UV-teknologi anses av mange for å være den «fremadstormende» teknologien for herding av industrielle belegg. Selv om det kan være nytt for mange i industri- og bilindustrien, har det eksistert i mer enn tre tiår i andre bransjer ...
UV-teknologi regnes av mange som den «fremadstormende» teknologien for herding av industrielle belegg. Selv om den kan være ny for mange i industri- og bilindustrien, har den eksistert i mer enn tre tiår i andre bransjer. Folk går på UV-belagte vinylgulvprodukter hver dag, og mange av oss har dem i hjemmene våre. UV-herdingsteknologi spiller også en viktig rolle i forbrukerelektronikkindustrien. For eksempel, når det gjelder mobiltelefoner, brukes UV-teknologi i belegg av plasthus, belegg for å beskytte intern elektronikk, UV-limede komponenter og til og med i produksjonen av fargeskjermene som finnes på noen telefoner. På samme måte bruker optisk fiber og DVD/CD-industrien utelukkende UV-belegg og lim, og ville ikke eksistert slik vi kjenner dem i dag hvis UV-teknologi ikke hadde muliggjort utviklingen av disse.
Så hva er UV-herding? Enkelt sagt er det en prosess for å kryssbinde (herde) belegg gjennom en kjemisk prosess initiert og vedlikeholdt av UV-energi. På under ett minutt omdannes belegget fra flytende til fast stoff. Det er grunnleggende forskjeller i noen av råmaterialene og funksjonaliteten til harpiksene i belegget, men disse er gjennomsiktige for brukeren av belegget.
Konvensjonelt påføringsutstyr som luftforstøvede sprøytepistoler, HVLP, roterende klokker, flytbelegg, valsebelegg og annet utstyr påfører UV-belegg. I stedet for å gå inn i en termisk ovn etter påføring av belegg og løsemiddelflash, herdes belegget med UV-energi generert av UV-lampesystemer organisert på en måte som belyser belegget med minimal energimengde som kreves for å oppnå herding.
Bedrifter og industrier som utnytter egenskapene til UV-teknologi har levert ekstraordinær verdi ved å tilby overlegen produksjonseffektivitet og et overlegent sluttprodukt, samtidig som de forbedrer fortjenesten.
Utnyttelse av UVs egenskaper
Hva er de viktigste egenskapene som kan utnyttes? For det første, som nevnt tidligere, er herdingen svært rask og kan gjøres ved romtemperatur. Dette muliggjør effektiv herding av varmefølsomme underlag, og alle belegg kan herdes svært raskt. UV-herding er en nøkkel til produktivitet hvis begrensningen (flaskehalsen) i prosessen din er en lang herdetid. Hastigheten tillater også en prosess med et mye mindre fotavtrykk. Til sammenligning krever et konvensjonelt belegg som krever en 30-minutters herdetid med en linjehastighet på 15 fpm 450 fot transportbånd i ovnen, mens et UV-herdet belegg kanskje bare krever 25 fot (eller mindre) transportbånd.
UV-kryssbindingsreaksjonen kan resultere i et belegg med langt bedre fysisk holdbarhet. Selv om belegg kan formuleres for å være harde for bruksområder som gulvbelegg, kan de også lages svært fleksible. Begge typer belegg, harde og fleksible, brukes i bilindustrien.
Disse egenskapene er driverne for den fortsatte utviklingen og inntredenen av UV-teknologi for bilbelegg. Selvfølgelig er det utfordringer knyttet til UV-herding av industrielle belegg. Den primære bekymringen for prosesseieren er evnen til å eksponere alle områder av komplekse deler for UV-energi. Hele overflaten av belegget må eksponeres for minimal UV-energi som kreves for å herde belegget. Dette krever en nøye analyse av delen, plassering av deler og plassering av lamper for å eliminere skyggeområder. Det har imidlertid vært betydelige forbedringer i lamper, råvarer og formulerte produkter som overvinner de fleste av disse begrensningene.
Foroverbelysning for biler
Den spesifikke bilindustrien der UV har blitt standardteknologi, er i bilindustrien for frontlykter, hvor UV-belegg har blitt brukt i mer enn 15 år og nå utgjør 80 % av markedet. Frontlykter består av to hovedkomponenter som må belegges – polykarbonatlinsen og reflektorhuset. Linsen krever et veldig hardt, ripebestandig belegg for å beskytte polykarbonatet mot elementene og fysisk mishandling. Reflektorhuset har en UV-baselakk (grunning) som forsegler underlaget og gir en ultraglatt overflate for metallisering. Markedet for reflektorbaselakk er nå i hovedsak 100 % UV-herdet. De viktigste årsakene til adopsjonen har vært forbedret produktivitet, lite prosessavtrykk og overlegne beleggegenskaper.
Selv om beleggene som brukes er UV-herdet, inneholder de løsemiddel. Imidlertid gjenvinnes mesteparten av oversprayen og resirkuleres tilbake i prosessen, noe som oppnår en overføringseffektivitet på nesten 100 %. Fokuset for fremtidig utvikling er å øke tørrstoffinnholdet til 100 % og eliminere behovet for oksidasjonsmiddel.
Utvendige plastdeler
En av de mindre kjente bruksområdene er bruken av UV-herdende klarlakk over støpte sidelister i samme farge som andre farger. Opprinnelig ble dette belegget utviklet for å redusere gulning ved utvendig eksponering av vinyllister i sidelisten. Belegget måtte være svært tøft og fleksibelt for å opprettholde heft uten å sprekke fra gjenstander som traff listen. Årsakene til bruk av UV-belegg i denne applikasjonen er herdehastigheten (lite prosessavtrykk) og overlegne ytelsesegenskaper.
