UV-teknologi anses av mange for å være den "up-and-coming"-teknologien for herding av industribelegg. Selv om det kan være nytt for mange i industri- og bilbeleggindustrien, har det eksistert i mer enn tre tiår i andre bransjer...
UV-teknologi anses av mange for å være den "up-and-coming"-teknologien for herding av industribelegg. Selv om det kan være nytt for mange i industri- og bilbeleggindustrien, har det 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-herdeteknologi spiller også en stor rolle i forbrukerelektronikkindustrien. For eksempel, når det gjelder mobiltelefoner, brukes UV-teknologi i belegg av plasthus, belegg for å beskytte intern elektronikk, UV-klebende komponenter og til og med i produksjon av fargeskjermer som finnes på enkelte telefoner. Tilsvarende bruker den optiske fiber- og DVD/CD-industrien utelukkende UV-belegg og lim og ville ikke eksistert slik vi kjenner dem i dag hvis UV-teknologien ikke hadde muliggjort utviklingen av dem.
Så hva er UV-herding? Enkelt sagt er det en prosess for å tverrbinde (herde) belegg ved en kjemisk prosess initiert og opprettholdt av UV-energi. På mindre enn ett minutt omdannes belegget fra en væske til et fast stoff. Det er grunnleggende forskjeller i noen av råvarene og funksjonaliteten på harpiksene i belegget, men disse er gjennomsiktige for beleggbrukeren.
Konvensjonelt påføringsutstyr som luftforstøvede sprøytepistoler, HVLP, roterende bjeller, flytbelegg, rullebelegg og annet utstyr påfører UV-belegg. Men 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 den minimale mengden energi som kreves for å oppnå herding.
Selskaper og bransjer som utnytter egenskapene til UV-teknologi har levert ekstraordinær verdi ved å tilby overlegen produksjonseffektivitet og et overlegent sluttprodukt samtidig som de forbedrer fortjenesten.
Utnytte UVs attributter
Hva er de viktigste egenskapene som kan utnyttes? For det første, som nevnt tidligere, er herding veldig raskt og kan gjøres ved romtemperatur. Dette muliggjør effektiv herding av varmefølsomme underlag, og alle belegg kan herdes veldig raskt. UV-herding er en nøkkel til produktivitet hvis begrensningen (flaskehalsen) i prosessen er lang herdetid. Hastigheten tillater også en prosess med mye mindre fotavtrykk. Til sammenligning krever et konvensjonelt belegg som krever en 30-minutters steking ved en linjehastighet på 15 fpm 450 fot transportbånd i ovnen, mens et UV-herdet belegg kan kreve bare 25 fot (eller mindre) transportbånd.
UV-tverrbindingsreaksjonen kan resultere i et belegg med enormt overlegen fysisk holdbarhet. Selv om belegg kan formuleres for å være vanskelige for applikasjoner som gulv, kan de også lages for å være svært fleksible. Begge typer belegg, harde og fleksible, brukes i bilapplikasjoner.
Disse egenskapene er driverne for den fortsatte utviklingen og penetrasjonen av UV-teknologi for bilbelegg. Det er selvfølgelig utfordringer knyttet til UV-herding av industribelegg. Den primære bekymringen for prosesseieren er evnen til å eksponere alle områder av komplekse deler for UV-energi. Hele overflaten av belegget må utsettes for minimum UV-energi som kreves for å herde belegget. Dette krever en nøye analyse av delen, innredning av deler og arrangement av lamper for å eliminere skyggeområder. Imidlertid har det vært betydelige forbedringer i lamper, råvarer og formulerte produkter som overvinner de fleste av disse begrensningene.
Fremre belysning for biler
Den spesifikke bilapplikasjonen hvor UV har blitt standardteknologien er i bilindustrien, der UV-belegg har blitt brukt i mer enn 15 år og nå har 80 % av markedet. Hodelykter er sammensatt av to hovedkomponenter som må belegges - polykarbonatlinsen og reflektorhuset. Linsen krever et veldig hardt, ripebestandig belegg for å beskytte polykarbonatet mot vær og vind og fysisk mishandling. Reflektorhuset har en UV-grunnlakk (primer) som forsegler underlaget og gir en ultrajevn overflate for metallisering. Markedet for reflektorbaselakk er nå i hovedsak 100 % UV-herdet. De viktigste årsakene til bruken har vært forbedret produktivitet, lite prosessavtrykk og overlegne beleggytelsesegenskaper.
Selv om beleggene som brukes er UV-herdet, inneholder de løsemiddel. Imidlertid blir det meste av oversprayen gjenvunnet og resirkulert tilbake i prosessen, og oppnår nær 100 % overføringseffektivitet. Fokus for fremtidig utvikling er å øke faststoffet til 100 % og eliminere behovet for et oksidasjonsmiddel.
Utvendige plastdeler
En av de mindre kjente bruksområdene er bruken av en UV-herdbar klarlakk over formstøpte kroppssidelister. Opprinnelig ble dette belegget utviklet for å redusere gulfargingen ved utvendig eksponering av sidelister i vinyl. Belegget måtte være veldig seigt og fleksibelt for å opprettholde vedheft uten å sprekke fra gjenstander som traff støpelisten. Driverne for bruk av UV-belegg i denne applikasjonen er herdehastigheten (lite prosessavtrykk) og overlegne ytelsesegenskaper.
