Av Lawrence (Larry) Van Iseghem är VD/VD för Van Technologies, Inc.
Under loppet av att göra affärer med industrikunder på internationell basis har vi tagit itu med otroligt många frågor och tillhandahållit många lösningar förknippade med UV-härdbara beläggningar. Det som följer är några av de vanligaste frågorna, och de medföljande svaren kan ge användbar insikt.
1. Vad är UV-härdbara beläggningar?
Inom träbearbetningsindustrin finns det tre huvudtyper av UV-härdbara beläggningar.
100 % aktiva (ibland kallade 100 % fasta ämnen) UV-härdbara beläggningar är flytande kemiska sammansättningar som inte innehåller något lösningsmedel eller vatten. Vid applicering utsätts beläggningen omedelbart för UV-energi utan att behöva torka eller avdunsta innan härdning. Den applicerade beläggningskompositionen reagerar för att bilda ett fast ytskikt via den beskrivna reaktiva processen och lämpligen benämnd fotopolymerisation. Eftersom det inte behövs någon avdunstning före härdning, är appliceringen och härdningsprocessen anmärkningsvärt effektiv och kostnadseffektiv.
Vattenburna eller lösningsmedelsburna hybrid UV-härdbara beläggningar innehåller uppenbarligen antingen vatten eller lösningsmedel för att minska det aktiva (eller fasta) innehållet. Denna minskning av fast material medger större lätthet vid kontroll av den applicerade våta filmtjockleken och/eller vid kontroll av beläggningens viskositet. Vid användning appliceras dessa UV-beläggningar på träytor genom en mängd olika metoder och måste torkas helt innan UV-härdning.
UV-härdbara pulverbeläggningar är också 100 % fasta kompositioner och appliceras vanligtvis på ledande substrat genom elektrostatisk attraktion. När det väl applicerats upphettas substratet för att smälta pulvret, som rinner ut och bildar en ytfilm. Det belagda substratet kan sedan omedelbart exponeras för UV-energi för att underlätta härdningen. Den resulterande ytfilmen är inte längre värmedeformerbar eller känslig.
Det finns varianter av dessa UV-härdbara beläggningar tillgängliga som innehåller en sekundär härdningsmekanism (värmeaktiverad, fuktreaktiv, etc) som kan ge härdning i ytområden som inte utsätts för UV-energi. Dessa beläggningar kallas vanligen för dubbelhärdande beläggningar.
Oavsett vilken typ av UV-härdbar beläggning som används ger den slutliga ytfinishen eller skiktet exceptionella egenskaper för kvalitet, hållbarhet och motståndskraft.
2. Hur väl fäster UV-härdbara beläggningar på olika träslag, inklusive oljiga träslag?
UV-härdbara beläggningar uppvisar utmärkt vidhäftning till de flesta träslag. Det är viktigt att se till att tillräckliga härdningsförhållanden finns för att ge genomhärdning och motsvarande vidhäftning till underlaget.
Det finns vissa arter som naturligt är mycket oljiga och kan kräva applicering av en vidhäftningsfrämjande primer, eller "tiecoat". Van Technologies har utfört betydande forskning och utveckling av vidhäftning av UV-härdbara beläggningar på dessa träslag. Den senaste utvecklingen inkluderar en enda UV-härdbar tätningsmedel som förhindrar oljor, sav och beck från att störa vidhäftningen av UV-härdande topplack.
Alternativt kan oljan som finns på träytan avlägsnas precis innan beläggningen appliceras genom att torka av med aceton eller annat lämpligt lösningsmedel. En luddfri, absorberande trasa fuktas först med lösningsmedlet och torkas sedan över träets yta. Ytan får torka och sedan kan den UV-härdbara beläggningen appliceras. Avlägsnandet av ytolja och andra föroreningar främjar efterföljande vidhäftning av den applicerade beläggningen på träytan.
3. Vilken typ av fläckar är kompatibla med UV-beläggningar?
Vilken som helst av fläckarna som beskrivs här kan effektivt förseglas och toppbeläggas med 100 % UV-härdbara, lösningsmedelsreducerade UV-härdbara, vattenburna UV-härdbara eller UV-härdbara pulversystem. Därför finns det ett antal livskraftiga kombinationer som gör de flesta fläckar på marknaden lämpliga för alla UV-härdbara beläggningar. Det finns dock vissa överväganden som är anmärkningsvärda för att säkerställa att det finns kompatibilitet för en ytfinish av trä av hög kvalitet.
