Autor: Lawrence (Larry) Van Iseghem jest prezesem/dyrektorem generalnym Van Technologies, Inc.
W trakcie międzynarodowej współpracy z klientami przemysłowymi odpowiedzieliśmy na niesamowitą liczbę pytań i dostarczyliśmy wiele rozwiązań związanych z powłokami utwardzanymi promieniami UV. Poniżej znajdują się niektóre z najczęściej zadawanych pytań, a towarzyszące im odpowiedzi mogą dostarczyć przydatnych informacji.
1. Czym są powłoki utwardzane promieniami UV?
W branży wykańczania drewna istnieją trzy główne typy powłok utwardzanych promieniami UV.
Powłoki w 100% aktywne (czasami określane jako 100% substancji stałych) utwardzane promieniowaniem UV to ciekłe kompozycje chemiczne, które nie zawierają rozpuszczalnika ani wody. Po nałożeniu powłoka jest natychmiast poddawana działaniu energii UV, bez konieczności suszenia lub odparowywania przed utwardzeniem. Naniesiona kompozycja powłokowa reaguje, tworząc stałą warstwę powierzchniową w procesie reaktywnym opisanym i odpowiednio nazwanym fotopolimeryzacją. Ponieważ przed utwardzeniem nie jest konieczne odparowanie, proces aplikacji i utwardzania jest niezwykle wydajny i opłacalny.
Wodorozcieńczalne lub rozpuszczalnikowe powłoki hybrydowe, utwardzane promieniowaniem UV oczywiście zawierają wodę lub rozpuszczalnik w celu zmniejszenia zawartości substancji czynnej (lub substancji stałych). To zmniejszenie zawartości substancji stałych pozwala na większą łatwość kontrolowania grubości nałożonej mokrej powłoki i/lub kontrolowania lepkości powłoki. W użyciu te powłoki UV są nakładane na powierzchnie drewniane różnymi metodami i muszą zostać całkowicie wysuszone przed utwardzeniem UV.
Powłoki proszkowe utwardzane promieniowaniem UV są również w 100% stałymi kompozycjami i zazwyczaj są nakładane na podłoża przewodzące poprzez przyciąganie elektrostatyczne. Po nałożeniu podłoże jest podgrzewane w celu stopienia proszku, który wypływa, tworząc warstwę powierzchniową. Powlekane podłoże można następnie natychmiast wystawić na działanie energii UV, aby ułatwić utwardzanie. Powstała folia powierzchniowa nie jest już odkształcalna pod wpływem ciepła ani wrażliwa.
Dostępne są warianty tych powłok utwardzanych promieniowaniem UV, które zawierają mechanizm wtórnego utwardzania (aktywowany ciepłem, reagujący na wilgoć itp.), który może zapewnić utwardzanie w obszarach powierzchni, które nie są wystawione na działanie energii UV. Powłoki te powszechnie określa się mianem powłok podwójnie utwardzalnych.
Niezależnie od rodzaju użytej powłoki utwardzanej promieniami UV, ostateczne wykończenie powierzchni lub warstwa zapewnia wyjątkową jakość, trwałość i właściwości wytrzymałościowe.
2. Jak dobrze powłoki utwardzane promieniowaniem UV przylegają do różnych gatunków drewna, w tym gatunków drewna oleistego?
Powłoki utwardzane promieniowaniem UV wykazują doskonałą przyczepność do większości gatunków drewna. Ważne jest, aby upewnić się, że istnieją wystarczające warunki utwardzania, aby zapewnić pełne utwardzenie i odpowiednią przyczepność do podłoża.
Istnieją pewne gatunki, które z natury są bardzo tłuste i mogą wymagać zastosowania podkładu zwiększającego przyczepność, czyli „warstwy wiążącej”. Firma Van Technologies przeprowadziła znaczne badania i prace rozwojowe nad przyczepnością powłok utwardzanych promieniami UV do tych gatunków drewna. Najnowsze osiągnięcia obejmują pojedynczy uszczelniacz utwardzany promieniami UV, który zapobiega zakłócaniu przez oleje, soki i smołę przyczepności powłoki nawierzchniowej utwardzanej promieniami UV.