SMC kroppspaneler
Sheet molding compound (SMC) er et komposittmateriale som har vært brukt som et alternativ til stål i mer enn 30 år. SMC består av en glassfiberfylt polyesterharpiks som er støpt til plater. Disse arkene blir deretter plassert i en kompresjonsform og formet til kroppspaneler. SMC kan velges fordi det senker verktøykostnadene for små produksjonsserier, reduserer vekten, gir bulker og korrosjonsmotstand, og gir større spillerom til stylister. En av utfordringene ved bruk av SMC er imidlertid etterbehandlingen av delen i monteringsanlegget. SMC er et porøst substrat. Når karosseripanelet, nå på et kjøretøy, går gjennom klarlakkmalingsovnen, kan det oppstå en lakkfeil kjent som en "porøsitetspopp". Dette vil kreve minst en punktreparasjon, eller hvis det er nok "pops", en full maling av kroppsskallet.
For tre år siden, i et forsøk på å eliminere denne defekten, kommersialiserte BASF Coatings en UV/termisk hybridforsegler. Grunnen til å bruke hybridkur er at oversprayen vil bli herdet på ikke-kritiske overflater. Nøkkeltrinnet for å eliminere "porøsitetspoppene" er eksponeringen for UV-energi, noe som øker tverrbindingstettheten til det eksponerte belegget på de kritiske overflatene betydelig. Hvis forsegleren ikke mottar minimum UV-energi, oppfyller belegget fortsatt alle andre ytelseskrav.
Bruken av dobbeltherdende teknologi i dette tilfellet gir nye beleggegenskaper ved å benytte 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 høyverdi, høyt volum, store og komplekse bildeler. Dette belegget har blitt brukt på omtrent en million kroppspaneler.
OEM klarlakk
Markedssegmentet for UV-teknologi med høyest synlighet er uten tvil de utvendige karosseripanelene for biler i klasse A. 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 kroppspaneler laget av forskjellige materialer.
På Surcar, den fremste globale billakkkonferansen som ble holdt annethvert år i Frankrike, holdt både DuPont Performance Coatings og BASF presentasjoner i 2001 og 2003 om UV-herdende teknologi for klarlakker til biler. Driveren for denne utviklingen er å forbedre et primært kundetilfredshetsproblem for maling – motstand mot riper og slitasje. Begge selskapene har utviklet hybridherdende (UV og termiske) belegg. Hensikten med å forfølge hybridteknologistien er å minimere kompleksiteten til UV-herdesystemet samtidig som målytelsesegenskapene oppnås.
Både DuPont og BASF har installert pilotlinjer ved sine anlegg. DuPont-linjen i Wuppertal har evnen til å kurere hele kropper. Ikke bare må malingsselskapene vise god malingsytelse, de må også demonstrere en malingslinjeløsning. En av de andre fordelene med UV/termisk herding nevnt av DuPont er at lengden på klarlakkdelen av finishlinjen kan reduseres med 50 % ganske enkelt ved å redusere lengden på den termiske ovnen.
Fra ingeniørsiden holdt Dürr System GmbH en presentasjon om et monteringsanleggskonsept for UV-herding. En av nøkkelvariablene i disse konseptene var plasseringen av UV-herdeprosessen i mållinjen. Konstruerte løsninger inkluderte plassering av UV-lamper før, inne i eller etter den termiske ovnen. Dürr føler 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-herdeprosessen for bilkarosserier. Denne utviklingen ble utført for å støtte og akselerere bruken av UV-herdeteknologi i monteringsanlegg.
Andre applikasjoner
Utviklingsarbeidet fortsetter for plastbelegg som brukes på bilinteriør, belegg for lettmetallfelger og hjulkapsler, klarlakker over store fargestøpte deler og for deler under panseret. UV-prosessen fortsetter å bli validert som en stabil herdeplattform. Alt som virkelig endrer seg er at UV-belegg beveger seg opp til mer komplekse deler av høyere verdi. Stabiliteten og langsiktige levedyktigheten til prosessen har blitt demonstrert med fremre belysningsapplikasjon. Det startet for over 20 år siden og er nå industristandarden.
Selv om UV-teknologi har det noen anser som en "kul" faktor, er det industrien ønsker å gjøre med denne teknologien å gi de beste løsningene på etterbehandlernes problemer. Ingen bruker en teknologi for teknologiens skyld. Det må levere verdi. Verdien kan komme i form av forbedret produktivitet knyttet til kurens hastighet. Eller det kan komme fra forbedrede eller nye egenskaper som du ikke har klart å oppnå med dagens teknologier. Det kan komme fra høyere førstegangskvalitet fordi belegget er åpent for smuss i kortere tid. Det kan være et middel til å redusere eller eliminere VOC ved anlegget ditt. Teknologien kan levere verdi. UV-industrien og etterbehandlere må fortsette å samarbeide for å lage løsninger som forbedrer sluttbehandlerens bunnlinje.
Innleggstid: 14. mars 2023
