В течение последних нескольких десятилетий основная задача заключалась в сокращении количества растворителей, выбрасываемых в атмосферу.Они называются ЛОС (летучие органические соединения) и, по сути, включают в себя все растворители, которые мы используем, за исключением ацетона, который имеет очень низкую фотохимическую реакционную способность и исключен из списка растворителей ЛОС.
Но что, если бы мы могли полностью отказаться от растворителей и при этом получить хорошие защитные и декоративные результаты с минимальными усилиями?
Это было бы здорово — и мы можем.Технология, которая делает это возможным, называется УФ-отверждением.Он используется с 1970-х годов для всех видов материалов, включая металл, пластик, стекло, бумагу и, все чаще, для дерева.
Покрытия, отверждаемые УФ-излучением, отверждаются под воздействием ультрафиолетового света в нанометровом диапазоне на нижнем конце или чуть ниже видимого света.Их преимущества включают значительное сокращение или полное исключение летучих органических соединений, меньше отходов, меньше занимаемой площади, немедленную обработку и штабелирование (поэтому нет необходимости в сушильных стойках), снижение затрат на рабочую силу и более высокие темпы производства.
Двумя важными недостатками являются высокая первоначальная стоимость оборудования и сложность отделки сложных 3D-объектов.Таким образом, использование УФ-отверждения обычно ограничивается крупными цехами, производящими довольно плоские предметы, такие как двери, панели, полы, отделка и готовые к сборке детали.
Самый простой способ понять покрытия, отверждаемые УФ-излучением, — это сравнить их с обычными каталитическим покрытиями, с которыми вы, вероятно, знакомы.Как и каталитические покрытия, покрытия, отверждаемые УФ-излучением, содержат смолу для придания структуры, растворитель или заменитель разжижения, катализатор, инициирующий сшивание и вызывающий отверждение, а также некоторые добавки, такие как выравнивающие агенты, для придания особых характеристик.
Используется ряд первичных смол, в том числе производные эпоксидной, уретановой, акриловой и полиэфирной.
Во всех случаях эти смолы очень трудно отверждаются и устойчивы к растворителям и царапинам, подобно катализируемому (конверсионному) лаку.Это затрудняет невидимый ремонт в случае повреждения затвердевшей пленки.
Покрытия, отверждаемые УФ-излучением, могут на 100 процентов состоять из твердых веществ в жидкой форме.То есть толщина того, что наносится на древесину, такая же, как толщина отвержденного покрытия.Нечего испаряться.Но первичная смола слишком густая, чтобы ее можно было легко наносить.Поэтому производители добавляют более мелкие реакционноспособные молекулы, чтобы уменьшить вязкость.В отличие от растворителей, которые испаряются, эти добавленные молекулы сшиваются с более крупными молекулами смолы, образуя пленку.
Растворители или воду также можно добавлять в качестве разбавителей, если требуется более тонкая пленка, например, для герметизирующего слоя.Но они обычно не нужны для нанесения распыляемого покрытия.При добавлении растворителей или воды необходимо дать им возможность или подвергнуть их испарению (в печи) до начала УФ-отверждения.
Катализатор
В отличие от каталитического лака, который начинает отверждаться при добавлении катализатора, катализатор в УФ-отверждаемом покрытии, называемый «фотоинициатором», ничего не делает, пока не подвергнется воздействию энергии УФ-излучения.Затем начинается быстрая цепная реакция, которая связывает все молекулы покрытия вместе, образуя пленку.
Именно этот процесс делает покрытия, отверждаемые УФ-излучением, такими уникальными.По сути, у готового продукта нет срока годности или срока годности.Он остается в жидкой форме до тех пор, пока не подвергнется воздействию ультрафиолета.Затем он полностью затвердевает в течение нескольких секунд.Имейте в виду, что солнечный свет может ускорить отверждение, поэтому важно избегать такого воздействия.
Возможно, было бы проще представить катализатор для УФ-покрытий как две части, а не как одну.В финише уже есть фотоинициатор — около 5 процентов жидкости — и есть энергия ультрафиолетового света, которая его активирует.Без того и другого ничего не происходит.
Эта уникальная характеристика позволяет удалить избыточное распыление за пределами действия УФ-излучения и снова использовать отделочное покрытие.Таким образом, отходы могут быть практически полностью устранены.
Традиционный УФ-свет представляет собой ртутную лампу с эллиптическим отражателем для сбора и направления света на деталь.Идея состоит в том, чтобы сфокусировать свет для максимального эффекта при срабатывании фотоинициатора.
За последнее десятилетие или около того светодиоды (светоизлучающие диоды) начали заменять традиционные лампы, поскольку светодиоды потребляют меньше электроэнергии, служат гораздо дольше, не требуют нагрева и имеют узкий диапазон длин волн, поэтому они не создают почти такого же излучения. сильное нагревание, вызывающее проблемы.Это тепло может привести к разжижению смол в древесине, например, в сосне, и тепло необходимо истощать.
Однако процесс лечения тот же.Все находится в «прямой видимости».Покрытие затвердевает только в том случае, если на него падает ультрафиолетовый свет с фиксированного расстояния.Области в тени или вне фокуса света не излечиваются.Это важное ограничение УФ-отверждения в настоящее время.
Чтобы отвердить покрытие на любом сложном объекте, даже таком почти плоском, как профилированный профиль, источники света должны быть расположены так, чтобы они падали на каждую поверхность на одинаковом фиксированном расстоянии, чтобы соответствовать рецептуре покрытия.По этой причине плоские объекты составляют подавляющее большинство проектов, покрытых УФ-отверждаемым покрытием.
Двумя распространенными способами нанесения и отверждения УФ-покрытия являются плоская линия и камера.
При использовании плоской линии плоские или почти плоские объекты перемещаются по конвейеру под распылителем, роликом или через вакуумную камеру, затем через печь, если необходимо, для удаления растворителей или воды и, наконец, под лучами УФ-ламп для отверждения.После этого объекты можно сразу складывать друг на друга.
В камерах предметы обычно подвешиваются и перемещаются по конвейеру по одним и тем же ступеням.Камера позволяет обрабатывать сразу все стороны и дорабатывать несложные, объемные объекты.
Другая возможность — использовать робота, чтобы вращать объект перед УФ-лампами или держать УФ-лампу и перемещать объект вокруг нее.
Поставщики играют ключевую роль
При использовании УФ-отверждаемых покрытий и оборудования работать с поставщиками даже важнее, чем при использовании катализированных лаков.Основная причина – количество переменных, которые необходимо согласовать.К ним относятся длина волны лампочек или светодиодов и их расстояние от объектов, формула покрытия и скорость линии, если вы используете финишную линию.
Время публикации: 23 апреля 2023 г.
