Лоуренс (Ларри) Ван Исегем — президент/генеральный директор Van Technologies, Inc.
За время работы с промышленными заказчиками на международном уровне мы ответили на невероятное количество вопросов и предложили множество решений, связанных с покрытиями, отверждаемыми УФ-излучением. Ниже приведены некоторые из наиболее частых вопросов, а сопровождающие их ответы могут дать полезную информацию.
1. Что такое покрытия, отверждаемые УФ-излучением?
В деревообрабатывающей промышленности существует три основных типа покрытий, отверждаемых УФ-излучением.
100% активные (иногда называемые 100% твердыми веществами) УФ-отверждаемые покрытия представляют собой жидкие химические композиции, не содержащие растворителей или воды. После нанесения покрытие сразу же подвергается воздействию УФ-излучения без необходимости высыхания или испарения перед отверждением. Нанесенная композиция покрытия реагирует с образованием твердого поверхностного слоя посредством описанного реактивного процесса, который соответственно называется фотополимеризацией. Поскольку перед отверждением не требуется испарение, процесс нанесения и отверждения является чрезвычайно эффективным и экономически выгодным.
Гибридные покрытия, отверждаемые УФ-излучением, на водной основе или на основе растворителя, очевидно, содержат либо воду, либо растворитель для уменьшения активного (или твердого) содержания. Такое снижение содержания твердых веществ позволяет легче контролировать толщину нанесенной влажной пленки и/или контролировать вязкость покрытия. При использовании эти УФ-покрытия наносятся на деревянные поверхности различными методами, и перед УФ-отверждением их необходимо полностью высушить.
Порошковые покрытия, отверждаемые УФ-излучением, также представляют собой 100% твердые композиции и обычно наносятся на проводящие подложки посредством электростатического притяжения. После нанесения подложку нагревают, чтобы расплавить порошок, который вытекает и образует поверхностную пленку. Подложку с покрытием затем можно немедленно подвергнуть воздействию УФ-излучения для облегчения отверждения. Полученная поверхностная пленка больше не является термодеформируемой или чувствительной.
Существуют варианты покрытий, отверждаемых УФ-излучением, которые содержат механизм вторичного отверждения (активируемый при нагревании, реагирующий на влагу и т. д.), который может обеспечить отверждение на участках поверхности, не подвергающихся воздействию УФ-энергии. Такие покрытия обычно называют покрытиями двойного отверждения.
Независимо от типа используемого покрытия, отверждаемого УФ-излучением, конечная отделка поверхности или слой обеспечивает исключительное качество, долговечность и устойчивость.
2. Насколько хорошо покрытия, отверждаемые УФ-излучением, прилипают к различным породам древесины, в том числе к жирным породам древесины?
Покрытия, отверждаемые УФ-излучением, обладают превосходной адгезией к большинству пород древесины. Важно убедиться, что существуют достаточные условия отверждения для обеспечения сквозного отверждения и соответствующей адгезии к подложке.
Есть определенные виды, которые по своей природе очень жирны и могут потребовать нанесения грунтовки, способствующей адгезии, или «связующего слоя». Компания Van Technologies провела значительные исследования и разработки в области адгезии покрытий, отверждаемых УФ-излучением, к этим породам древесины. Последние разработки включают в себя единый герметик, отверждаемый УФ-излучением, который предотвращает воздействие масел, сока и смолы на адгезию верхнего слоя, отверждаемого УФ-излучением.
Альтернативно, масло, присутствующее на деревянной поверхности, можно удалить непосредственно перед нанесением покрытия, протерев ее ацетоном или другим подходящим растворителем. Безворсовую впитывающую ткань сначала смачивают растворителем, а затем протирают поверхность дерева. Дайте поверхности высохнуть, а затем можно наносить покрытие, отверждаемое УФ-излучением. Удаление поверхностного масла и других загрязнений способствует последующему сцеплению нанесенного покрытия с поверхностью древесины.
3. Какие пятна совместимы с УФ-покрытиями?
Любое из описанных здесь пятен можно эффективно запечатать и покрыть порошковыми системами, 100% отверждаемыми УФ-излучением, отверждаемыми УФ-излучением с пониженным содержанием растворителей, отверждаемыми УФ-излучением на водной основе или отверждаемыми УФ-излучением. Таким образом, существует ряд жизнеспособных комбинаций, благодаря которым практически любое пятно на рынке подходит для любого покрытия, отверждаемого УФ-излучением. Однако есть определенные соображения, которые необходимы для обеспечения совместимости для качественной отделки деревянной поверхности.
