UV-teknik anses av många vara den "up-and-coming"-tekniken för härdning av industriella beläggningar. Även om det kan vara nytt för många inom industri- och bilbeläggningsindustrin, har det funnits i mer än tre decennier i andra industrier...
UV-teknik anses av många vara den "up-and-coming"-tekniken för härdning av industriella beläggningar. Även om det kan vara nytt för många inom industri- och bilbeläggningsindustrin, har det funnits i mer än tre decennier i andra branscher. Människor går på UV-belagda vinylgolvprodukter varje dag, och många av oss har dem i våra hem. UV-härdningsteknik spelar också en stor roll inom konsumentelektronikindustrin. Till exempel, när det gäller mobiltelefoner, används UV-teknik vid beläggning av plasthöljen, beläggningar för att skydda intern elektronik, UV-limbundna komponenter och även vid tillverkning av färgskärmar som finns på vissa telefoner. På samma sätt använder den optiska fibern och DVD/CD-industrin uteslutande UV-beläggningar och lim och skulle inte existera som vi känner dem idag om inte UV-tekniken hade möjliggjort utvecklingen av dem.
Så vad är UV-härdning? Enklast är det en process för att tvärbinda (härda) beläggningar genom en kemisk process som initieras och upprätthålls av UV-energi. På mindre än en minut omvandlas beläggningen från en vätska till en fast substans. Det finns grundläggande skillnader i vissa av råvarorna och funktionaliteten på hartserna i beläggningen, men dessa är transparenta för beläggningsanvändaren.
Konventionell appliceringsutrustning såsom luftförstoftade sprutpistoler, HVLP, roterande klockor, flödesbeläggning, valsbeläggning och annan utrustning applicerar UV-beläggningar. Men istället för att gå in i en termisk ugn efter applicering av beläggning och lösningsmedelsflash, härdas beläggningen med UV-energi som genereras av UV-lampsystem organiserade på ett sätt som belyser beläggningen med den minsta mängd energi som krävs för att uppnå härdning.
Företag och industrier som utnyttjar UV-teknikens egenskaper har levererat extraordinärt värde genom att tillhandahålla överlägsen produktionseffektivitet och en överlägsen slutprodukt samtidigt som vinsten förbättras.
Utnyttja UV:s attribut
Vilka är de viktigaste egenskaperna som kan utnyttjas? För det första, som tidigare nämnts, är härdningen mycket snabb och kan göras vid rumstemperatur. Detta möjliggör effektiv härdning av värmekänsliga substrat, och alla beläggningar kan härdas mycket snabbt. UV-härdning är en nyckel till produktivitet om begränsningen (flaskhalsen) i din process är en lång härdningstid. Dessutom tillåter hastigheten en process med mycket mindre fotavtryck. Som jämförelse kräver en konventionell beläggning som kräver 30 minuters gräddning vid en linjehastighet på 15 fpm 450 fot transportör i ugnen, medan en UV-härdad beläggning kan kräva endast 25 fot (eller mindre) transportör.
UV-tvärbindningsreaktionen kan resultera i en beläggning med mycket överlägsen fysisk hållbarhet. Även om beläggningar kan formuleras för att vara svåra för applikationer som golv, kan de också göras för att vara mycket flexibla. Båda typerna av beläggningar, hårda och flexibla, används i fordonstillämpningar.
Dessa attribut är drivkrafterna för den fortsatta utvecklingen och penetrationen av UV-teknik för bilbeläggningar. Naturligtvis finns det utmaningar förknippade med UV-härdning av industriella beläggningar. Processägarens primära angelägenhet är förmågan att exponera alla områden av komplexa delar för UV-energi. Beläggningens hela yta måste utsättas för den minsta UV-energi som krävs för att härda beläggningen. Detta kräver en noggrann analys av delen, inredning av delar och arrangemang av lampor för att eliminera skuggområden. Det har dock skett betydande förbättringar av lampor, råmaterial och formulerade produkter som övervinner de flesta av dessa begränsningar.
Fordonsbelysning för fordon
Den specifika fordonsapplikationen där UV har blivit standardtekniken är inom fordonsindustrin för framåtbelysning, där UV-beläggningar har använts i mer än 15 år och nu har 80 % av marknaden. Strålkastare består av två primära komponenter som måste beläggas - polykarbonatlinsen och reflektorhuset. Linsen kräver en mycket hård, reptålig beläggning för att skydda polykarbonatet från väder och vind och fysisk misshandel. Reflektorhuset har en UV-baslack (primer) som tätar underlaget och ger en ultraslät yta för metallisering. Marknaden för reflektorbaslack är nu i huvudsak 100 % UV-härdad. De främsta anledningarna till antagandet har varit förbättrad produktivitet, litet processfotavtryck och överlägsna beläggningsegenskaper.
Även om beläggningarna som används är UV-härdade, innehåller de lösningsmedel. Men det mesta av översprutningen återvinns och återvinns tillbaka till processen, vilket uppnår nära 100 % överföringseffektivitet. Fokus för framtida utveckling är att öka den fasta substansen till 100 % och eliminera behovet av ett oxidationsmedel.
Exteriör plastdelar
En av de mindre kända tillämpningarna är användningen av en UV-härdbar klarlack över formgjutna kroppssidor. Inledningsvis utvecklades denna beläggning för att minska gulfärgningen vid exteriör exponering av sidolister av vinylkroppar. Beläggningen måste vara mycket seg och flexibel för att bibehålla vidhäftningen utan att spricka från föremål som träffade formen. Drivkrafterna för användningen av UV-beläggningar i denna applikation är härdningshastigheten (litet processfotavtryck) och överlägsna prestandaegenskaper.
