W ciągu ostatnich kilku dekad starano się ograniczyć ilość rozpuszczalników uwalnianych do atmosfery. Nazywa się je LZO (lotnymi związkami organicznymi) i w praktyce obejmują one wszystkie używane przez nas rozpuszczalniki z wyjątkiem acetonu, który charakteryzuje się bardzo niską reaktywnością fotochemiczną i został wyłączony z listy rozpuszczalników LZO.
A co, gdybyśmy mogli całkowicie wyeliminować rozpuszczalniki i nadal uzyskać dobre efekty ochronne i dekoracyjne przy minimalnym wysiłku?
Byłoby wspaniale – i możemy to zrobić. Technologia, która to umożliwia, nazywa się utwardzaniem promieniami UV. Jest ona stosowana od lat 70. XX wieku do wszelkiego rodzaju materiałów, w tym metalu, plastiku, szkła, papieru i, coraz częściej, drewna.
Powłoki utwardzane promieniowaniem UV utwardzają się pod wpływem promieniowania ultrafioletowego w zakresie nanometrów lub tuż poniżej światła widzialnego. Ich zalety to znaczna redukcja lub całkowita eliminacja lotnych związków organicznych (LZO), mniej odpadów, mniejsze zapotrzebowanie na powierzchnię, natychmiastowe przenoszenie i układanie w stosy (eliminując potrzebę stosowania suszarek), niższe koszty pracy oraz szybsza produkcja.
Dwiema istotnymi wadami są wysoki koszt początkowy sprzętu i trudności w wykończeniu złożonych obiektów trójwymiarowych. Dlatego utwardzanie UV jest zazwyczaj dostępne tylko dla większych zakładów produkujących stosunkowo płaskie obiekty, takie jak drzwi, panele, podłogi, listwy wykończeniowe i elementy gotowe do montażu.
Najłatwiejszym sposobem zrozumienia powłok utwardzanych promieniowaniem UV jest porównanie ich z popularnymi powłokami katalizowanymi, które prawdopodobnie są Państwu znane. Podobnie jak w przypadku powłok katalizowanych, powłoki utwardzane promieniowaniem UV zawierają żywicę nadającą grubość, rozpuszczalnik lub substytut rozcieńczalnika, katalizator inicjujący sieciowanie i utwardzanie oraz dodatki, takie jak środki matujące, które nadają im specjalne właściwości.
Stosuje się szereg żywic podstawowych, w tym pochodne epoksydu, uretanu, akrylu i poliestru.
We wszystkich przypadkach żywice te utwardzają się bardzo twardo i są odporne na rozpuszczalniki i zarysowania, podobnie jak lakiery katalizowane (konwersyjne). Utrudnia to niewidoczną naprawę w przypadku uszkodzenia utwardzonej powłoki.
Lakiery utwardzane promieniami UV mogą być w 100% stałe w postaci ciekłej. Oznacza to, że grubość warstwy osadzonej na drewnie jest taka sama jak grubość utwardzonej powłoki. Nie ma nic, co mogłoby odparować. Jednak żywica pierwotna jest zbyt gęsta, aby można ją było łatwo nakładać. Dlatego producenci dodają mniejsze cząsteczki reaktywne, aby zmniejszyć lepkość. W przeciwieństwie do rozpuszczalników, które odparowują, te dodane cząsteczki sieciują się z większymi cząsteczkami żywicy, tworząc powłokę.
Rozpuszczalniki lub wodę można również dodać jako rozcieńczalniki, gdy wymagana jest cieńsza warstwa, na przykład w przypadku warstwy uszczelniającej. Zazwyczaj jednak nie są one potrzebne do nadania wykończenia natryskowego. Po dodaniu rozpuszczalników lub wody należy je pozostawić do odparowania (w piecu) przed rozpoczęciem utwardzania promieniowaniem UV.
Katalizator
W przeciwieństwie do lakieru katalizowanego, którego utwardzanie rozpoczyna się po dodaniu katalizatora, katalizator w lakierze utwardzanym promieniowaniem UV, zwany „fotoinicjatorem”, nie działa, dopóki nie zostanie wystawiony na działanie energii promieniowania UV. Następnie rozpoczyna szybką reakcję łańcuchową, która łączy wszystkie cząsteczki powłoki, tworząc film.
