402-standaarden of technieken met laserprofirometrie. Bij het bekijken van formules met een hoog vastestofgehalte (meer dan 70% vaste stof) kunnen die met het juiste gehalte aan verdunningsmiddel oppervlakken opleveren met een ruwheid lager dan 5 micrometer. Dat is eigenlijk ongeveer 60% beter dan wat we zien bij reguliere onverdunde systemen. Veldtests hebben ook iets interessants aangetoond: het toevoegen van tussen 8 en 12 procent epoxyverdunner vermindert de tijd die nodig is voor egaliseren met ongeveer 40% wanneer verticaal wordt aangebracht. Hierdoor zijn deze formules bijzonder geschikt voor het coatingen van onderdelen met complexe vormen waar een gelijkmatige bedekking van groot belang is.

Optimalisatie van de epoxyverdunningsconcentratie voor ideaal reologisch gedrag

Formuleringstechnici gebruiken doorgaans 5–15% epoxy-verdunner op gewichtsbasis om stroming en stabiliteit in balans te houden. Concentraties boven de 18% verminderen de crosslinkdichtheid en verlagen de hardheid met 2–3 Shore D-punten. Viscometrische gegevens tonen aan dat 10% reactieve verdunner de optimale vloeigrens (50–80 Pa) oplevert voor met een borstel aangebrachte coatings, terwijl meer dan 90% glansbehoud wordt behouden, wat zorgt voor zowel verwerkbaarheid als esthetische prestaties.

Verbetering van de gelijkmatigheid van de coating en het verminderen van oppervlakdefecten

Hoe epoxy-verdunner de oppervlaktespanning verandert om filmvorming te verbeteren

Het toevoegen van epoxy-verdunners verlaagt de oppervlaktespanning ongeveer 22 tot wel 38 procent vergeleken met pure harsen, volgens onderzoek van Pan en collega's uit 2025. Dit helpt het materiaal beter en gelijkmatiger over oppervlakken te verspreiden en creëert betere binding aan grensvlakken. Als we het hebben over veranderingen in oppervlakte-energie, gebeurt er het volgende: het voorkomt die vervelende situaties waarbij de coating zich van het substraat terugtrekt, wat leidt tot een veel schonere filmvorming over het geheel genomen. Voor reactieve typen zoals glycidylethers worden deze stoffen daadwerkelijk onderdeel van het polymeernetwerk zelf. Ze geven het oppervlak meer bewegingsvrijheid tijdens het uithardingsproces, wat resulteert in gladde afwerkingen in vergelijking met de niet-reactieve varianten. De meeste fabrikanten geven de voorkeur aan deze aanpak, omdat deze consistente goede resultaten oplevert zonder het gedoe dat gepaard gaat met traditionele methoden.

Het minimaliseren van sinaasappelhuid, kratering en andere oppervlaktefouten

Een juiste verdunningsmiddelgebruik vermindert veelvoorkomende applicatiefouten:

• Oranje schil : Het voorkomen daalt van 35% naar <5% bij spuitapplicaties
• Kratering : Wordt voorkomen wanneer het gehalte aan verdunningsmiddel 12% van het gewicht overschrijdt
• Visoogjes : Worden onderdrukt door een gestabiliseerde oppervlaktespanning

Het behouden van Newtoniaanse stromingseigenschappen tijdens het verdampen van het oplosmiddel is essentieel voor een consistente reductie van fouten over verschillende applicatiemethoden.

Afwegingen tussen verdunningsrendement en integriteit van de geharde film

Hoewel hoge verdunningsmiddelniveaus (18–25%) de stroming verbeteren, kan de vernettingsdichtheid met tot 40% afnemen in amine-geharde systemen. Om dit tegen te gaan, gebruiken formuleringsdeskundigen strategieën zoals:

1. Het mengen van reactieve en niet-reactieve verdunningsmiddelen in een verhouding van 3:1
2. Het gebruik van versnelde vulmiddelen om een verlengde potlevensduur te beheren
3. Nanosilica toevoegen om de mechanische eigenschappen te herstellen

Het ideale evenwicht ontstaat doorgaans bij 15–18% verdunningsgehalte, waarbij meer dan 90% van de hardheid van het basispoxy hout behouden blijft, terwijl een oppervlakteruwheid van minder dan 5 μm wordt bereikt.