Vattenburna fläckar och vattenburna UV-härdbara fläckar:När du applicerar antingen 100 % UV-härdbara, lösningsmedelsreducerade UV-härdbara eller UV-härdbara pulverförseglare/topplacker över vattenburna fläckar, är det viktigt att fläcken är helt torr för att förhindra defekter i beläggningens enhetlighet, inklusive apelsinskal, fiskögon, krattering , poolning och pöl. Sådana defekter uppstår på grund av den låga ytspänningen hos de applicerade beläggningarna i förhållande till den höga kvarvarande vattenytspänningen från den applicerade fläcken.
Appliceringen av en vattenburen UV-härdbar beläggning är dock i allmänhet mer förlåtande. Den applicerade fläcken kan uppvisa fukt utan negativa effekter vid användning av vissa vattenburna UV-härdbara tätningsmedel/täckfärger. Återstående fukt eller vatten från fläckappliceringen diffunderar lätt genom den applicerade vattenburna UV-förseglaren/topplacken under torkningsprocessen. Det rekommenderas dock starkt att testa alla kombinationer av fläckar och försegling/topplack på ett representativt provexemplar innan man bestämmer sig för den faktiska ytan som ska ytbehandlas.
Oljebaserade och lösningsmedelsburna fläckar:Även om det kan finnas ett system som kan appliceras på otillräckligt torkade oljebaserade eller lösningsmedelsburna fläckar, är det vanligtvis nödvändigt, och rekommenderas starkt, att torka dessa fläckar helt innan applicering av någon förseglare/topplack. Långsamt torkande fläckar av dessa typer kan ta upp till 24 till 48 timmar (eller längre) för att uppnå full torrhet. Återigen rekommenderas att testa systemet på en representativ träyta.
100 % UV-härdbara fläckar:I allmänhet uppvisar 100 % UV-härdbara beläggningar hög kemikalie- och vattenbeständighet när de är helt härdade. Denna beständighet gör det svårt för efterföljande applicerade beläggningar att fästa bra om inte den underliggande UV-härdade ytan är tillräckligt slipad för att tillåta mekanisk bindning. Även om 100 % UV-härdbara fläckar som har utformats för att vara mottagliga för efterföljande applicerade beläggningar erbjuds, måste de flesta 100 % UV-härdbara fläckar nötas eller delvis härdas (benämnt "B"-stadium eller stöthärdning) för att främja vidhäftning mellan skikten. "B" stadieindelning resulterar i kvarvarande reaktiva ställen i fläckskiktet som kommer att samreagera med den applicerade UV-härdbara beläggningen när den utsätts för fullständig härdning. "B"-inställning möjliggör också mild nötning för att denib eller skära av eventuella kornhöjningar som kan uppstå vid applicering av fläckar. Jämn försegling eller applicering av topplack ger utmärkt vidhäftning mellan skikten.
Ett annat problem med 100 % UV-härdbara fläckar gäller mörkare färger. Kraftigt pigmenterade fläckar (och pigmenterade beläggningar i allmänhet) presterar bättre när man använder UV-lampor som levererar energi närmare det synliga ljusspektrumet. Konventionella UV-lampor dopade med gallium i kombination med vanliga kvicksilverlampor är ett utmärkt val. UV LED-lampor som avger 395 nm och/eller 405 nm presterar bättre med pigmenterade system jämfört med 365 nm och 385 nm arrays. Dessutom UV-lampsystem som levererar större UV-effekt (mW/cm2) och energitäthet (mJ/cm2) främja bättre härdning genom den applicerade fläcken eller pigmenterade beläggningsskiktet.
Slutligen, som med de andra fläcksystemen som nämns ovan, rekommenderas testning innan man arbetar med den faktiska ytan som ska färgas och ytbehandlas. Var säker innan kur!
