Under de senaste decennierna har målet varit att minska mängden lösningsmedel som släpps ut i atmosfären. Dessa kallas VOC (flyktiga organiska föreningar) och inkluderar i praktiken alla lösningsmedel vi använder förutom aceton, som har en mycket låg fotokemisk reaktivitet och har undantagits som ett VOC-lösningsmedel.
Men tänk om vi kunde eliminera lösningsmedel helt och hållet och ändå få bra skyddande och dekorativa resultat med minimal ansträngning?
Det vore toppen – och det kan vi. Tekniken som gör detta möjligt kallas UV-härdning. Den har använts sedan 1970-talet för alla möjliga material, inklusive metall, plast, glas, papper och i allt högre grad även för trä.
UV-härdande beläggningar härdar när de utsätts för ultraviolett ljus i nanometerområdet vid den lägre änden eller strax under synligt ljus. Deras fördelar inkluderar betydande minskning eller fullständig eliminering av flyktiga organiska föreningar (VOC), mindre avfall, mindre golvyta, omedelbar hantering och stapling (så inget behov av torkställningar), minskade arbetskostnader och snabbare produktionshastigheter.
De två viktiga nackdelarna är den höga initialkostnaden för utrustningen och svårigheten att ytbehandla komplexa 3D-objekt. Så det är vanligtvis begränsat till större verkstäder som tillverkar ganska platta föremål som dörrar, paneler, golv, lister och monteringsfärdiga delar att börja med UV-härdning.
Det enklaste sättet att förstå UV-härdade ytbehandlingar är att jämföra dem med vanliga katalyserade ytbehandlingar som du förmodligen känner till. Precis som katalyserade ytbehandlingar innehåller UV-härdade ytbehandlingar ett harts för att uppnå uppbyggnad, ett lösningsmedel eller ersättning för förtunning, en katalysator för att initiera tvärbindningen och åstadkomma härdningen samt vissa tillsatser, såsom matteringsmedel, för att ge speciella egenskaper.
Ett antal primära hartser används, inklusive derivat av epoxi, uretan, akryl och polyester.
I samtliga fall härdar dessa hartser mycket hårt och är lösningsmedels- och reptåliga, ungefär som katalyserad (omvandlings-) lack. Detta försvårar osynliga reparationer om den härdade filmen skulle skadas.
UV-härdade ytbehandlingar kan vara 100 procent fasta i flytande form. Det vill säga att tjockleken på det som avsätts på träet är densamma som tjockleken på den härdade beläggningen. Det finns inget som avdunstar. Men det primära hartset är för tjockt för enkel applicering. Så tillverkare tillsätter mindre reaktiva molekyler för att minska viskositeten. Till skillnad från lösningsmedel, som avdunstar, tvärbinds dessa tillsatta molekyler med de större hartsmolekylerna för att bilda filmen.
Lösningsmedel eller vatten kan också tillsättas som förtunningsmedel när en tunnare filmuppbyggnad önskas, till exempel för ett förseglingsskikt. Men de behövs vanligtvis inte för att göra ytbehandlingen sprutbar. När lösningsmedel eller vatten tillsätts måste de tillåtas, eller bringas (i en ugn), att avdunsta innan UV-härdningen börjar.
Katalysatorn
Till skillnad från katalyserad lack, som börjar härda när katalysatorn tillsätts, gör katalysatorn i en UV-härdad ytbehandling, kallad "fotoinitiator", ingenting förrän den utsätts för UV-ljusets energi. Sedan startar den en snabb kedjereaktion som länkar samman alla molekyler i beläggningen för att bilda filmen.
Det är denna process som gör UV-härdade ytbehandlingar så unika. Det finns i princip ingen hållbarhet eller brukstid för ytbehandlingen. Den förblir i flytande form tills den utsätts för UV-ljus. Sedan härdar den helt inom några sekunder. Tänk på att solljus kan utlösa härdningen, så det är viktigt att undvika denna typ av exponering.
Det kan vara enklare att tänka på katalysatorn för UV-beläggningar som två delar snarare än en. Fotoinitiatorn finns redan i ytbehandlingen – cirka 5 procent av vätskan – och så finns det energin från UV-ljuset som tänder den. Utan båda händer ingenting.
Denna unika egenskap gör det möjligt att återvinna översprutning utanför UV-ljusets räckvidd och använda lacket igen. Så spill kan nästan helt elimineras.
Traditionellt UV-ljus är en kvicksilverlampa tillsammans med en elliptisk reflektor för att samla in och rikta ljuset mot detaljen. Tanken är att fokusera ljuset för maximal effekt genom att utlösa fotoinitiatorn.
Under det senaste decenniet har lysdioder (lysdioder) börjat ersätta traditionella glödlampor eftersom de använder mindre el, håller mycket längre, inte behöver värmas upp och har ett smalt våglängdsområde, så de skapar inte alls lika mycket problemframkallande värme. Denna värme kan göra hartser i träet, som i tall, flytande och värmen måste då avledas.
Härdningsprocessen är dock densamma. Allt sker "i fri sikt". Ytbehandlingen härdar bara om UV-ljuset träffar den från ett bestämt avstånd. Områden i skuggor eller utanför ljusets fokus härdar inte. Detta är en viktig begränsning med UV-härdning för närvarande.
För att härda beläggningen på ett komplext objekt, även något så plant som en profilerad list, måste lamporna arrangeras så att de träffar varje yta på samma fasta avstånd för att matcha beläggningens formulering. Det är anledningen till att plana objekt utgör den stora majoriteten av projekt som beläggs med en UV-härdande yta.
De två vanliga arrangemangen för UV-beläggningsapplicering och härdning är planlinje och kammarbehandling.
Med en plan linje rör sig de plana eller nästan plana föremålen nerför ett transportband under en sprayflaska eller rulle eller genom en vakuumkammare, sedan genom en ugn om det behövs för att avlägsna lösningsmedel eller vatten och slutligen under en rad UV-lampor för att åstadkomma härdning. Föremålen kan sedan omedelbart staplas.
I kammare hängs och flyttas föremålen vanligtvis längs ett transportband genom samma steg. En kammare möjliggör ytbehandling av alla sidor samtidigt och ytbehandling av icke-komplexa, tredimensionella föremål.
En annan möjlighet är att använda en robot för att rotera objektet framför UV-lampor eller hålla en UV-lampa och flytta objektet runt den.
Leverantörer spelar en nyckelroll
Med UV-härdande beläggningar och utrustning är det ännu viktigare att samarbeta med leverantörerna än med katalyserade lacker. Den främsta anledningen är antalet variabler som måste koordineras. Dessa inkluderar våglängden för glödlamporna eller lysdioderna och deras avstånd från objekten, beläggningens formulering och linjehastigheten om du använder en ytbehandlingslinje.
Publiceringstid: 23 april 2023