Verbetering van bevochtigbaarheid en hechting op uitdagende ondergronden

De rol van epoxyverdunners bij het verbeteren van de bevochtigbaarheid en hechting van ondergronden

Door de oppervlaktespanning aan de interface te verlagen, verbeteren epoxyverdunners de bevochtigbaarheid op ondergronden met lage oppervlaktespanning zoals polyethyleen en poedercoated metalen. Geoptimaliseerde samenstellingen bereiken contacthoeken onder de 35°, wat zorgt voor een uniforme bedekking. Recente studies naar de integratie van fosfaatmethacrylaatmonomeren tonen aan dat de mechanische verankering op poreuze beton en verweerde staaloppervlakken wordt verbeterd, waardoor de hechting met 18–22% toeneemt.

Bevorderen van interfaciale contactvorming op ondergronden met lage oppervlaktespanning en moeilijk te verbinden oppervlakken

Wanneer epoxy een lagere viscositeit heeft, kan het daadwerkelijk in die kleine scheurtjes doordringen die minder dan 5 micrometer diep zijn en zich een weg banen rond ruwe plekken op oppervlakken. Dit is vooral belangrijk bij het hechten aan materialen die zijn behandeld met fluorpolymers of samengestelde oppervlakken die beschadigd zijn door UV-straling. Normale epoxyharsen hechten in zulke situaties aanzienlijk minder goed, waarbij de hechting ongeveer 30 tot 40 procent lager ligt. Het mengen van reactieve verdunners met silaan-koppelingsmiddelen versterkt dit effect nog verder. Deze combinaties creëren sterke chemische bindingen met materialen die veel hydroxylgroepen bevatten, zoals glasoppervlakken en geanodiseerd aluminium. Het resultaat? Veel betere hechteigenschappen over het algemeen.

Balanceren van hechtgewinst en chemische bestandigheid in het eindcoating

Oplosmiddelen helpen zeker bij de hechtingseigenschappen, maar wanneer we ongeveer 12% overschrijden, worden de zaken complexer. De vernettingsdichtheid neemt af, wat betekent dat het materiaal minder bestand is tegen oplosmiddelen. Wat experts op het gebied van oppervlakte-technologie hebben uitgevogeld, is hoe men dat perfecte evenwicht vindt waarbij ongeveer 95% van de oorspronkelijke hechtingssterkte behouden blijft, terwijl men toch een goede bestandheid tegen zuren en diverse brandstoffen behoudt. De meeste fabrikanten volgen industrienormen die MEK dubbele wrijvingstests als een belangrijke maatstaf beschouwen. Men wil over het algemeen niet meer dan een 5% afname zien ten opzichte van wat haalbaar is met onverdunde systemen. Deze aanpak zorgt ervoor dat producten voldoende duurzaam zijn voor hun beoogde toepassingen, zonder de binding tussen oppervlakken te verzwakken.

Prestatiebeperkingen en praktische overwegingen van epoxyverdunners

Invloed op vernettingsdichtheid, hardheid en mechanische eigenschappen

De hoeveelheid oplosmiddel die wordt gebruikt, heeft echt invloed op hoe goed de eindfilm presteert na het uitharden. Als we kijken naar reactieve oplosmiddelen, dan helpen deze de viscositeit te verlagen met tussen de 15 en 35 procent, volgens Parker en collega's uit 2022. Er zit echter een addertje onder het gras, aangezien dezelfde oplosmiddelen de crosslinkdichtheid met wel 30 procent kunnen verlagen. Wat betekent dit in de praktijk? Het leidt tot films die niet zo hard zijn wanneer getest op de potloodschaal van 2H tot zelfs HB, en het materiaal wordt daardoor ook algemeen minder stijf. Aan de andere kant verstoren niet-reactieve varianten deze cruciale crosslinks niet, maar hebben zij hun eigen problemen. Deze vereisen meestal veel grotere hoeveelheden, ongeveer 20 tot 40 procent, wat leidt tot meer krimp en een uiteindelijk brosser materiaal na volledig uitharden. Vanwege deze nadelen zien producenten zich vaak beperkt in het gebruik van deze oplosmiddelen in toepassingen waar het prestatievermogen van groot belang is.