4. Vilken är den maximala/minsta filmuppbyggnaden för 100 % UV-beläggningar?
UV-härdbara pulverbeläggningar är tekniskt sett 100 % UV-härdbara beläggningar, och deras applicerade tjocklek begränsas av de elektrostatiska attraktionskrafterna som binder pulvret till ytan som bearbetas. Det är bäst att rådfråga UV-pulverlacktillverkaren.
När det gäller flytande 100 % UV-härdbara beläggningar kommer den applicerade våta filmtjockleken att resultera i ungefär samma torrfilmtjocklek efter UV-härdning. Viss krympning är oundviklig men vanligtvis har det minimal konsekvens. Det finns dock mycket tekniska tillämpningar som specificerar mycket snäva eller snäva filmtjocklekstoleranser. Under dessa omständigheter kan direkt härdad filmmätning utföras för att korrelera våt till torr filmtjocklek.
Den slutliga härdade tjockleken som kan uppnås beror på kemin hos den UV-härdbara beläggningen och hur den är formulerad. Det finns system tillgängliga som är konstruerade för att ge mycket tunna filmavlagringar mellan 0,2 mil – 0,5 mil (5µ – 15µ) och andra som kan ge en tjocklek på över 0,5 tum (12 mm). Typiskt är UV-härdade beläggningar som har en hög tvärbindningsdensitet, såsom vissa uretanakrylatformuleringar, inte kapabla till hög filmtjocklek i ett enda applicerat lager. Graden av krympning vid härdning kommer att orsaka allvarliga sprickor i den tjockt applicerade beläggningen. En hög bygg- eller yttjocklek kan fortfarande uppnås med UV-härdbara beläggningar med hög tvärbindningsdensitet genom att applicera flera tunna skikt och antingen slipning och/eller "B" mellanskikt mellan varje skikt för att främja vidhäftning mellan skikten.
Den reaktiva härdningsmekanismen för de flesta UV-härdbara beläggningar kallas "fri radikal initierad." Denna reaktiva härdningsmekanism är känslig för syre i luften som saktar ner eller hämmar härdningshastigheten. Denna avmattning kallas ofta för syreinhibering och är viktigast när man försöker uppnå mycket tunna filmtjocklekar. I tunna filmer är ytarean till den totala volymen av applicerad beläggning relativt hög jämfört med tjocka filmtjocklekar. Därför är tunna filmtjocklekar mycket mer mottagliga för syreinhibering och härdar mycket långsamt. Ofta förblir ytan på finishen otillräckligt härdad och uppvisar en oljig/fet känsla. För att motverka syreinhibering kan inerta gaser som kväve och koldioxid passera över ytan under härdning för att avlägsna koncentrationen av syre, vilket möjliggör fullständig, snabb härdning.
5. Hur tydlig är en klar UV-beläggning?
100 % UV-härdbara beläggningar kan uppvisa utmärkt klarhet och kommer att konkurrera med de bästa klarlackerna i branschen. Dessutom, när de appliceras på trä, framhäver de maximal skönhet och bilddjup. Av särskilt intresse är olika alifatiska uretanakrylatsystem som är anmärkningsvärt klara och färglösa när de appliceras på en mängd olika ytor, inklusive trä. Dessutom är alifatiska polyuretanakrylatbeläggningar mycket stabila och motstår missfärgning med åldern. Det är viktigt att påpeka att lågblanka beläggningar sprider ljus mycket mer än glansbeläggningar och får därmed lägre klarhet. I förhållande till andra beläggningskemier är dock 100 % UV-härdbara beläggningar lika om inte överlägsna.
Vattenburna UV-härdbara beläggningar som finns tillgängliga vid denna tidpunkt kan formuleras för att ge exceptionell klarhet, trävärme och svar för att konkurrera med de bästa konventionella ytbehandlingssystemen. Klarhet, glans, trärespons och andra funktionella egenskaper hos UV-härdbara beläggningar som finns på marknaden idag är utmärkta när de kommer från kvalitetstillverkare.
