Tehnologia UV este considerată de mulți drept tehnologia „în ascensiune” pentru întărirea acoperirilor industriale. Deși poate fi o noutate pentru mulți din industria acoperirilor industriale și auto, există de mai bine de trei decenii în alte industrii…
Tehnologia UV este considerată de mulți drept tehnologia „în ascensiune” pentru întărirea acoperirilor industriale. Deși poate fi o noutate pentru mulți din industria acoperirilor industriale și auto, există de mai bine de trei decenii și în alte industrii. Oamenii calcă zilnic pe pardoseli din vinil acoperite cu UV, iar mulți dintre noi le avem în casele noastre. Tehnologia de întărire UV joacă, de asemenea, un rol major în industria electronicii de larg consum. De exemplu, în cazul telefoanelor mobile, tehnologia UV este utilizată în acoperirea carcaselor din plastic, în acoperirile pentru protejarea componentelor electronice interne, în componentele lipite cu adeziv UV și chiar în producția ecranelor color găsite pe unele telefoane. În mod similar, industriile fibrei optice și DVD/CD utilizează exclusiv acoperiri și adezivi UV și nu ar exista așa cum le cunoaștem astăzi dacă tehnologia UV nu ar fi permis dezvoltarea lor.
Deci, ce este întărirea UV? Cel mai simplu spus, este un proces de reticulare (întărire) a acoperirilor printr-un proces chimic inițiat și susținut de energia UV. În mai puțin de un minut, acoperirea este transformată din lichid în solid. Există diferențe fundamentale între unele dintre materiile prime și funcționalitatea rășinilor din acoperire, dar acestea sunt transparente pentru utilizatorul acoperirii.
Echipamentele convenționale de aplicare, cum ar fi pistoalele de pulverizare cu atomizare a aerului, HVLP, clopotele rotative, acoperirea cu flux, acoperirea cu role și alte echipamente, aplică acoperiri UV. Cu toate acestea, în loc să intre într-un cuptor termic după aplicarea acoperirii și flash-ul cu solvent, acoperirea este întărită cu energie UV generată de sisteme de lămpi UV organizate într-un mod care iluminează acoperirea cu cantitatea minimă de energie necesară pentru a realiza întărirea.
Companiile și industriile care exploatează atributele tehnologiei UV au adus o valoare extraordinară prin furnizarea unei eficiențe de producție superioare și a unui produs finit superior, îmbunătățind în același timp profiturile.
Exploatarea atributelor UV
Care sunt atributele cheie care pot fi exploatate? În primul rând, așa cum am menționat anterior, întărirea este foarte rapidă și se poate face la temperatura camerei. Acest lucru permite întărirea eficientă a substraturilor sensibile la căldură, iar toate acoperirile pot fi întărite foarte rapid. Întărirea UV este o cheie a productivității dacă constrângerea (blocajul) din procesul dumneavoastră este un timp lung de întărire. De asemenea, viteza permite un proces cu o amprentă mult mai mică. Pentru comparație, o acoperire convențională care necesită o coacere de 30 de minute la o viteză a liniei de 15 picioare pe minut necesită 450 de picioare (142 m) de transportor în cuptor, în timp ce o acoperire întărită UV poate necesita doar 25 picioare (sau mai puțin) de transportor.
Reacția de reticulare UV poate duce la obținerea unui strat de acoperire cu o durabilitate fizică mult superioară. Deși straturile de acoperire pot fi formulate pentru a fi dure pentru aplicații precum pardoselile, ele pot fi, de asemenea, realizate pentru a fi foarte flexibile. Ambele tipuri de straturi de acoperire, dure și flexibile, sunt utilizate în aplicațiile auto.
Aceste atribute sunt factorii determinanți pentru dezvoltarea și penetrarea continuă a tehnologiei UV pentru acoperirile auto. Desigur, există provocări asociate cu întărirea UV a acoperirilor industriale. Principala preocupare a proprietarului de proces este capacitatea de a expune toate zonele pieselor complexe la energia UV. Întreaga suprafață a acoperirii trebuie expusă la energia UV minimă necesară pentru întărirea acoperirii. Acest lucru necesită o analiză atentă a piesei, a amplasării pieselor și aranjamentului lămpilor pentru a elimina zonele de umbră. Cu toate acestea, au existat îmbunătățiri semnificative în ceea ce privește lămpile, materiile prime și produsele formulate, care depășesc majoritatea acestor constrângeri.
Iluminare frontală auto
Aplicația specifică din industria auto în care UV a devenit tehnologia standard este în industria iluminatului frontal auto, unde acoperirile UV sunt utilizate de mai bine de 15 ani și acum dețin 80% din piață. Farurile sunt compuse din două componente principale care trebuie acoperite - lentila din policarbonat și carcasa reflectorului. Lentila necesită un strat de acoperire foarte dur, rezistent la zgârieturi, pentru a proteja policarbonatul de intemperii și de abuzuri fizice. Carcasa reflectorului are un strat de bază UV (grund) care sigilează substratul și oferă o suprafață ultra-netedă pentru metalizare. Piața straturilor de bază pentru reflectoare este acum practic 100% întărită cu UV. Principalele motive pentru adoptare au fost productivitatea îmbunătățită, amprenta redusă a procesului și proprietățile superioare de performanță a acoperirii.
