Av Lawrence (Larry) Van Iseghem er administrerende direktør i Van Technologies, Inc.
I løpet av vår internasjonale forretningsvirksomhet med industrikunder har vi tatt opp et utrolig antall spørsmål og gitt mange løsninger knyttet til UV-herdende belegg. Følgende er noen av de vanligste spørsmålene, og de tilhørende svarene kan gi nyttig innsikt.
1. Hva er UV-herdende belegg?
I trebehandlingsindustrien finnes det tre hovedtyper UV-herdende belegg.
100 % aktive (noen ganger referert til som 100 % faste stoffer) UV-herdende belegg er flytende kjemiske sammensetninger som ikke inneholder løsemiddel eller vann. Ved påføring eksponeres belegget umiddelbart for UV-energi uten behov for å tørke eller fordampe før herding. Den påførte beleggsammensetningen reagerer og danne et fast overflatelag via den reaktive prosessen som er beskrevet og passende kalt fotopolymerisering. Siden det ikke er behov for fordampning før herding, er påførings- og herdeprosessen bemerkelsesverdig effektiv og kostnadseffektiv.
Vannbaserte eller løsemiddelbaserte hybride UV-herdende belegg inneholder åpenbart enten vann eller løsemiddel for å redusere det aktive (eller faste) innholdet. Denne reduksjonen i faststoffinnhold gjør det enklere å kontrollere den påførte våtfilmtykkelsen og/eller kontrollere viskositeten til belegget. I bruk påføres disse UV-beleggene treflater gjennom en rekke metoder og må tørkes helt før UV-herding.
UV-herdende pulverlakker er også 100 % faste sammensetninger og påføres vanligvis ledende underlag gjennom elektrostatisk tiltrekning. Når substratet er påført, varmes det opp for å smelte pulveret, som strømmer ut og danner en overflatefilm. Det belagte underlaget kan deretter umiddelbart eksponeres for UV-energi for å lette herdingen. Den resulterende overflatefilmen er ikke lenger varmedeformerbar eller følsom.
Det finnes varianter av disse UV-herdende beleggene som inneholder en sekundær herdemekanisme (varmeaktivert, fuktighetsreaktiv osv.) som kan gi herding i overflateområder som ikke er utsatt for UV-energi. Disse beleggene kalles ofte dobbeltherdende belegg.
Uansett hvilken type UV-herdbart belegg som brukes, gir den endelige overflatefinishen eller -laget eksepsjonell kvalitet, holdbarhet og motstandsegenskaper.
2. Hvor godt hefter UV-herdende belegg til forskjellige treslag, inkludert oljete tresorter?
UV-herdende belegg har utmerket vedheft til de fleste treslag. Det er viktig å sørge for at det finnes tilstrekkelige herdeforhold for å sikre gjennomherding og tilsvarende vedheft til underlaget.
Det finnes visse tresorter som naturlig er svært oljete og kan kreve påføring av en heftfremmende grunning, eller «tiecoat». Van Technologies har utført betydelig forskning og utvikling innen heft av UV-herdende belegg til disse tresortene. Nyere utviklinger inkluderer en enkelt UV-herdende forsegler som forhindrer at oljer, sevje og bek forstyrrer heften til UV-herdende toppstrøk.
Alternativt kan oljen som finnes på treflaten fjernes rett før påføring av belegget ved å tørke av med aceton eller et annet egnet løsemiddel. En lofri, absorberende klut fuktes først med løsemiddelet og tørkes deretter over treoverflaten. Overflaten får tørke, og deretter kan det UV-herdende belegget påføres. Fjerning av overflateolje og andre forurensninger fremmer etterfølgende vedheft av det påførte belegget til treflaten.
3. Hvilke typer beis er kompatible med UV-belegg?
Alle beisene som er beskrevet her, kan effektivt forsegles og toppstrøkes med 100 % UV-herdende, løsemiddelreduserte UV-herdende, vannbaserte UV-herdende eller UV-herdende pulversystemer. Derfor finnes det en rekke brukbare kombinasjoner som gjør de fleste beiser på markedet egnet for ethvert UV-herdende belegg. Det er imidlertid visse hensyn som er viktige å ta for å sikre kompatibilitet for en treflate av høy kvalitet.
