Av Lawrence (Larry) Van Iseghem er president/administrerende direktør i Van Technologies, Inc.
I løpet av å gjøre forretninger med industrikunder på internasjonal basis, har vi tatt opp utrolig mange spørsmål og levert mange løsninger knyttet til UV-herdbare belegg. Det som følger er noen av de vanligste spørsmålene, og de medfølgende svarene kan gi nyttig innsikt.
1. Hva er UV-herdbare belegg?
I trebehandlingsindustrien er det tre hovedtyper UV-herdbare belegg.
100 % aktive (noen ganger referert til som 100 % faste stoffer) UV-herdbare belegg er flytende kjemiske sammensetninger som ikke inneholder løsemidler eller vann. Ved påføring utsettes belegget umiddelbart for UV-energi uten behov for å tørke eller fordampe før herding. Den påførte beleggsammensetningen reagerer for å danne et fast overflatesjikt via den reaktive prosessen beskrevet og passende kalt fotopolymerisering. Siden det ikke er nødvendig med noen fordampning før herding, er påførings- og herdeprosessen bemerkelsesverdig effektiv og kostnadseffektiv.
Vannbårne eller løsemiddelbaserte hybrid UV-herdbare belegg inneholder åpenbart enten vann eller løsemiddel for å redusere det aktive (eller faste) innholdet. Denne reduksjonen i faststoffinnhold tillater større letthet å kontrollere den påførte våte filmtykkelsen, og/eller å kontrollere viskositeten til belegget. Under bruk påføres disse UV-beleggene på treoverflater gjennom en rekke metoder og må tørkes helt før UV-herding.
UV-herdbare pulverbelegg er også 100 % faste sammensetninger og påføres vanligvis på ledende underlag gjennom elektrostatisk tiltrekning. Når det er påført, varmes underlaget opp for å smelte pulveret, som renner ut og danner en overflatefilm. Det belagte underlaget kan umiddelbart utsettes for UV-energi for å lette herdingen. Den resulterende overflatefilmen er ikke lenger varmedeformerbar eller følsom.
Det finnes varianter av disse UV-herdbare beleggene tilgjengelig som inneholder en sekundær herdemekanisme (varmeaktivert, fuktighetsreaktiv, osv.) som kan gi herding i overflateområder som ikke er utsatt for UV-energi. Disse beleggene blir vanligvis referert til som dobbeltherdende belegg.
Uavhengig av hvilken type UV-herdbart belegg som brukes, gir den endelige overflatefinishen eller laget eksepsjonelle kvalitet, holdbarhet og motstandsegenskaper.
2. Hvor godt fester UV-herdbare belegg til ulike treslag, inkludert oljeholdige tresorter?
UV-herdbare belegg viser utmerket vedheft til de fleste tresorter. Det er viktig å sørge for at tilstrekkelige herdeforhold eksisterer for å gi gjennomherding og tilsvarende vedheft til underlaget.
Det er visse arter som naturlig er veldig oljete og kan kreve påføring av en vedheftsfremmende primer, eller "tiecoat". Van Technologies har utført betydelig forskning og utvikling innen vedheft av UV-herdbare belegg til disse treslagene. Nylig utvikling inkluderer en enkelt UV-herdbar sealer som forhindrer oljer, saft og bek i å forstyrre UV-herdbar toppbeleggs vedheft.
Alternativt kan oljen som finnes på treoverflaten fjernes like før påføring av belegg ved å tørke av med aceton eller et annet egnet løsemiddel. En lofri, absorberende klut fuktes først med løsemidlet og tørkes deretter over overflaten av treet. Overflaten får tørke og deretter kan det UV-herdbare belegget påføres. Fjerning av overflateolje og andre forurensninger fremmer etterfølgende vedheft av det påførte belegget til treoverflaten.