Alternatywnie olej znajdujący się na powierzchni drewna można usunąć tuż przed nałożeniem powłoki poprzez przetarcie acetonem lub innym odpowiednim rozpuszczalnikiem. Niestrzępiącą się, chłonną szmatkę najpierw zwilża się rozpuszczalnikiem, a następnie przeciera powierzchnię drewna. Powierzchnię pozostawia się do wyschnięcia, po czym można nałożyć powłokę utwardzaną promieniami UV. Usunięcie oleju powierzchniowego i innych zanieczyszczeń sprzyja późniejszej przyczepności nałożonej powłoki do powierzchni drewna.
3. Jakiego rodzaju plamy można stosować z powłokami UV?
Każdą z opisanych tutaj plam można skutecznie uszczelnić i pokryć nawierzchniowo systemami proszkowymi w 100% utwardzalnymi promieniami UV, utwardzalnymi promieniami UV o zmniejszonej zawartości rozpuszczalników, wodorozcieńczalnymi promieniami UV lub utwardzalnymi promieniami UV. Dlatego istnieje wiele możliwych kombinacji, dzięki którym większość bejc dostępnych na rynku będzie odpowiednia dla dowolnej powłoki utwardzanej promieniami UV. Istnieją jednak pewne kwestie, na które warto zwrócić uwagę, aby zapewnić zgodność z wysokiej jakości wykończeniem powierzchni drewna.
Plamy wodorozcieńczalne i plamy wodorozcieńczalne utwardzane promieniami UV:Podczas nakładania w 100% utwardzalnych promieniowaniem UV, utwardzanych promieniowaniem UV lub utwardzanych promieniowaniem UV proszkowych uszczelniaczy/powłok nawierzchniowych na plamy wodorozcieńczalne, istotne jest, aby bejca była całkowicie sucha, aby zapobiec defektom w jednorodności powłoki, w tym skórce pomarańczowej, rybim oczom i kraterom , gromadzenie się i kałuże. Wady takie powstają na skutek niskiego napięcia powierzchniowego nałożonych powłok w porównaniu z wysokim resztkowym napięciem powierzchniowym wody pochodzącej z nałożonej bejcy.
Jednak nałożenie powłoki wodorozcieńczalnej utwardzanej promieniowaniem UV jest ogólnie bardziej wyrozumiałe. Nałożona bejca może wykazywać wilgoć bez negatywnych skutków w przypadku użycia niektórych wodorozcieńczalnych uszczelniaczy/powłok nawierzchniowych utwardzanych promieniami UV. Wilgoć resztkowa lub woda z bejcy będzie łatwo dyfundować przez nałożony wodorozcieńczalny uszczelniacz/powłokę nawierzchniową UV podczas procesu suszenia. Jednakże zdecydowanie zaleca się przetestowanie dowolnej kombinacji bejcy i uszczelniacza/powłoki nawierzchniowej na reprezentatywnej próbce testowej przed przystąpieniem do wykończenia powierzchni.
Plamy na bazie oleju i rozpuszczalnika:Chociaż może istnieć system, który można zastosować na niedostatecznie wyschnięte plamy na bazie oleju lub rozpuszczalnika, zazwyczaj konieczne i wysoce zalecane jest całkowite wysuszenie tych plam przed nałożeniem jakiegokolwiek uszczelniacza/powłoki nawierzchniowej. Wolno schnące plamy tego typu mogą wymagać od 24 do 48 godzin (lub dłużej), aby osiągnąć pełne wyschnięcie. Ponownie zaleca się przetestowanie systemu na reprezentatywnej powierzchni drewnianej.
