Многие считают УФ-технологию «многообещающей» технологией отверждения промышленных покрытий. Хотя это может быть новым для многих в индустрии промышленных и автомобильных покрытий, в других отраслях оно существует уже более трех десятилетий…
Многие считают УФ-технологию «многообещающей» технологией отверждения промышленных покрытий. Хотя это может быть новым для многих в индустрии промышленных и автомобильных покрытий, в других отраслях оно существует уже более трех десятилетий. Люди каждый день ходят по виниловым напольным покрытиям с УФ-покрытием, и у многих из нас они есть в наших домах. Технология УФ-отверждения также играет важную роль в индустрии бытовой электроники. Например, в случае сотовых телефонов УФ-технология используется при покрытии пластиковых корпусов, покрытиях для защиты внутренней электроники, компонентах, склеиваемых УФ-клеем, и даже при производстве цветных экранов некоторых телефонов. Аналогичным образом, в производстве оптического волокна и DVD/CD используются исключительно УФ-покрытия и клеи, и они не существовали бы в том виде, в котором мы их знаем сегодня, если бы УФ-технология не способствовала их развитию.
Так что же такое УФ-отверждение? Проще говоря, это процесс сшивания (отверждения) покрытий с помощью химического процесса, инициируемого и поддерживаемого УФ-энергией. Менее чем за минуту покрытие превращается из жидкого в твердое. Существуют фундаментальные различия в некоторых сырьевых материалах и функциональности смол в покрытии, но они незаметны для пользователя покрытия.
УФ-покрытия наносятся с помощью обычного оборудования для нанесения, такого как распылительные пистолеты с распылением воздуха, HVLP, роторные раструбы, устройства для нанесения обливных покрытий, покрытия валками и другое оборудование. Однако вместо того, чтобы помещать в термическую печь после нанесения покрытия и вспышки растворителем, покрытие отверждается с помощью УФ-энергии, генерируемой системами УФ-ламп, организованных таким образом, чтобы освещать покрытие минимальным количеством энергии, необходимой для отверждения.
Компании и отрасли, использующие возможности УФ-технологии, добились исключительной пользы, обеспечив превосходную эффективность производства и превосходный конечный продукт, одновременно увеличивая прибыль.
Использование атрибутов UV
Каковы ключевые атрибуты, которые можно использовать? Во-первых, как упоминалось ранее, отверждение происходит очень быстро и может происходить при комнатной температуре. Это позволяет эффективно отверждать термочувствительные основы, а все покрытия можно отверждать очень быстро. УФ-отверждение является ключом к производительности, если ограничением (узким местом) вашего процесса является длительное время отверждения. Кроме того, скорость позволяет осуществлять процесс с гораздо меньшими затратами. Для сравнения, для обычного покрытия, требующего 30-минутного обжига при скорости линии 15 футов в минуту, требуется 450 футов конвейера в печи, в то время как для покрытия, отверждаемого УФ-излучением, может потребоваться только 25 футов (или меньше) конвейера.
Реакция сшивки УФ-излучением может привести к получению покрытия с чрезвычайно превосходной физической прочностью. Хотя покрытия могут быть изготовлены твердыми для таких применений, как напольные покрытия, их также можно сделать очень гибкими. Оба типа покрытий, твердое и гибкое, используются в автомобильной промышленности.
Эти качества являются движущей силой дальнейшего развития и внедрения УФ-технологий для автомобильных покрытий. Конечно, существуют проблемы, связанные с УФ-отверждением промышленных покрытий. Главной заботой владельца процесса является возможность подвергать все части сложных деталей воздействию УФ-излучения. Вся поверхность покрытия должна подвергаться воздействию минимальной УФ-энергии, необходимой для отверждения покрытия. Для этого необходим тщательный анализ детали, расстановка деталей и расстановка светильников для устранения теневых участков. Однако были достигнуты значительные улучшения в лампах, сырье и рецептурах продуктов, которые позволяют преодолеть большинство этих ограничений.
Автомобильное переднее освещение
Конкретное автомобильное применение, где УФ стало стандартной технологией, — это индустрия автомобильного переднего освещения, где УФ-покрытия используются уже более 15 лет и в настоящее время занимают 80% рынка. Фары состоят из двух основных компонентов, на которые необходимо нанести покрытие: поликарбонатная линза и корпус отражателя. Линза требует очень твердого, устойчивого к царапинам покрытия для защиты поликарбоната от непогоды и физического воздействия. Корпус отражателя имеет УФ-основное покрытие (грунтовку), которое герметизирует подложку и обеспечивает сверхгладкую поверхность для металлизации. Рынок базовых покрытий для отражателей в настоящее время практически на 100% отверждается УФ-излучением. Основными причинами внедрения стали повышение производительности, малая занимаемая площадь процесса и превосходные эксплуатационные свойства покрытия.
Хотя используемые покрытия отверждаются УФ-излучением, они содержат растворитель. Однако большая часть избыточного распыления утилизируется и возвращается обратно в процесс, обеспечивая эффективность переноса, близкую к 100%. Целью будущих разработок является увеличение содержания твердых веществ до 100% и устранение необходимости в окислителе.
Внешние пластиковые детали
Одним из менее известных применений является использование прозрачного лака, отверждаемого УФ-излучением, на окрашенных в цвет боковых молдингах кузова. Первоначально это покрытие было разработано для уменьшения пожелтения виниловых боковых молдингов кузова при внешнем воздействии. Покрытие должно было быть очень прочным и гибким, чтобы сохранять адгезию и не растрескиваться от ударов предметов о форму. Основными факторами использования УФ-покрытий в этом случае являются скорость отверждения (небольшая занимаемая площадь процесса) и превосходные эксплуатационные свойства.