Водорастворимые пятна и водорастворимые пятна, отверждаемые УФ-излучением:При нанесении порошковых герметиков/верхних слоев со 100% УФ-отверждением, УФ-отверждением с пониженным содержанием растворителей или УФ-отверждаемых порошковых герметиков/верхних слоев на водные пятна важно, чтобы пятно полностью высохло, чтобы предотвратить дефекты однородности покрытия, включая апельсиновую корку, «рыбий глаз», кратеры. , скопление и лужи. Такие дефекты возникают из-за низкого поверхностного натяжения нанесенных покрытий по сравнению с высоким поверхностным натяжением остаточной воды от нанесенной морилки.
Однако нанесение покрытия на водной основе, отверждаемого УФ-излучением, как правило, более щадящее. Нанесенное пятно может проявлять влажность без неблагоприятных последствий при использовании некоторых водорастворимых герметиков/верхних слоев, отверждаемых УФ-излучением. Остаточная влага или вода после нанесения морилки легко диффундирует через нанесенный водный УФ-герметик/верхнее покрытие в процессе высыхания. Однако настоятельно рекомендуется протестировать любую комбинацию морилки и герметика/верхнего покрытия на репрезентативном испытательном образце, прежде чем приступать к фактической отделке поверхности.
Пятна на масляной основе и растворителях:Хотя может существовать система, которую можно применять к недостаточно высушенным пятнам на масляной основе или растворителях, обычно необходимо и настоятельно рекомендуется полностью высушить эти пятна перед нанесением любого герметика/верхнего покрытия. Медленно сохнущим пятнам этих типов может потребоваться от 24 до 48 часов (или дольше) для полного высыхания. Опять же, рекомендуется протестировать систему на типичной деревянной поверхности.
100% пятна, отверждаемые УФ-излучением:В целом, покрытия, 100% отверждаемые УФ-излучением, при полном отверждении обладают высокой химической и водостойкостью. Это сопротивление затрудняет хорошую адгезию последующих покрытий, если только нижележащая поверхность, отвержденная УФ-излучением, не будет достаточно отшлифована для обеспечения механического соединения. Несмотря на то, что предлагаются 100% отверждаемые УФ-излучением пятна, которые были разработаны так, чтобы быть восприимчивыми к нанесенным впоследствии покрытиям, большинство пятен, 100% отверждаемых УФ-излучением, необходимо шлифовать или частично отверждать (так называемая стадия «B» или ударное отверждение), чтобы улучшить адгезию между слоями. Стадия «B» приводит к появлению остаточных реакционноспособных участков в слое пятна, которые будут вступать в реакцию с нанесенным УФ-отверждаемым покрытием, когда оно подвергается условиям полного отверждения. Стадия «B» также позволяет выполнить легкую шлифовку, чтобы удалить или срезать любые неровности, которые могут возникнуть в результате нанесения морилки. Гладкое нанесение герметика или верхнего слоя обеспечит превосходную адгезию между слоями.
Еще одна проблема, связанная со 100% отверждаемыми УФ-излучением пятнами, связана с более темными цветами. Сильно пигментированные пятна (и пигментированные покрытия в целом) работают лучше при использовании УФ-ламп, которые передают энергию, близкую к спектру видимого света. Обычные УФ-лампы, легированные галлием, в сочетании со стандартными ртутными лампами являются отличным выбором. УФ-светодиодные лампы, излучающие длину волны 395 и/или 405 нм, лучше работают с пигментированными системами по сравнению с матрицами с длиной волны 365 и 385 нм. Кроме того, системы УФ-ламп, обеспечивающие большую мощность УФ-излучения (мВт/см2) и плотность энергии (мДж/см2) способствуют лучшему отверждению за счет нанесенного морилки или слоя пигментированного покрытия.
Наконец, как и в случае с другими системами окраски, упомянутыми выше, рекомендуется провести тестирование перед работой с фактической поверхностью, подлежащей окрашиванию и отделке. Обязательно перед лечением!
4. Какова максимальная/минимальная толщина пленки для 100% УФ-покрытий?