Plamy w 100% utwardzalne promieniami UV:Ogólnie rzecz biorąc, powłoki w 100% utwardzalne promieniami UV wykazują po całkowitym utwardzeniu wysoką odporność chemiczną i wodoodporną. Odporność ta utrudnia dobre przyleganie później nakładanych powłok, jeśli leżąca pod nimi powierzchnia utwardzana promieniami UV nie zostanie odpowiednio przetarta, aby umożliwić mechaniczne połączenie. Chociaż oferowane są bejce w 100% utwardzalne promieniami UV, które zostały zaprojektowane tak, aby były podatne na później nakładane powłoki, większość bejc w 100% utwardzalnych promieniami UV wymaga przetarcia lub częściowego utwardzenia (określanego jako etap „B” lub utwardzanie z nierównościami), aby poprawić przyczepność międzywarstwową. Stopień „B” skutkuje pozostawieniem resztek miejsc reaktywnych w warstwie bejcy, które będą reagować z nałożoną powłoką utwardzaną promieniami UV, gdy zostanie ona poddana warunkom pełnego utwardzenia. Stopień „B” pozwala również na łagodne ścieranie w celu usunięcia lub usunięcia wszelkich wzniesień, które mogą wystąpić w wyniku nałożenia bejcy. Gładkie nałożenie powłoki uszczelniającej lub nawierzchniowej zapewni doskonałą przyczepność międzywarstwową.
Kolejnym problemem związanym z plamami w 100% utwardzalnymi promieniami UV są ciemniejsze kolory. Mocno zabarwione bejce (i ogólnie powłoki pigmentowane) działają lepiej, gdy stosuje się lampy UV, które dostarczają energię bliższą spektrum światła widzialnego. Konwencjonalne lampy UV domieszkowane galem w połączeniu ze standardowymi lampami rtęciowymi są doskonałym wyborem. Lampy UV LED emitujące długość fali 395 nm i/lub 405 nm sprawdzają się lepiej w przypadku systemów pigmentowych w porównaniu z matrycami o długości fali 365 nm i 385 nm. Ponadto systemy lamp UV, które zapewniają większą moc UV (mW/cm2) i gęstość energii (mJ/cm2) sprzyjają lepszemu utwardzaniu poprzez nałożoną bejcę lub pigmentowaną warstwę powłoki.
Na koniec, podobnie jak w przypadku innych systemów bejc wymienionych powyżej, zaleca się przetestowanie przed rozpoczęciem pracy z powierzchnią, która ma być bejcowana i wykończona. Upewnij się przed leczeniem!
4. Jaka jest maksymalna/minimalna grubość powłoki dla powłok 100% UV?
Farby proszkowe utwardzane promieniami UV są technicznie powłokami w 100% utwardzalnymi promieniami UV, a ich nałożona grubość jest ograniczona przez elektrostatyczne siły przyciągania, które wiążą proszek z wykańczaną powierzchnią. Najlepiej zasięgnąć porady producenta farb proszkowych UV.
W przypadku ciekłych powłok w 100% utwardzanych promieniowaniem UV, grubość nałożonej mokrej powłoki będzie dawać w przybliżeniu taką samą grubość suchej powłoki po utwardzeniu UV. Pewien skurcz jest nieunikniony, ale zwykle ma minimalne konsekwencje. Istnieją jednak zastosowania wysoce techniczne, które wymagają bardzo wąskich lub wąskich tolerancji grubości folii. W takich okolicznościach można przeprowadzić bezpośredni pomiar utwardzonej warstwy, aby porównać grubość mokrej i suchej warstwy.
Ostateczna grubość utwardzenia, jaką można osiągnąć, będzie zależała od składu chemicznego powłoki utwardzanej promieniami UV i jej składu. Dostępne są systemy zaprojektowane tak, aby zapewniać bardzo cienkie warstwy o grubości od 0,2 milicala do 0,5 milicala (5 µm do 15 µm) i inne, które mogą zapewnić grubość przekraczającą 0,5 cala (12 mm). Zazwyczaj powłoki utwardzane promieniami UV, które mają dużą gęstość usieciowania, takie jak niektóre preparaty akrylanu uretanu, nie są w stanie uzyskać powłoki o dużej grubości w pojedynczej nałożonej warstwie. Stopień skurczu po utwardzeniu spowoduje poważne pękanie grubo nałożonej powłoki. Wysoką grubość powłoki lub wykończenia nadal można osiągnąć stosując powłoki utwardzane promieniami UV o dużej gęstości usieciowania, nakładając wiele cienkich warstw i szlifując i/lub etapując „B” pomiędzy każdą warstwą, aby poprawić przyczepność międzywarstwową.