Vannbaserte beiser og vannbaserte UV-herdende beiser:Når man påfører enten 100 % UV-herdende, løsemiddelredusert UV-herdende eller UV-herdende pulverforseglere/toppstrøk over vannbaserte beiser, er det viktig at beisen er helt tørr for å forhindre defekter i beleggets ensartethet, inkludert appelsinskall, fiskeøyne, kraterdannelse, dannelse av hull og søler. Slike defekter oppstår på grunn av den lave overflatespenningen til de påførte beleggene i forhold til den høye gjenværende vannoverflatespenningen fra den påførte beisen.
Påføring av et vannbasert UV-herdende belegg er imidlertid generelt mer tilgivende. Den påførte beisen kan vise fuktighet uten negative effekter ved bruk av visse vannbaserte UV-herdende forseglere/toppstrøk. Gjenværende fuktighet eller vann fra beispåføringen vil lett diffundere gjennom den påførte vannbaserte UV-forsegleren/toppstrøken under tørkeprosessen. Det anbefales imidlertid sterkt å teste enhver kombinasjon av beis og forsegler/toppstrøk på et representativt testeksemplar før man bestemmer seg for den faktiske overflaten som skal behandles.
Oljebaserte og løsemiddelbaserte flekker:Selv om det kan finnes et system som kan brukes på utilstrekkelig tørkede oljebaserte eller løsemiddelbaserte beiser, er det vanligvis nødvendig, og sterkt anbefalt, å tørke disse beisene helt før påføring av forsegler/toppstrøk. Langsomt tørkende beiser av denne typen kan kreve opptil 24 til 48 timer (eller lenger) for å oppnå fullstendig tørrhet. Igjen anbefales det å teste systemet på en representativ treflate.
100 % UV-herdende flekker:Generelt sett viser 100 % UV-herdende belegg høy kjemisk og vannbestandig motstand når de er fullstendig herdet. Denne motstanden gjør det vanskelig for påfølgende belegg å feste seg godt med mindre den underliggende UV-herdede overflaten er tilstrekkelig slipt til å tillate mekanisk binding. Selv om det tilbys 100 % UV-herdende beiser som er utviklet for å være mottakelige for påfølgende belegg, må de fleste 100 % UV-herdende beiser slipes eller delvis herdes (kalt «B»-trinn eller bump-herding) for å fremme vedheft mellom strøkene. «B»-trinn resulterer i gjenværende reaktive steder i beislaget som vil samreagere med det påførte UV-herdende belegget når det utsettes for fullstendig herding. «B»-trinn tillater også mild sliping for å fjerne eventuelle kornhevinger som kan oppstå fra beispåføring. Jevn forsegling eller toppstrøk vil resultere i utmerket vedheft mellom strøkene.
En annen bekymring med 100 % UV-herdende beiser gjelder mørkere farger. Sterkt pigmenterte beiser (og pigmenterte belegg generelt) yter bedre når man bruker UV-lamper som leverer energi nærmere det synlige lysspekteret. Konvensjonelle UV-lamper dopet med gallium i kombinasjon med standard kvikksølvlamper er et utmerket valg. UV LED-lamper som sender ut 395 nm og/eller 405 nm, yter bedre med pigmenterte systemer sammenlignet med 365 nm og 385 nm-matriser. Videre er UV-lampesystemer som leverer større UV-effekt (mW/cm²2) og energitetthet (mJ/cm²2) fremmer bedre herding gjennom den påførte beisen eller det pigmenterte belegglaget.
Til slutt, som med de andre beissystemene nevnt ovenfor, anbefales det å teste før man arbeider med selve overflaten som skal beises og overflatebehandles. Vær sikker før herding!
4. Hva er maksimal/minimum filmtykkelse for 100 % UV-belegg?
UV-herdende pulverlakker er teknisk sett 100 % UV-herdende belegg, og den påførte tykkelsen er begrenset av de elektrostatiske tiltrekningskreftene som binder pulveret til overflaten som skal behandles. Det er best å søke råd hos produsenten av UV-pulverlakken.