Порошковые покрытия, отверждаемые УФ-излучением, технически представляют собой 100% покрытия, отверждаемые УФ-излучением, и их наносимая толщина ограничена электростатическими силами притяжения, которые связывают порошок с отделываемой поверхностью. Лучше всего обратиться за консультацией к производителю УФ-порошков.
Что касается жидких покрытий, 100% отверждаемых УФ-излучением, толщина нанесенной влажной пленки будет примерно такой же, как и толщина сухой пленки после отверждения УФ-излучением. Некоторая усадка неизбежна, но обычно она имеет минимальные последствия. Однако существуют высокотехнологичные применения, требующие очень жестких или узких допусков по толщине пленки. В этих обстоятельствах можно выполнить измерение прямой отвержденной пленки, чтобы соотнести толщину влажной и сухой пленки.
Окончательная толщина отвержденного покрытия, которая может быть достигнута, будет зависеть от химического состава покрытия, отверждаемого УФ-излучением, и от его рецептуры. Существуют системы, разработанные для нанесения очень тонких пленок толщиной от 0,2 до 0,5 мил (5–15 мкм), а также другие, которые могут обеспечить толщину более 0,5 дюйма (12 мм). Обычно покрытия, отверждаемые УФ-излучением и имеющие высокую плотность поперечных связей, такие как некоторые уретан-акрилатные составы, не способны образовывать пленку большой толщины в одном нанесенном слое. Степень усадки после отверждения приведет к серьезному растрескиванию толсто нанесенного покрытия. Большой толщины слоя или отделки по-прежнему можно добиться с помощью УФ-отверждаемых покрытий с высокой плотностью поперечных связей путем нанесения нескольких тонких слоев и шлифовки и/или этапа «B» между каждым слоем для улучшения межслойной адгезии.
Механизм реактивного отверждения большинства покрытий, отверждаемых УФ-излучением, называется «инициируемым свободными радикалами». Этот механизм реактивного отверждения чувствителен к воздействию кислорода в воздухе, который замедляет или замедляет скорость отверждения. Это замедление часто называют ингибированием кислорода и является наиболее важным при попытке добиться очень тонкой толщины пленки. В тонких пленках отношение площади поверхности к общему объему нанесенного покрытия относительно велико по сравнению с толщиной пленок. Следовательно, тонкие пленки гораздо более восприимчивы к ингибированию кислорода и отверждаются очень медленно. Часто поверхность отделки остается недостаточно затвердевшей и имеет ощущение маслянистости/жирности. Чтобы противодействовать ингибированию кислорода, во время отверждения через поверхность можно пропускать инертные газы, такие как азот и углекислый газ, чтобы удалить концентрацию кислорода, что обеспечивает полное и быстрое отверждение.
5. Насколько прозрачное УФ-покрытие?
Покрытия, 100% отверждаемые УФ-излучением, могут обладать превосходной прозрачностью и могут конкурировать с лучшими прозрачными покрытиями в отрасли. Кроме того, при нанесении на дерево они придают изображению максимальную красоту и глубину. Особый интерес представляют различные алифатические уретан-акрилатные системы, которые становятся удивительно прозрачными и бесцветными при нанесении на самые разные поверхности, включая древесину. Кроме того, алифатические полиуретанакрилатные покрытия очень стабильны и устойчивы к обесцвечиванию с возрастом. Важно отметить, что покрытия с низким блеском рассеивают свет гораздо сильнее, чем глянцевые покрытия, и поэтому имеют меньшую прозрачность. Однако по сравнению с другими химическими составами покрытий покрытия, 100% отверждаемые УФ-излучением, равны, если не превосходят.
Доступные в настоящее время покрытия на водной основе, отверждаемые УФ-излучением, могут быть разработаны так, чтобы обеспечить исключительную прозрачность, теплоту древесины и отклик, способные конкурировать с лучшими традиционными системами отделки. Чистота, блеск, отклик древесины и другие функциональные свойства УФ-отверждаемых покрытий, доступных сегодня на рынке, превосходны, если они получены от качественных производителей.
6. Существуют ли цветные или пигментированные покрытия, отверждаемые УФ-излучением?