SMC karosseripaneler
Støpemasse (SMC) er et komposittmateriale som har blitt brukt som et alternativ til stål i over 30 år. SMC består av en glassfiberfylt polyesterharpiks som er støpt til plater. Disse platene plasseres deretter i en kompresjonsform og formes til karosseripaneler. SMC kan velges fordi det reduserer verktøykostnadene for små produksjonsserier, reduserer vekt, gir bulke- og korrosjonsbestandighet og gir stylister større frihetsgrad. En av utfordringene med å bruke SMC er imidlertid etterbehandlingen av delen i monteringsfabrikken. SMC er et porøst underlag. Når karosseripanelet, nå på et kjøretøy, går gjennom klarlakkovnen, kan det oppstå en lakkfeil kjent som en "porøsitetspop". Dette vil kreve minst en punktreparasjon, eller hvis det er nok "popper", en fullstendig omlakkering av karosseriet.
For tre år siden, i et forsøk på å eliminere denne feilen, kommersialiserte BASF Coatings en UV/termisk hybridforsegler. Årsaken til å bruke en hybridherding er at oversprayen vil herdes på ikke-kritiske overflater. Det viktigste trinnet for å eliminere "porøsitetspopp" er eksponering for UV-energi, noe som øker tverrbindingstettheten til det eksponerte belegget betydelig på de kritiske overflatene. Selv om forsegleren ikke mottar minimum UV-energi, oppfyller belegget fortsatt alle andre ytelseskrav.
Bruken av dobbeltherdingsteknologi i dette tilfellet gir nye beleggegenskaper ved å utnytte UV-herding, samtidig som det gir en sikkerhetsfaktor for belegget i en høyverdig applikasjon. Denne applikasjonen demonstrerer ikke bare hvordan UV-teknologi kan gi unike beleggegenskaper, den viser også at et UV-herdet beleggsystem er levedyktig på høyverdige, store og komplekse bildeler. Dette belegget har blitt brukt på omtrent én million karosseripaneler.
OEM klarlakk
Det er uten tvil det markedssegmentet for UV-teknologi med høyest synlighet som er klasse A-belegg for utvendige karosseripaneler. Ford Motor Company stilte ut UV-teknologi på en prototypebil, Concept U-bilen, på North American International Auto Show i 2003. Beleggteknologien som ble demonstrert var en UV-herdet klarlakk, formulert og levert av Akzo Nobel Coatings. Dette belegget ble påført og herdet over individuelle karosseripaneler laget av forskjellige materialer.
På Surcar, den fremste globale konferansen for billakker som arrangeres annethvert år i Frankrike, holdt både DuPont Performance Coatings og BASF presentasjoner i 2001 og 2003 om UV-herdingsteknologi for klarlakker til biler. Driveren for denne utviklingen er å forbedre et primært kundetilfredshetsproblem for lakk – ripe- og merkebestandighet. Begge selskapene har utviklet hybridherdende (UV og termisk) belegg. Formålet med å forfølge hybridteknologien er å minimere kompleksiteten til UV-herdingssystemet samtidig som de ønskede ytelsesegenskapene oppnås.
Både DuPont og BASF har installert pilotlinjer ved sine anlegg. DuPont-linjen i Wuppertal har muligheten til å herde hele karosserier. Ikke bare må overflatebehandlingsselskapene vise god overflatebehandlingsytelse, de må også demonstrere en løsning for overflatebehandlingslinjen. En av de andre fordelene med UV/termisk herding som DuPont nevner, er at lengden på klarlakkdelen av overflatebehandlingslinjen kan reduseres med 50 % bare ved å redusere lengden på termoovnen.
Fra ingeniørsiden holdt Dürr System GmbH en presentasjon om et monteringsanleggskonsept for UV-herding. En av nøkkelvariablene i disse konseptene var plasseringen av UV-herdingsprosessen i overflatelinjen. De tekniske løsningene inkluderte plassering av UV-lamper før, inni eller etter termoovnen. Dürr mener at det finnes tekniske løsninger for de fleste prosessalternativene som involverer nåværende formuleringer under utvikling. Fusion UV Systems presenterte også et nytt verktøy – en datasimulering av UV-herdingsprosessen for bilkarosserier. Denne utviklingen ble gjennomført for å støtte og akselerere bruken av UV-herdingsteknologi i monteringsanlegg.
Andre applikasjoner
Utviklingsarbeidet fortsetter for plastbelegg brukt på bilinteriør, belegg for lettmetallfelger og hjulkapsler, klarlakker over store støpte deler i fargen og for deler under panseret. UV-prosessen fortsetter å bli validert som en stabil herdeplattform. Alt som egentlig endrer seg er at UV-belegg beveger seg opp mot mer komplekse deler med høyere verdi. Stabiliteten og den langsiktige levedyktigheten til prosessen har blitt demonstrert med bruk av frontbelysning. Den startet for over 20 år siden og er nå industristandarden.
Selv om UV-teknologi har det som noen anser som en «kul» faktor, ønsker industrien å gjøre med denne teknologien å tilby de beste løsningene på etterbehandlernes problemer. Ingen bruker en teknologi for teknologiens skyld. Den må levere verdi. Verdien kan komme i form av forbedret produktivitet knyttet til herdehastigheten. Eller den kan komme fra forbedrede eller nye egenskaper som du ikke har klart å oppnå med dagens teknologier. Den kan komme fra høyere kvalitet ved første forsøk fordi belegget er åpent for smuss i kortere tid. Det kan gi et middel til å redusere eller eliminere VOC på anlegget ditt. Teknologien kan levere verdi. UV-industrien og etterbehandlerne må fortsette å samarbeide for å lage løsninger som forbedrer etterbehandlerens bunnlinje.
Publisert: 14. mars 2023