Når det gjelder flytende 100 % UV-herdende belegg, vil den påførte våtfilmtykkelsen resultere i omtrent samme tørre filmtykkelse etter UV-herding. Noe krymping er uunngåelig, men vanligvis er det av minimal betydning. Det finnes imidlertid svært tekniske bruksområder som spesifiserer svært stramme eller smale filmtykkelsestoleranser. Under disse omstendighetene kan direkte måling av herdet film utføres for å korrelere våt- til tørrfilmtykkelse.
Den endelige herdede tykkelsen som kan oppnås, vil avhenge av kjemien til det UV-herdende belegget og hvordan det er formulert. Det finnes systemer som er konstruert for å gi svært tynne filmavleiringer mellom 0,2 mil og 0,5 mil (5µ – 15µ), og andre som kan gi tykkelser på over 0,5 tommer (12 mm). Vanligvis er ikke UV-herdede belegg med høy tverrbindingstetthet, som noen uretanakrylatformuleringer, i stand til å oppnå høy filmtykkelse i et enkelt påført lag. Graden av krymping ved herding vil forårsake alvorlig sprekkdannelse i det tykt påførte belegget. En høy tykkelse på overflaten eller finishen kan fortsatt oppnås ved bruk av UV-herdede belegg med høy tverrbindingstetthet ved å påføre flere tynne lag og enten slipe og/eller bruke "B"-steg mellom hvert lag for å fremme vedheft mellom strøkene.
Den reaktive herdemekanismen til de fleste UV-herdende belegg kalles «fri radikalinitiert». Denne reaktive herdemekanismen er følsom for oksygen i luften, noe som bremser eller hemmer herdehastigheten. Denne nedbremsingen kalles ofte oksygeninhibering og er viktigst når man prøver å oppnå svært tynne filmtykkelser. I tynne filmer er overflatearealet i forhold til det totale volumet av påført belegg relativt høyt sammenlignet med tykke filmtykkelser. Derfor er tynne filmtykkelser mye mer utsatt for oksygeninhibering og herder svært sakte. Ofte forblir overflaten på overflaten utilstrekkelig herdet og viser en oljete/fet følelse. For å motvirke oksygeninhibering kan inerte gasser som nitrogen og karbondioksid føres over overflaten under herding for å fjerne oksygenkonsentrasjonen, og dermed muliggjøre fullstendig og rask herding.
5. Hvor gjennomsiktig er et klart UV-belegg?
100 % UV-herdende belegg kan vise utmerket klarhet og vil konkurrere med de beste klarlakkene i bransjen. I tillegg, når de påføres tre, gir de maksimal skjønnhet og dybde i bildet. Av spesiell interesse er forskjellige alifatiske uretanakrylatsystemer som er bemerkelsesverdig klare og fargeløse når de påføres en rekke overflater, inkludert tre. Videre er alifatiske polyuretanakrylatbelegg svært stabile og motstår misfarging med alderen. Det er viktig å påpeke at lavglansbelegg sprer lys mye mer enn blanke belegg og dermed vil ha lavere klarhet. Sammenlignet med andre beleggkjemikalier er imidlertid 100 % UV-herdende belegg like, om ikke bedre.
Vannbaserte UV-herdende belegg som er tilgjengelige på markedet i dag, kan formuleres for å gi eksepsjonell klarhet, trevarme og respons som kan konkurrere med de beste konvensjonelle overflatebehandlingssystemene. Klarhet, glans, trerespons og andre funksjonelle egenskaper til UV-herdende belegg som er tilgjengelige på markedet i dag, er utmerkede når de kommer fra kvalitetsprodusenter.