Reaktywny mechanizm utwardzania większości powłok utwardzanych promieniowaniem UV nazywany jest „inicjowanym wolnymi rodnikami”. Ten reaktywny mechanizm utwardzania jest podatny na działanie tlenu z powietrza, który spowalnia lub hamuje szybkość utwardzania. To spowolnienie często określa się jako inhibicję tlenu i jest najważniejsze przy próbie uzyskania bardzo cienkiej warstwy. W przypadku cienkich folii pole powierzchni w stosunku do całkowitej objętości nałożonej powłoki jest stosunkowo duże w porównaniu z grubościami grubych warstw. Dlatego cienkie warstwy są znacznie bardziej podatne na inhibicję tlenu i utwardzają się bardzo powoli. Często powierzchnia wykończenia pozostaje niewystarczająco utwardzona i ma wrażenie oleistości. Aby przeciwdziałać inhibicji tlenu, podczas utwardzania nad powierzchnię można przepuszczać gazy obojętne, takie jak azot i dwutlenek węgla, w celu usunięcia stężenia tlenu, umożliwiając w ten sposób pełne i szybkie utwardzanie.
5. Jak przezroczysta jest przezroczysta powłoka UV?
Powłoki w 100% utwardzane promieniami UV mogą wykazywać doskonałą klarowność i mogą konkurować z najlepszymi przezroczystymi powłokami w branży. Dodatkowo nałożone na drewno wydobywają maksimum piękna i głębi obrazu. Szczególnie interesujące są różne systemy alifatycznych uretanoakrylanów, które są wyjątkowo przejrzyste i bezbarwne po nałożeniu na szeroką gamę powierzchni, w tym drewno. Ponadto alifatyczne powłoki poliuretanowo-akrylanowe są bardzo stabilne i odporne na odbarwienie wraz z wiekiem. Należy podkreślić, że powłoki o niskim połysku rozpraszają światło znacznie bardziej niż powłoki z połyskiem, przez co będą miały mniejszą przejrzystość. Jednakże w porównaniu z innymi powłokami chemicznymi, powłoki w 100% utwardzane promieniami UV są równe, jeśli nie lepsze.
Dostępne obecnie powłoki wodorozcieńczalne utwardzane promieniami UV mogą zapewniać wyjątkową klarowność, ciepło drewna i reakcję na poziomie konkurencyjnym dla najlepszych konwencjonalnych systemów wykończeniowych. Przejrzystość, połysk, reakcja drewna i inne właściwości funkcjonalne powłok utwardzanych promieniami UV dostępnych obecnie na rynku są doskonałe, jeśli pochodzą od wysokiej jakości producentów.
6. Czy istnieją powłoki kolorowe lub pigmentowane utwardzane promieniami UV?
Tak, powłoki kolorowe lub pigmentowane są łatwo dostępne we wszystkich typach powłok utwardzanych promieniami UV, ale aby uzyskać optymalne rezultaty, należy wziąć pod uwagę czynniki. Pierwszym i najważniejszym czynnikiem jest fakt, że niektóre kolory zakłócają zdolność energii UV do przenikania lub przenikania przez nałożoną powłokę utwardzaną promieniami UV. Widmo elektromagnetyczne pokazano na rysunku 1 i można zauważyć, że widmo światła widzialnego bezpośrednio sąsiaduje ze widmem UV. Widmo stanowi kontinuum bez wyraźnych linii (długości fal) rozgraniczających. Dlatego jeden region stopniowo łączy się z sąsiednim regionem. Jeśli chodzi o obszar światła widzialnego, istnieją pewne naukowe twierdzenia, że rozciąga się on od 400 nm do 780 nm, podczas gdy inne twierdzą, że rozciąga się on od 350 nm do 800 nm. W tej dyskusji liczy się jedynie to, że zdajemy sobie sprawę, że określone kolory mogą skutecznie blokować transmisję pewnych długości fal UV lub promieniowania.