Панели кузова SMC
Листовой формовочный компаунд (SMC) — это композиционный материал, который уже более 30 лет используется в качестве альтернативы стали. SMC состоит из полиэфирной смолы, наполненной стекловолокном, отлитой в листы. Эти листы затем помещаются в пресс-форму и формируются панели кузова. SMC можно выбрать, поскольку он снижает затраты на оснастку для небольших производственных партий, уменьшает вес, обеспечивает устойчивость к вмятинам и коррозии и дает больше свободы действий стилистам. Однако одной из проблем при использовании SMC является финишная обработка детали на сборочном заводе. SMC представляет собой пористую подложку. Когда панель кузова, находящаяся теперь на транспортном средстве, проходит через печь для нанесения прозрачного лака, может возникнуть дефект краски, известный как «пористость». Для этого потребуется как минимум точечный ремонт, а если «хлопков» будет достаточно, то полная перекраска кузова.
Три года назад, пытаясь устранить этот дефект, компания BASF Coatings выпустила на рынок гибридный герметик УФ/термозащиты. Причина использования гибридного отверждения заключается в том, что избыточное распыление будет отверждаться на некритических поверхностях. Ключевым шагом для устранения «пористости» является воздействие УФ-излучения, которое значительно увеличивает плотность поперечных связей открытого покрытия на критических поверхностях. Если герметик не получает минимальной УФ-энергии, покрытие все равно соответствует всем остальным эксплуатационным требованиям.
Использование технологии двойного отверждения в этом случае обеспечивает новые свойства покрытия за счет использования УФ-отверждения, обеспечивая при этом коэффициент безопасности для покрытия в дорогостоящих приложениях. Это приложение не только демонстрирует, как УФ-технология может обеспечить уникальные свойства покрытия, но также показывает, что система покрытия, отверждаемого УФ-излучением, пригодна для дорогостоящих, крупносерийных, крупных и сложных автомобильных деталей. Это покрытие было использовано примерно на одном миллионе панелей кузова.
OEM прозрачный лак
Вероятно, наиболее заметным сегментом рынка УФ-технологий являются покрытия класса А для наружных панелей кузова автомобиля. Компания Ford Motor Company продемонстрировала УФ-технологию на прототипе автомобиля Concept U на Североамериканском международном автосалоне в 2003 году. В качестве технологии покрытия использовалось прозрачное покрытие, отверждаемое УФ-излучением, разработанное и поставленное компанией Akzo Nobel Coatings. Это покрытие наносилось и отверждалось на отдельных панелях кузова, изготовленных из различных материалов.
На Surcar, главной глобальной конференции по автомобильным покрытиям, которая проводится раз в два года во Франции, компании DuPont Performance Coatings и BASF в 2001 и 2003 годах представили презентации по технологии УФ-отверждения автомобильных лаков. Движущей силой этого развития является улучшение основного вопроса удовлетворенности клиентов краской — устойчивость к царапинам и потертостям. Обе компании разработали покрытия гибридного отверждения (УФ и термические). Целью перехода на гибридную технологию является минимизация сложности системы УФ-отверждения при достижении целевых эксплуатационных свойств.
И DuPont, и BASF установили пилотные линии на своих предприятиях. Линия DuPont в Вуппертале способна лечить все тело. Компании, занимающиеся нанесением покрытий, должны не только продемонстрировать хорошие характеристики покрытия, но и продемонстрировать решение для окрасочной линии. Одним из других преимуществ УФ-/термического отверждения, на которое указывает компания DuPont, является то, что длину участка финишной линии с прозрачным лаком можно уменьшить на 50%, просто уменьшив длину термической печи.
С инженерной стороны компания Dürr System GmbH представила концепцию сборочного завода для УФ-отверждения. Одной из ключевых переменных в этих концепциях было расположение процесса УФ-отверждения на линии отделки. Инженерные решения включали размещение УФ-ламп до, внутри или после термической печи. Дюрр считает, что существуют инженерные решения для большинства вариантов процесса, включающих текущие разрабатываемые рецептуры. Fusion UV Systems также представила новый инструмент — компьютерное моделирование процесса УФ-отверждения автомобильных кузовов. Эта разработка была предпринята для поддержки и ускорения внедрения технологии УФ-отверждения на сборочных предприятиях.
Другие приложения
Продолжаются разработки пластиковых покрытий, используемых в салонах автомобилей, покрытий для легкосплавных дисков и колпаков колес, прозрачных покрытий для крупных цветных деталей и деталей под капотом. УФ-процесс по-прежнему считается стабильной платформой отверждения. Все, что действительно меняется, это то, что УФ-покрытия переходят на более сложные и дорогостоящие детали. Стабильность и долгосрочная жизнеспособность процесса были продемонстрированы на примере применения переднего освещения. Это началось более 20 лет назад и сейчас является отраслевым стандартом.
Хотя УФ-технология обладает тем, что некоторые считают «крутым» фактором, промышленность хочет с помощью этой технологии обеспечить наилучшие решения проблем отделочных работ. Никто не использует технологию ради технологии. Оно должно приносить пользу. Ценность может заключаться в повышении производительности, связанной со скоростью отверждения. Или это могут быть улучшенные или новые свойства, которых вы не смогли достичь с помощью нынешних технологий. Это может быть связано с более высоким качеством с первого раза, поскольку покрытие остается открытым для грязи в течение меньшего времени. Это может обеспечить средства для уменьшения или устранения ЛОС на вашем предприятии. Технология может принести пользу. УФ-индустрия и предприятия отделочной обработки должны продолжать работать вместе для разработки решений, которые улучшат прибыль предприятий отделочной обработки.
Время публикации: 14 марта 2023 г.
