I løpet av de siste tiårene har målet vært å redusere mengden løsemidler som slippes ut i atmosfæren. Disse kalles VOC-er (flyktige organiske forbindelser), og de omfatter i praksis alle løsemidlene vi bruker unntatt aceton, som har svært lav fotokjemisk reaktivitet og er unntatt som et VOC-løsemiddel.
Men hva om vi kunne eliminere løsemidler helt og fortsatt få gode beskyttende og dekorative resultater med minimal innsats?
Det hadde vært flott – og det kan vi. Teknologien som gjør dette mulig kalles UV-herding. Den har vært i bruk siden 1970-tallet for alle slags materialer, inkludert metall, plast, glass, papir og i økende grad også for tre.
UV-herdede belegg herder når de utsettes for ultrafiolett lys i nanometerområdet i den lave enden eller rett under synlig lys. Fordelene inkluderer betydelig reduksjon eller fullstendig eliminering av flyktige organiske forbindelser (VOC), mindre avfall, mindre gulvplassbehov, umiddelbar håndtering og stabling (så det er ikke behov for tørkestativer), reduserte lønnskostnader og raskere produksjonshastigheter.
De to viktigste ulempene er høye startkostnader for utstyret og vanskeligheter med å etterbehandle komplekse 3D-objekter. Så det å komme i gang med UV-herding er vanligvis begrenset til større verksteder som lager ganske flate objekter som dører, paneler, gulv, listverk og monteringsklare deler.
Den enkleste måten å forstå UV-herdede overflater på er å sammenligne dem med vanlige katalyserte overflater som du sikkert er kjent med. Som med katalyserte overflater inneholder UV-herdede overflater en harpiks for å oppnå bygging, et løsemiddel eller erstatning for tynning, en katalysator for å starte tverrbindingen og fremkalle herdingen, og noen tilsetningsstoffer som matteringsmidler for å gi spesielle egenskaper.
En rekke primære harpikser brukes, inkludert derivater av epoksy, uretan, akryl og polyester.
I alle tilfeller herder disse harpiksene svært hardt og er løsemiddel- og ripebestandige, på samme måte som katalysert (konverterings-) lakk. Dette gjør usynlige reparasjoner vanskelige hvis den herdede filmen skulle bli skadet.
UV-herdede overflater kan være 100 prosent faste stoffer i flytende form. Det vil si at tykkelsen på det som avsettes på treverket er den samme som tykkelsen på det herdede belegget. Det er ingenting som fordamper. Men den primære harpiksen er for tykk til enkel påføring. Så produsenter tilsetter mindre reaktive molekyler for å redusere viskositeten. I motsetning til løsemidler, som fordamper, tverrbinder disse tilsatte molekylene seg med de større harpiksmolekylene for å danne filmen.
Løsemidler eller vann kan også tilsettes som fortynningsmidler når man ønsker en tynnere filmoppbygging, for eksempel for et forseglerstrøk. Men de er vanligvis ikke nødvendige for å gjøre overflaten sprøytebar. Når løsemidler eller vann tilsettes, må de få lov til, eller fordampes (i en ovn), før UV-herdingen begynner.
Katalysatoren
I motsetning til katalysert lakk, som begynner å herde når katalysatoren tilsettes, gjør ikke katalysatoren i en UV-herdet overflate, kalt en «fotoinitiator», noe før den utsettes for energien fra UV-lys. Deretter starter den en rask kjedereaksjon som knytter alle molekylene i belegget sammen for å danne filmen.
Denne prosessen er det som gjør UV-herdede overflater så unike. Det er i hovedsak ingen holdbarhet eller brukstid for overflaten. Den forblir i flytende form inntil den utsettes for UV-lys. Deretter herder den helt i løpet av få sekunder. Husk at sollys kan sette i gang herdingen, så det er viktig å unngå denne typen eksponering.
Det kan være enklere å tenke på katalysatoren for UV-belegg som to deler i stedet for én. Fotoinitiatoren er allerede i overflaten – rundt 5 prosent av væsken – og så er det energien fra UV-lyset som setter den i gang. Uten begge deler skjer ingenting.
Denne unike egenskapen gjør det mulig å gjenvinne oversprøyting utenfor UV-lysets rekkevidde og bruke overflaten på nytt. Dermed kan avfall nesten elimineres fullstendig.
Det tradisjonelle UV-lyset er en kvikksølvdamppære sammen med en elliptisk reflektor for å samle og rette lyset mot delen. Ideen er å fokusere lyset for maksimal effekt ved å utløse fotoinitiatoren.
I løpet av det siste tiåret eller så har LED-pærer (lysdioder) begynt å erstatte tradisjonelle pærer fordi de bruker mindre strøm, varer mye lenger, ikke trenger å varmes opp og har et smalt bølgelengdeområde, slik at de ikke skaper på langt nær så mye problematisk varme. Denne varmen kan gjøre harpikser i treverket, som i furu, flytende, og varmen må slippes ut.
Herdeprosessen er imidlertid den samme. Alt skjer i «synsfelt». Lakken herder bare hvis UV-lyset treffer den fra en fast avstand. Områder i skygger eller utenfor lysets fokus herder ikke. Dette er en viktig begrensning ved UV-herding for tiden.
For å herde belegget på et hvilket som helst komplekst objekt, selv noe så flatt som en profilert list, må lysene plasseres slik at de treffer alle overflater med samme faste avstand for å matche beleggets formulering. Dette er grunnen til at flate objekter utgjør de aller fleste prosjekter som er belagt med en UV-herdet overflate.
De to vanlige ordningene for påføring og herding av UV-belegg er flatlinje og kammer.
Med flat linje beveger de flate eller nesten flate gjenstandene seg nedover et transportbånd under en spray eller rulle eller gjennom et vakuumkammer, deretter gjennom en ovn om nødvendig for å fjerne løsemidler eller vann og til slutt under en rekke UV-lamper for å fremkalle herding. Gjenstandene kan deretter stables umiddelbart.
I kamre henges og flyttes objektene vanligvis langs et transportbånd gjennom de samme trinnene. Et kammer muliggjør etterbehandling av alle sider samtidig og etterbehandling av ikke-komplekse, tredimensjonale objekter.
En annen mulighet er å bruke en robot til å rotere objektet foran UV-lamper eller holde en UV-lampe og bevege objektet rundt den.
Leverandører spiller en nøkkelrolle
Med UV-herdede belegg og utstyr er det enda viktigere å samarbeide med leverandørene enn med katalyserte lakker. Hovedårsaken er antallet variabler som må koordineres. Disse inkluderer bølgelengden til pærene eller LED-ene og deres avstand fra objektene, formuleringen av belegget og linjehastigheten hvis du bruker en etterbehandlingslinje.
Publisert: 23. april 2023