3. Hvilken type beis er kompatible med UV-belegg?
Alle flekkene som er beskrevet her kan effektivt forsegles og toppbelegges med 100 % UV-herdbare, løsemiddelreduserte UV-herdbare, vannbårne UV-herdbare eller UV-herdbare pulversystemer. Derfor finnes det en rekke levedyktige kombinasjoner som gjør de fleste beisene på markedet egnet for alle UV-herdbare belegg. Det er imidlertid visse hensyn som er bemerkelsesverdige for å sikre at kompatibilitet eksisterer for en overflatefinish av høy kvalitet.
Vannbårne flekker og vannbårne UV-herdbare flekker:Når du påfører enten 100 % UV-herdbare, løsemiddelreduserte UV-herdbare eller UV-herdbare pulverforseglinger/toppbelegg over vannbårne flekker, er det viktig at flekken er helt tørr for å forhindre defekter i beleggets ensartethet, inkludert appelsinskall, fiskeøyne, krater. , pooling og puddling. Slike defekter oppstår på grunn av den lave overflatespenningen til de påførte beleggene i forhold til den høye gjenværende vannoverflatespenningen fra den påførte beisen.
Påføringen av et vannbårent UV-herdbart belegg er imidlertid generelt mer tilgivende. Den påførte beisen kan utvise fuktighet uten negative effekter ved bruk av visse vannbårne UV-herdbare sealere/toppstrøk. Resterende fuktighet eller vann fra beispåføringen vil lett diffundere gjennom den påførte vannbårne UV-forsegleren/toppbelegget under tørkeprosessen. Det anbefales imidlertid på det sterkeste å teste enhver kombinasjon av beis og sealer/toppbelegg på en representativ testprøve før du forplikter deg til den faktiske overflaten som skal ferdigbehandles.
Oljebaserte og løsemiddelbårne flekker:Selv om det kan eksistere et system som kan påføres på utilstrekkelig tørkede oljebaserte eller løsemiddelbaserte flekker, er det vanligvis nødvendig, og anbefales sterkt, å tørke disse flekkene helt før påføring av sealer/toppbelegg. Langsomtørkende flekker av denne typen kan kreve opptil 24 til 48 timer (eller lenger) for å oppnå full tørrhet. Igjen anbefales det å teste systemet på en representativ treoverflate.
100 % UV-herdbare flekker:Generelt viser 100 % UV-herdbare belegg høy kjemisk og vannbestandighet når de er fullstendig herdet. Denne motstanden gjør det vanskelig for etterfølgende påførte belegg å feste godt med mindre den underliggende UV-herdede overflaten er tilstrekkelig slipt for å tillate mekanisk binding. Selv om 100 % UV-herdbare flekker som er designet for å være mottakelige for senere påførte belegg tilbys, må de fleste 100 % UV-herdbare flekker slipes eller delvis herdes (kalt «B»-stadium eller bump-herding) for å fremme vedheft mellom lag. "B"-stadie resulterer i gjenværende reaktive steder i flekkelaget som vil samreagere med det påførte UV-herdbare belegget når det utsettes for fullstendig herdeforhold. "B"-innstilling tillater også mild slitasje for å denib eller kutte kornheving som kan oppstå fra flekkpåføring. Glatt forsegling eller påføring av toppstrøk vil resultere med utmerket vedheft mellom strøk.
En annen bekymring med 100% UV-herdbare flekker gjelder mørkere farger. Sterkt pigmenterte beis (og pigmenterte belegg generelt) gir bedre resultater ved bruk av 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 gir bedre resultater med pigmenterte systemer i forhold til 365 nm og 385 nm arrays. Videre UV-lampesystemer som leverer større UV-effekt (mW/cm2) og energitetthet (mJ/cm2) fremmer bedre herding gjennom den påførte flekken eller det pigmenterte belegglaget.
Til slutt, som med de andre beissystemene nevnt ovenfor, anbefales testing før du arbeider med den faktiske overflaten som skal beises og etterbehandles. Vær sikker før kur!