Да, цветные или пигментированные покрытия легко доступны во всех типах покрытий, отверждаемых УФ-излучением, но есть факторы, которые следует учитывать для получения оптимальных результатов. Первым и наиболее важным фактором является тот факт, что определенные цвета мешают способности УФ-энергии передаваться или проникать в нанесенное покрытие, отверждаемое УФ-излучением. Электромагнитный спектр показан на изображении 1, и видно, что спектр видимого света непосредственно примыкает к УФ-спектру. Спектр представляет собой континуум без четких границ (длин волн). Таким образом, один регион постепенно сливается с соседним регионом. Что касается области видимого света, то некоторые научные утверждения утверждают, что она простирается от 400 до 780 нм, тогда как в других утверждениях говорится, что она простирается от 350 до 800 нм. Для этого обсуждения имеет значение только то, что мы признаем, что определенные цвета могут эффективно блокировать передачу определенных длин волн УФ или излучения.
Поскольку основное внимание уделяется длине волны УФ-излучения или области излучения, давайте исследуем эту область более подробно. Изображение 2 показывает взаимосвязь между длиной волны видимого света и соответствующим цветом, который эффективно его блокирует. Также важно знать, что красители обычно охватывают диапазон длин волн, так что красный краситель может охватывать значительный диапазон и частично поглощаться в области UVA. Таким образом, цвета, вызывающие наибольшую озабоченность, охватывают диапазон желтого, оранжевого и красного, и эти цвета могут мешать эффективному отверждению.
Красители не только мешают УФ-отверждению, но и учитываются при использовании белых пигментированных покрытий, таких как грунтовки, отверждаемые УФ-излучением, и краски для верхнего слоя. Рассмотрим спектр поглощения белого пигмента диоксида титана (TiO2), как показано на рисунке 3. TiO2 демонстрирует очень сильное поглощение во всем УФ-диапазоне, и тем не менее белые покрытия, отверждаемые УФ-излучением, эффективно отверждаются. Как? Ответ заключается в тщательной формулировке покрытия разработчиком и производителем покрытия в сочетании с использованием соответствующих УФ-ламп для отверждения. Используемые обычные УФ-лампы излучают энергию, как показано на рисунке 4.
Каждая показанная лампа основана на ртути, но при добавлении ртути другим металлическим элементом излучение может смещаться в другие диапазоны длин волн. В случае белых покрытий на основе TiO2, отверждаемых УФ-излучением, энергия, передаваемая стандартной ртутной лампой, будет эффективно блокироваться. Некоторые из доставленных волн с большей длиной волны могут обеспечить отверждение, но время, необходимое для полного отверждения, может быть непрактичным. Однако, легируя ртутную лампу галлием, можно получить избыток энергии, полезной в области, которая не эффективно блокируется TiO2. Используя комбинацию обоих типов ламп, можно добиться как сквозного отверждения (с использованием легированного галлия), так и поверхностного отверждения (с использованием стандартной ртути) (Изображение 5).
Наконец, цветные или пигментированные покрытия, отверждаемые УФ-излучением, должны быть составлены с использованием оптимальных фотоинициаторов, чтобы энергия УФ-излучения (волны видимого диапазона, излучаемые лампами) правильно использовалась для эффективного отверждения.
Другие вопросы?
По любым возникающим вопросам не стесняйтесь задавать их нынешнему или будущему поставщику покрытий, оборудования и систем управления технологическими процессами. Доступны хорошие ответы, которые помогут принимать эффективные, безопасные и прибыльные решения. ты
Лоуренс (Ларри) Ван Исегхем — президент/генеральный директор компании Van Technologies, Inc. Van Technologies имеет более чем 30-летний опыт работы в области покрытий, отверждаемых УФ-излучением, начиная с научно-исследовательской компании, но быстро трансформировавшись в производителя усовершенствованных покрытий для конкретных приложений™, обслуживающих промышленные покрытия. объектов по всему миру. Покрытия, отверждаемые УФ-излучением, всегда были в центре внимания, наряду с другими «зелеными» технологиями нанесения покрытий, с упором на производительность, равную или превосходящую традиционные технологии. Van Technologies производит промышленные покрытия марки GreenLight Coatings™ в соответствии с сертифицированной системой управления качеством ISO-9001:2015. Для получения дополнительной информации посетитеwww.greenlightcoatings.com.
Время публикации: 22 июля 2023 г.