VOC-emissies en regelgevende uitdagingen met niet-reactieve verdunners

Rond de helft tot driekwart van de vluchtige organische stofemissies uit coatings komt van niet-reactieve verdunners, wat heeft geleid tot het strikte volgen van regels zoals de EPA's Architectural Coatings Regulation zoals opgenomen in 40 CFR Part 59. Recente wijzigingen in de EU REACH-richtlijnen van 2023 stellen momenteel een plafond van maximaal 8% aromatische verdunners in industriële grondverf. Geconfronteerd met deze beperkingen, kiezen steeds meer fabrikanten voor plantaardige alternatieven. Geproduceerde derivaten van lijnzaadolie onderscheiden zich onder deze alternatieven en verminderen de VOC-niveaus met ongeveer veertig procent vergeleken met traditionele producten. Echter, er zit ook een nadeel aan deze milieuvriendelijke oplossingen, aangezien deze over het algemeen twaalf tot vijftien procent langer nodig hebben om volledig te drogen, wat de productieplanningen wereldwijd beïnvloedt.

Strategieën om prestatieverliezen tijdens de formulatieontwerp te beperken

Om de prestaties te behouden en tegelijk beperkingen aan te pakken, gebruiken formuleringsdeskundigen drie belangrijke strategieën:

1. Reactive verdunningsmiddelen mengen : Het combineren van mono-functionele (10–12%) met trifunctionele verdunningsmiddelen (5–7%) vermindert de viscositeit terwijl het vernettingsverlies wordt geminimaliseerd
2. Hybride katalysatorsystemen : Octoatzinkversnellers neutraliseren de vulvertraging veroorzaakt door hydroxylrijke verdunningsmiddelen
3. Integratie van nano-additieven : Het toevoegen van 0,5–1,0% nanosilica herstelt 85–90% van het verloren gegaan hardheid in systemen met hoge verdunningsmiddelenconcentratie

Deze aanpakken maken viscositeitsverlagingen tot 18% mogelijk, terwijl het verlies aan treksterkte onder de 25% blijft ten opzichte van onverdunde referenties, waardoor high-performance, conformerende formules mogelijk worden.

FAQ Sectie

Wat zijn epoxyverdunningsmiddelen?

Epoxyverdunningsmiddelen zijn additieven die de viscositeit van epoxyharsen verlagen, waardoor ze makkelijker te verwerken zijn zonder in te grijpen op hun vulproces.

Hoe beïnvloeden epoxiverdunners de viscositeit van coatings?

Epoxiverdunners verlagen de viscositeit van coatings door de afbreeking van intermoleculaire krachten in polymeerketens, waardoor een betere applicatie en verspreiding van het materiaal mogelijk is.

Wat is het verschil tussen reactieve en niet-reactieve verdunners?

Reactieve verdunners nemen deel aan het vulproces en worden onderdeel van de polymeerstructuur, waardoor de hardheid en chemische bestendigheid behouden blijven. Niet-reactieve verdunners verlagen de viscositeit tijdelijk zonder onderdeel te worden van de chemische structuur.

Hoe worden epoxiverdunners gebruikt om de hechting op het substraat te verbeteren?

Epoxiverdunners verbeteren de hechting op het substraat door de oppervlaktespanning te verlagen, waardoor een betere bevochtiging op uitdagende oppervlakken mogelijk is en het interfaciale contact wordt bevorderd.