4. Hva er maksimal/minimum filmbygging for 100 % UV-belegg?
UV-herdbare pulverbelegg er teknisk sett 100 % UV-herdbare belegg, og deres påførte tykkelse er begrenset av de elektrostatiske tiltrekningskreftene som binder pulveret til overflaten som ferdigbehandles. Det er best å søke råd fra produsenten av UV-pulverlakker.
Når det gjelder flytende 100 % UV-herdbare belegg, vil den påførte våtfilmtykkelsen gi omtrent samme tørrfilmtykkelse etter UV-herding. Noe krymping er uunngåelig, men vanligvis har det minimal konsekvens. Det er imidlertid svært tekniske applikasjoner som spesifiserer svært tette eller smale filmtykkelsestoleranser. Under disse omstendighetene kan direkte herdet filmmåling utføres for å korrelere våt til tørr filmtykkelse.
Den endelige herdede tykkelsen som kan oppnås vil avhenge av kjemien til det UV-herdbare belegget og hvordan det er formulert. Det er tilgjengelige systemer som er konstruert for å gi svært tynne filmavsetninger mellom 0,2 mil – 0,5 mil (5µ – 15µ) og andre som kan gi tykkelse på over 0,5 tommer (12 mm). Vanligvis er UV-herdede belegg som har en høy tverrbindingstetthet, slik som noen uretanakrylatformuleringer, ikke i stand til høy filmtykkelse i et enkelt påført lag. Graden av krymping ved herding vil forårsake alvorlig oppsprekking av det tykt påførte belegget. En høy bygge- eller finishtykkelse kan fortsatt oppnås ved å bruke UV-herdbare belegg med høy tverrbindingstetthet ved å påføre flere tynne lag og enten slipe og/eller "B" mellomlag mellom hvert lag for å fremme adhesjon mellom lag.
Den reaktive herdemekanismen til de fleste UV-herdbare belegg kalles "frie radikaler initiert." Denne reaktive herdemekanismen er mottakelig for oksygen i luften som bremser eller hemmer herdehastigheten. Denne nedbremsingen blir ofte referert til som oksygenhemming og er viktigst når man prøver å oppnå svært tynne filmtykkelser. I tynne filmer er overflatearealet til det totale volumet av påført belegg relativt høyt sammenlignet med tykke filmtykkelser. Derfor er tynnfilmtykkelser mye mer utsatt for oksygenhemming og herder veldig sakte. Ofte forblir overflaten på finishen utilstrekkelig herdet og viser en oljeaktig/fettete følelse. For å motvirke oksygeninhibering kan inerte gasser som nitrogen og karbondioksid føres over overflaten under herding for å fjerne oksygenkonsentrasjonen, og dermed tillate full, rask herding.
5. Hvor klart er et klart UV-belegg?
100 % UV-herdbare belegg kan vise utmerket klarhet og vil konkurrere med de beste klarlakkene i bransjen. I tillegg, når de brukes på tre, får de frem maksimal skjønnhet og bildedybde. Av spesiell interesse er forskjellige alifatiske uretan-akrylatsystemer som er bemerkelsesverdig klare og fargeløse når de påføres en lang rekke overflater, inkludert tre. Videre er alifatiske polyuretan-akrylatbelegg meget stabile og motstår misfarging med alderen. Det er viktig å påpeke at lavglansbelegg sprer lys mye mer enn glansbelegg og vil dermed ha lavere klarhet. I forhold til andre beleggskjemier er imidlertid 100 % UV-herdbare belegg like om ikke overlegne.
Vannbårne UV-herdbare belegg tilgjengelig på dette tidspunktet kan formuleres for å gi eksepsjonell klarhet, trevarme og respons for å konkurrere med de beste konvensjonelle finishsystemene. Klarhet, glans, trerespons og andre funksjonelle egenskaper til UV-herdbare belegg tilgjengelig på markedet i dag er utmerket når de kommer fra kvalitetsprodusenter.