6. Finns det färgade eller pigmenterade UV-härdbara beläggningar?
Ja, färgade eller pigmenterade beläggningar är lätt tillgängliga i alla typer av UV-härdbara beläggningar men det finns faktorer att ta hänsyn till för optimala resultat. Den första och viktigaste faktorn är det faktum att vissa färger stör UV-energins förmåga att överföra till eller penetrera den applicerade UV-härdbara beläggningen. Det elektromagnetiska spektrumet illustreras i bild 1, och det kan ses att det synliga ljusspektrat ligger omedelbart intill UV-spektrumet. Spektrumet är ett kontinuum utan tydliga linjer (våglängder) av avgränsning. Därför smälter en region gradvis in i en angränsande region. Med tanke på området för synligt ljus finns det vissa vetenskapliga påståenden att det sträcker sig från 400 nm till 780 nm, medan andra påståenden säger att det sträcker sig från 350 nm till 800 nm. För den här diskussionen spelar det bara roll att vi inser att vissa färger effektivt kan blockera överföringen av vissa våglängder av UV eller strålning.
Eftersom fokus ligger på UV-våglängden eller strålningsregionen, låt oss utforska den regionen mer i detalj. Bild 2 visar förhållandet mellan våglängden för synligt ljus och motsvarande färg som är effektiv för att blockera det. Det är också viktigt att veta att färgämnen typiskt spänner över ett intervall av våglängder så att ett rött färgämne kan sträcka sig över ett avsevärt område så att det delvis kan absorbera in i UVA-området. Därför kommer de färger som är mest oroande att sträcka sig över det gula – orange – röda området och dessa färger kan störa effektiv botemedel.
Färgämnen stör inte bara UV-härdning, de är också ett övervägande när du använder vitpigmenterade beläggningar, såsom UV-härdbara primers och topplackfärger. Tänk på absorbansspektrumet för det vita pigmentet titandioxid (TiO2), som visas i bild 3. TiO2 uppvisar mycket stark absorbans i hela UV-området och ändå härdas vita, UV-härdbara beläggningar effektivt. Hur? Svaret ligger i noggrann formulering av beläggningsutvecklaren och tillverkaren i samverkan med användningen av rätt UV-lampor för härdning. De vanliga, konventionella UV-lamporna som används avger energi som illustreras i bild 4.
Varje illustrerad lampa är baserad på kvicksilver, men genom att dopa kvicksilvret med ett annat metalliskt element kan emissionen skifta till andra våglängdsområden. När det gäller TiO2-baserade, vita, UV-härdbara beläggningar kommer energin som levereras av en vanlig kvicksilverlampa att effektivt blockeras. Vissa av de högre våglängderna som levereras kan ge härdning men den tid som krävs för fullständig härdning kanske inte är praktisk. Genom att dopa en kvicksilverlampa med gallium finns det dock ett överflöd av energi som är användbart i en region som inte effektivt blockeras av TiO2. Med en kombination av båda lamptyperna kan både genomhärdning (med galliumdopad) och ythärdning (med standardkvicksilver) åstadkommas (bild 5).
Slutligen måste färgade eller pigmenterade UV-härdbara beläggningar formuleras med de optimala fotoinitiatorerna så att UV-energin – våglängdsområdet för synligt ljus som levereras av lamporna – används korrekt för effektiv härdning.
Andra frågor?
Tveka aldrig att fråga företagets nuvarande eller framtida leverantör av beläggningar, utrustning och processtyrningssystem med hänsyn till eventuella frågor som uppstår. Bra svar finns tillgängliga för att hjälpa till att fatta effektiva, säkra och lönsamma beslut. u
Lawrence (Larry) Van Iseghem är VD/VD för Van Technologies, Inc. Van Technologies har över 30 års erfarenhet av UV-härdbara beläggningar, som började som ett FoU-företag men omvandlades snabbt till en tillverkare av Application Specific Advanced Coatings™ för industriell beläggning. anläggningar över hela världen. UV-härdbara beläggningar har alltid varit ett primärt fokus, tillsammans med andra "gröna" beläggningsteknologier, med tonvikten på prestanda som är lika med eller överträffar konventionell teknik. Van Technologies tillverkar varumärket GreenLight Coatings™ av industriella beläggningar enligt ett ISO-9001:2015 certifierat kvalitetsledningssystem. För mer information, besökwww.greenlightcoatings.com.
Posttid: 2023-jul-22