SMC kroppspaneler
Sheet molding compound (SMC) är ett kompositmaterial som har använts som ett alternativ till stål i mer än 30 år. SMC består av ett glasfiberfyllt polyesterharts som har gjutits till ark. Dessa ark placeras sedan i en kompressionsform och formas till kroppspaneler. SMC kan väljas eftersom det sänker verktygskostnaderna för små produktionsserier, minskar vikten, ger bucklor och korrosionsbeständighet och ger stylister större frihet. En av utmaningarna med att använda SMC är dock efterbehandlingen av delen i monteringsfabriken. SMC är ett poröst substrat. När karosspanelen, nu på ett fordon, går igenom klarlackslackugnen, kan en lackdefekt som kallas "porositetspop" uppstå. Detta kommer att kräva åtminstone en punktreparation, eller om det finns tillräckligt med "popp", en fullständig ommålning av kroppsskalet.
För tre år sedan, i ett försök att eliminera denna defekt, kommersialiserade BASF Coatings en UV/termisk hybridförseglare. Anledningen till att man använder en hybridkur är att översprejningen kommer att härdas på icke-kritiska ytor. Nyckelsteget för att eliminera "porositetspopparna" är exponeringen för UV-energi, vilket avsevärt ökar tvärbindningsdensiteten hos den exponerade beläggningen på de kritiska ytorna. Om förseglaren inte får den lägsta UV-energin klarar beläggningen fortfarande alla andra prestandakrav.
Användningen av dubbelhärdningsteknik i detta fall ger nya beläggningsegenskaper genom att utnyttja UV-härdning samtidigt som det ger en säkerhetsfaktor för beläggningen i en högvärdig applikation. Denna applikation visar inte bara hur UV-teknik kan ge unika beläggningsegenskaper, den visar också att ett UV-härdat beläggningssystem är livskraftigt på högvärdiga, stora volymer, stora och komplexa bildelar. Denna beläggning har använts på cirka en miljon kroppspaneler.
OEM klarlack
Det marknadssegment för UV-teknik som har högst synbarhet är utan tvekan den exteriöra karossen för bilar i klass A-beläggningar. Ford Motor Company visade UV-teknik på ett prototypfordon, Concept U-bilen, på North American International Auto Show 2003. Beläggningstekniken som visades var en UV-härdad klarlack, formulerad och levererad av Akzo Nobel Coatings. Denna beläggning applicerades och härdades över individuella kroppspaneler gjorda av olika material.
På Surcar, den främsta globala konferensen för bilbeläggningar som hölls vartannat år i Frankrike, höll både DuPont Performance Coatings och BASF presentationer under 2001 och 2003 om UV-härdningsteknik för klarlacker för bilar. Drivkraften för denna utveckling är att förbättra ett primärt kundnöjdhetsproblem för färg – rep- och fläckbeständighet. Båda företagen har utvecklat hybridhärdande (UV & termiska) beläggningar. Syftet med att följa hybridteknologins väg är att minimera UV-härdningssystemets komplexitet samtidigt som målprestandaegenskaperna uppnås.
Både DuPont och BASF har installerat pilotlinjer vid sina anläggningar. DuPont-linjen i Wuppertal har förmågan att bota hela kroppar. Beläggningsföretagen måste inte bara visa bra beläggningsprestanda, de måste också visa en färglinjelösning. En av de andra fördelarna med UV/termisk härdning som nämns av DuPont är att längden på klarlacksdelen av mållinjen kan minskas med 50 % helt enkelt genom att minska längden på den termiska ugnen.
Från den tekniska sidan gav Dürr System GmbH en presentation om ett monteringsfabrikskoncept för UV-härdning. En av nyckelvariablerna i dessa koncept var placeringen av UV-härdningsprocessen i mållinjen. Konstruerade lösningar inkluderade placering av UV-lampor före, inuti eller efter den termiska ugnen. Dürr anser att det finns tekniska lösningar för de flesta processalternativ som involverar nuvarande formuleringar under utveckling. Fusion UV Systems presenterade också ett nytt verktyg — en datorsimulering av UV-härdningsprocessen för bilkarosserier. Denna utveckling genomfördes för att stödja och påskynda införandet av UV-härdningsteknik i monteringsfabriker.
Andra applikationer
Utvecklingsarbetet fortsätter för plastbeläggningar som används på bilinteriörer, beläggningar för lättmetallfälgar och hjulkåpor, klarlacker över stora färggjutna delar och för delar under huven. UV-processen fortsätter att valideras som en stabil härdningsplattform. Allt som verkligen förändras är att UV-beläggningar går upp till mer komplexa delar av högre värde. Processens stabilitet och långsiktiga livskraft har visats med applikationen för framåtbelysning. Det började för över 20 år sedan och är nu industristandard.
Även om UV-teknik har vad vissa anser vara en "cool" faktor, är det som industrin vill göra med denna teknik att tillhandahålla de bästa lösningarna på efterbehandlares problem. Ingen använder en teknik för teknikens skull. Det måste leverera värde. Värdet kan komma i form av förbättrad produktivitet relaterad till härdningshastigheten. Eller det kan komma från förbättrade eller nya egenskaper som du inte har kunnat uppnå med nuvarande teknologier. Det kan komma från högre förstagångskvalitet eftersom beläggningen är öppen för smuts under kortare tid. Det kan vara ett sätt att minska eller eliminera VOC på din anläggning. Tekniken kan leverera värde. UV-industrin och efterbehandlare måste fortsätta arbeta tillsammans för att skapa lösningar som förbättrar slutbehandlarens resultat.
Posttid: Mar-14-2023