6. Finnes det fargede eller pigmenterte UV-herdbare belegg?
Ja, fargede eller pigmenterte belegg er lett tilgjengelige i alle typer UV-herdbare 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 overføre inn i eller trenge inn i det påførte UV-herdbare belegget. Det elektromagnetiske spekteret er illustrert i bilde 1, og det kan sees at det synlige lysspekteret ligger rett ved UV-spekteret. Spekteret er et kontinuum uten klare linjer (bølgelengder) av avgrensning. Derfor blander en region seg gradvis inn i en tilstøtende region. Med tanke på området med synlig lys, er 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 betyr det bare at vi erkjenner at visse farger effektivt kan blokkere overføringen av visse bølgelengder av UV eller stråling.
Siden fokuset er på UV-bølgelengden eller strålingsregionen, la oss utforske den regionen mer detaljert. Bilde 2 viser forholdet mellom bølgelengden til synlig lys og den tilsvarende fargen som er effektiv for å blokkere det. Det er også viktig å vite at fargestoffer typisk spenner over et område av bølgelengder slik at et rødt fargestoff kan spenne over et betydelig område slik at det delvis kan absorbere inn i UVA-området. Derfor vil fargene av størst bekymring spenne over det gule – oransje – røde området, og disse fargene kan forstyrre effektiv kur.
Ikke bare forstyrrer fargestoffer UV-herding, de er også en vurdering når du bruker hvitpigmenterte belegg, som UV-herdbare primere og topplakkmaling. 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 er hvite, UV-herdbare belegg effektivt herdet. Hvordan? Svaret ligger i nøye formulering av beleggsutvikleren og produsenten i samråd med bruken av de riktige UV-lampene for herding. De vanlige, konvensjonelle UV-lampene i bruk avgir energi som illustrert i bilde 4.
Hver lampe som er illustrert er basert på kvikksølv, men ved å dope kvikksølvet med et annet metallisk element, kan utslippet skifte til andre bølgelengdeområder. I tilfelle av TiO2-baserte, hvite, UV-herdbare belegg, vil energien som leveres av en standard kvikksølvlampe effektivt blokkeres. Noen av de høyere bølgelengdene som leveres kan gi herding, men tiden som kreves for full herding er kanskje ikke praktisk. Ved å dope en kvikksølvlampe med gallium er det imidlertid en overflod av energi som er nyttig i et område som ikke effektivt blokkeres av TiO2. Ved å bruke en kombinasjon av begge lampetyper kan både gjennomherding (ved bruk av galliumdopet) og overflateherding (ved bruk av standard kvikksølv) oppnås (bilde 5).
Til slutt må fargede eller pigmenterte UV-herdbare belegg formuleres ved å bruke de optimale fotoinitiatorene slik at UV-energien – bølgelengdeområdet for synlig lys som leveres av lampene – blir riktig utnyttet for effektiv herding.
Andre spørsmål?
Når det gjelder spørsmål som dukker opp, aldri nøl med å spørre selskapets nåværende eller fremtidige leverandør av belegg, utstyr og prosesskontrollsystemer. Gode svar er tilgjengelige for å ta effektive, trygge og lønnsomme beslutninger. u
Lawrence (Larry) Van Iseghem er president/administrerende direktør i Van Technologies, Inc. Van Technologies har over 30 års erfaring med UV-herdbare belegg, som startet som et FoU-selskap, men raskt forvandlet seg til en produsent av Application Specific Advanced Coatings™ som tjener industribelegg anlegg over hele verden. UV-herdbare belegg har alltid vært et hovedfokus, sammen med andre "grønne" beleggsteknologier, med vekt på ytelse som er lik eller overgår konvensjonelle teknologier. Van Technologies produserer merket GreenLight Coatings™ av industrielle malinger i henhold til et ISO-9001:2015-sertifisert kvalitetsstyringssystem. For mer informasjon, besøkwww.greenlightcoatings.com.
Innleggstid: 22. juli 2023