To właśnie ten proces sprawia, że lakiery utwardzane promieniami UV są tak wyjątkowe. Lakier praktycznie nie ma okresu przydatności do użycia ani okresu przydatności do użycia. Pozostaje w stanie ciekłym do momentu wystawienia na działanie promieni UV. Następnie całkowicie utwardza się w ciągu kilku sekund. Należy pamiętać, że światło słoneczne może przyspieszyć utwardzanie, dlatego ważne jest, aby unikać tego typu ekspozycji.
Łatwiej byłoby wyobrazić sobie katalizator powłok UV jako dwie części niż jedną. Fotoinicjator jest już zawarty w powłoce – stanowi około 5% cieczy – i jest energia światła UV, która go uruchamia. Bez obu tych elementów nic się nie dzieje.
Ta unikalna cecha umożliwia odzyskanie nadmiaru lakieru poza zasięgiem promieniowania UV i ponowne wykorzystanie powłoki. Dzięki temu odpady można niemal całkowicie wyeliminować.
Tradycyjne światło UV to żarówka rtęciowa z eliptycznym reflektorem, który zbiera i kieruje światło na element. Celem jest skupienie światła w celu uzyskania maksymalnego efektu aktywacji fotoinicjatora.
W ciągu ostatniej dekady diody LED (diody elektroluminescencyjne) zaczęły zastępować tradycyjne żarówki, ponieważ zużywają mniej prądu, działają znacznie dłużej, nie nagrzewają się i mają wąski zakres długości fali, dzięki czemu nie wytwarzają tak dużo ciepła, które mogłoby być problematyczne. Ciepło to może powodować upłynnianie żywic w drewnie, na przykład w sośnie, a ciepło to musi zostać odprowadzone.
Proces utwardzania jest jednak taki sam. Wszystko odbywa się „w linii wzroku”. Lakier utwardza się tylko wtedy, gdy światło UV pada na niego z określonej odległości. Obszary zacienione lub poza zasięgiem światła nie utwardzają się. Jest to istotne ograniczenie utwardzania UV w chwili obecnej.
Aby utwardzić powłokę na dowolnym złożonym obiekcie, nawet tak płaskim jak listwa profilowana, lampy muszą być rozmieszczone tak, aby padały na każdą powierzchnię w tej samej, stałej odległości, zgodnie z recepturą powłoki. Właśnie dlatego płaskie obiekty stanowią zdecydowaną większość projektów powlekanych powłoką utwardzaną promieniami UV.
Dwa najpopularniejsze rozwiązania do nakładania i utwardzania powłok UV to linia płaska i komora.
W przypadku linii płaskiej, płaskie lub prawie płaskie obiekty przesuwają się w dół przenośnika pod natryskiem lub wałkiem albo przez komorę próżniową, następnie przez piec, jeśli to konieczne, w celu usunięcia rozpuszczalników lub wody, a na końcu pod szeregiem lamp UV, aby doprowadzić do utwardzenia. Obiekty można następnie natychmiast układać w stosy.
W komorach obiekty są zazwyczaj zawieszane i przemieszczane wzdłuż przenośnika w tych samych etapach. Komora umożliwia jednoczesne wykończenie wszystkich boków oraz wykańczanie nieskomplikowanych, trójwymiarowych obiektów.
Inną możliwością jest użycie robota do obracania obiektu przed lampami UV lub trzymanie lampy UV i przesuwanie obiektu wokół niej.
Dostawcy odgrywają kluczową rolę
W przypadku powłok i urządzeń utwardzanych promieniowaniem UV współpraca z dostawcami jest jeszcze ważniejsza niż w przypadku lakierów katalizowanych. Głównym powodem jest liczba zmiennych, które należy skoordynować. Należą do nich długość fali żarówek lub diod LED i ich odległość od obiektów, skład powłoki oraz prędkość linii produkcyjnej (jeśli używana jest linia wykończeniowa).
Czas publikacji: 23-04-2023