Ponieważ skupiamy się na długości fali UV lub obszarze promieniowania, zbadajmy ten obszar bardziej szczegółowo. Rysunek 2 pokazuje zależność pomiędzy długością fali światła widzialnego i odpowiadającym mu kolorem, który skutecznie je blokuje. Ważne jest również, aby wiedzieć, że barwniki zazwyczaj obejmują zakres długości fal, tak że czerwony barwnik może obejmować znaczny zakres, tak że może częściowo absorbować obszar UVA. Dlatego też kolory budzące największe obawy będą obejmować zakres żółto-pomarańczowo-czerwony i te kolory mogą zakłócać skuteczne utwardzanie.
Barwniki nie tylko zakłócają utwardzanie promieniami UV, ale należy je również wziąć pod uwagę przy stosowaniu powłok z białym pigmentem, takich jak podkłady i farby nawierzchniowe utwardzane promieniami UV. Rozważ widmo absorbancji białego pigmentu, dwutlenku tytanu (TiO2), jak pokazano na rysunku 3. TiO2 wykazuje bardzo silną absorbancję w całym obszarze UV, a mimo to białe powłoki utwardzane promieniami UV są skutecznie utwardzane. Jak? Odpowiedź leży w starannym sformułowaniu powłoki przez twórcę i producenta powłoki w połączeniu z użyciem odpowiednich lamp UV do utwardzania. Powszechnie stosowane, konwencjonalne lampy UV emitują energię, jak pokazano na rysunku 4.
Każda przedstawiona lampa oparta jest na rtęci, ale poprzez domieszkowanie rtęci innym pierwiastkiem metalicznym emisja może przesunąć się na inne obszary długości fal. W przypadku białych powłok utwardzanych promieniami UV na bazie TiO2, energia dostarczana przez standardową lampę rtęciową zostanie skutecznie zablokowana. Niektóre z dostarczonych wyższych długości fal mogą zapewnić utwardzenie, ale czas wymagany do pełnego utwardzenia może być niepraktyczny. Jednakże domieszkowanie lampy rtęciowej galem pozwala uzyskać mnóstwo energii przydatnej w obszarze, który nie jest skutecznie blokowany przez TiO2. Stosując kombinację obu typów lamp, można przeprowadzić utwardzanie zarówno poprzez utwardzanie (przy użyciu galu domieszkowanego), jak i utwardzanie powierzchniowe (przy użyciu standardowej rtęci) (Zdjęcie 5).
Wreszcie, kolorowe lub pigmentowane powłoki utwardzane promieniowaniem UV muszą być formułowane przy użyciu optymalnych fotoinicjatorów, aby energia UV – zakres długości fal światła widzialnego dostarczanego przez lampy – została odpowiednio wykorzystana do skutecznego utwardzania.
Inne pytania?
W przypadku jakichkolwiek pytań nie wahaj się zapytać obecnego lub przyszłego dostawcy powłok, sprzętu i systemów kontroli procesów firmy. Dostępne są dobre odpowiedzi, które pomogą w podejmowaniu skutecznych, bezpiecznych i zyskownych decyzji. ty
Lawrence (Larry) Van Iseghem jest prezesem/dyrektorem generalnym Van Technologies, Inc. Van Technologies ma ponad 30-letnie doświadczenie w dziedzinie powłok utwardzanych promieniowaniem UV, zaczynając jako firma badawczo-rozwojowa, ale szybko przekształciła się w producenta zaawansowanych powłok przemysłowych™ dostosowanych do zastosowań, służących do powlekania przemysłowego obiektów na całym świecie. Powłoki utwardzane promieniowaniem UV zawsze były w centrum uwagi, podobnie jak inne „zielone” technologie powlekania, z naciskiem na wydajność równą lub przewyższającą technologie konwencjonalne. Van Technologies produkuje powłoki przemysłowe marki GreenLight Coatings™ zgodnie z certyfikowanym systemem zarządzania jakością ISO-9001:2015. Więcej informacji znajdziesz na stroniewww.greenlightcoatings.com.
Czas publikacji: 22 lipca 2023 r