6. Finnes det fargede eller pigmenterte UV-herdende belegg?
Ja, fargede eller pigmenterte belegg er lett tilgjengelige i alle typer UV-herdende belegg, men det er faktorer å vurdere for optimale resultater. Den første og viktigste faktoren er det faktum at visse farger forstyrrer UV-energiens evne til å overføres til, eller trenge gjennom, det påførte UV-herdende belegget. Det elektromagnetiske spekteret er illustrert i bilde 1, og det kan sees at det synlige lysspekteret ligger rett ved siden av UV-spekteret. Spekteret er et kontinuum uten klare skillelinjer (bølgelengder). Derfor blander ett område seg gradvis inn i et tilstøtende område. Når det gjelder det synlige lysområdet, finnes det noen vitenskapelige påstander om at det spenner fra 400 nm til 780 nm, mens andre påstander sier at det spenner fra 350 nm til 800 nm. For denne diskusjonen er det bare viktig at vi erkjenner at visse farger effektivt kan blokkere transmisjonen av visse bølgelengder av UV eller stråling.
Siden fokuset er på UV-bølgelengden eller strålingsområdet, la oss utforske dette området mer detaljert. Bilde 2 viser forholdet mellom bølgelengden til synlig lys og den tilsvarende fargen som er effektiv til å blokkere det. Det er også viktig å vite at fargestoffer vanligvis spenner over et bølgelengdeområde, slik at et rødt fargestoff kan spenne over et betydelig område slik at det delvis kan absorberes inn i UVA-området. Derfor vil fargene som er mest bekymringsfulle, spenne over det gul-oransje-røde området, og disse fargene kan forstyrre effektiv herding.
Ikke bare forstyrrer fargestoffer UV-herding, de er også en faktor å ta hensyn til når man bruker hvitpigmenterte belegg, for eksempel UV-herdende grunninger og toppstrøkmaling. Tenk på absorbansspekteret til det hvite pigmentet titandioksid (TiO2), som vist i bilde 3. TiO2 viser svært sterk absorbans i hele UV-området, og likevel herdes hvite, UV-herdende belegg effektivt. Hvordan? Svaret ligger i nøye formulering av beleggutvikleren og produsenten i samråd med bruk av riktige UV-lamper for herding. De vanlige, konvensjonelle UV-lampene som er i bruk, avgir energi som illustrert i bilde 4.
Hver av de illustrerte lampene er basert på kvikksølv, men ved å dope kvikksølvet med et annet metallisk element, kan emisjonen forskyves til andre bølgelengdeområder. Når det gjelder TiO2-baserte, hvite, UV-herdende belegg, vil energien som leveres av en standard kvikksølvlampe bli effektivt blokkert. Noen av de høyere bølgelengdene som leveres, kan gi herding, men den tiden som kreves for fullstendig herding er kanskje ikke praktisk mulig. Ved å dope en kvikksølvlampe med gallium er det imidlertid en overflod av energi som er nyttig i et område som ikke er effektivt blokkert av TiO2. Ved å bruke en kombinasjon av begge lampetypene kan man oppnå både gjennom herding (ved bruk av galliumdopet) og overflateherding (ved bruk av standard kvikksølv) (Bilde 5).
Til slutt må fargede eller pigmenterte UV-herdbare belegg formuleres ved hjelp av optimale fotoinitiatorer, slik at UV-energien – det synlige lysbølgelengdeområdet som leveres av lampene – utnyttes riktig for effektiv herding.
Andre spørsmål?
Når det gjelder spørsmål som måtte oppstå, nøl ikke med å spørre selskapets nåværende eller fremtidige leverandør av belegg, utstyr og prosesskontrollsystemer. Gode svar er tilgjengelige for å hjelpe deg med å ta effektive, trygge og lønnsomme beslutninger.
Lawrence (Larry) Van Iseghem er president/administrerende direktør i Van Technologies, Inc. Van Technologies har over 30 års erfaring med UV-herdende belegg. Det startet som et FoU-selskap, men ble raskt omdannet til en produsent av Application Specific Advanced Coatings™ som betjener industrielle belegganlegg over hele verden. UV-herdende belegg har alltid vært et hovedfokus, sammen med andre «grønne» beleggteknologier, med vekt på ytelse som tilsvarer eller overgår konvensjonelle teknologier. Van Technologies produserer GreenLight Coatings™-merket av industrielle belegg i henhold til et ISO-9001:2015-sertifisert kvalitetsstyringssystem. For mer informasjon, besøkwww.greenlightcoatings.com.
Publisert: 22. juli 2023