Deși acoperirile utilizate sunt întărite cu UV, acestea conțin solvent. Cu toate acestea, cea mai mare parte a excesului de pulverizare este recuperată și reciclată înapoi în proces, atingând o eficiență de transfer de aproape 100%. Obiectivul pentru dezvoltările viitoare este de a crește solidele la 100% și de a elimina necesitatea unui oxidant.
Piese exterioare din plastic
Una dintre aplicațiile mai puțin cunoscute este utilizarea unui lac transparent, întăribil cu UV, peste profile laterale ale caroseriei turnate în culoare. Inițial, acest strat de acoperire a fost dezvoltat pentru a reduce îngălbenirea la expunerea exterioară a profilelor laterale ale caroseriei din vinil. Stratul de acoperire trebuia să fie foarte rezistent și flexibil pentru a menține aderența fără a crăpa din cauza obiectelor care lovesc profilele. Factorii determinanți pentru utilizarea straturilor de acoperire UV în această aplicație sunt viteza de întărire (amprenta redusă a procesului) și proprietățile de performanță superioare.
Panouri de caroserie SMC
Compusul de turnare a foilor (SMC) este un material compozit utilizat ca alternativă la oțel de peste 30 de ani. SMC-ul constă dintr-o rășină poliesterică umplută cu fibră de sticlă, care a fost turnată în foi. Aceste foi sunt apoi plasate într-o matriță de compresie și formate în panouri de caroserie. SMC-ul poate fi ales deoarece reduce costurile sculelor pentru serii mici de producție, reduce greutatea, oferă rezistență la lovituri și coroziune și oferă o mai mare libertate stiliștilor. Cu toate acestea, una dintre provocările utilizării SMC-ului este finisarea piesei în uzina de asamblare. SMC-ul este un substrat poros. Când panoul caroseriei, acum pe un vehicul, trece prin cuptorul de vopsire transparentă, poate apărea un defect de vopsea cunoscut sub numele de „pocnitură de porozitate”. Acest lucru va necesita cel puțin o reparație locală sau, dacă există suficiente „pocnituri”, o revopsire completă a caroseriei.
În urmă cu trei ani, în efortul de a elimina acest defect, BASF Coatings a comercializat un sigilant hibrid UV/termic. Motivul utilizării unei întăriri hibride este că excesul de vopsea se va întări pe suprafețele necritice. Pasul cheie pentru eliminarea „erupțiilor de porozitate” este expunerea la energia UV, crescând semnificativ densitatea de reticulare a stratului de acoperire expus pe suprafețele critice. Chiar dacă sigilantul nu primește energia UV minimă, stratul de acoperire îndeplinește în continuare toate celelalte cerințe de performanță.
Utilizarea tehnologiei cu dublă întărire în acest caz oferă noi proprietăți de acoperire prin utilizarea întăririi UV, oferind în același timp un factor de siguranță pentru acoperire într-o aplicație de mare valoare. Această aplicație nu numai că demonstrează cum tehnologia UV poate oferi proprietăți unice de acoperire, dar arată și că un sistem de acoperire cu întărire UV este viabil pentru piese auto de mare valoare, volum mare, mari și complexe. Această acoperire a fost utilizată pe aproximativ un milion de panouri de caroserie.
Lac transparent OEM
Probabil că segmentul de piață al tehnologiei UV cu cea mai mare vizibilitate este cel al acoperirilor de clasa A pentru panourile exterioare ale caroseriei auto. Ford Motor Company a prezentat tehnologia UV pe un prototip, mașina Concept U, la Salonul Auto Internațional Nord-American din 2003. Tehnologia de acoperire demonstrată a fost un lac transparent întărit cu UV, formulat și furnizat de Akzo Nobel Coatings. Acest strat a fost aplicat și întărit pe panouri individuale ale caroseriei fabricate din diverse materiale.
La Surcar, cea mai importantă conferință mondială privind acoperirile auto, care are loc o dată la doi ani în Franța, atât DuPont Performance Coatings, cât și BASF au susținut prezentări în 2001 și 2003 despre tehnologia de întărire UV pentru lacurile transparente pentru automobile. Scopul acestei dezvoltări este îmbunătățirea unei probleme principale de satisfacție a clienților în ceea ce privește vopseaua - rezistența la zgârieturi și uzură. Ambele companii au dezvoltat acoperiri cu întărire hibridă (UV și termică). Scopul urmăririi căii tehnologiei hibride este de a minimiza complexitatea sistemului de întărire UV, atingând în același timp proprietățile de performanță vizate.
Atât DuPont, cât și BASF au instalat linii pilot în fabricile lor. Linia DuPont din Wuppertal are capacitatea de a polimeriza caroserii întregi. Companiile de acoperire nu trebuie doar să demonstreze performanțe bune de acoperire, ci trebuie să demonstreze și o soluție pentru linia de vopsire. Unul dintre celelalte beneficii ale polimerizării UV/termice menționate de DuPont este că lungimea porțiunii de lac transparent a liniei de finisare poate fi redusă cu 50% prin simpla reducere a lungimii cuptorului termic.
Din punct de vedere tehnic, Dürr System GmbH a susținut o prezentare despre un concept de instalație de asamblare pentru întărirea UV. Una dintre variabilele cheie ale acestor concepte a fost amplasarea procesului de întărire UV pe linia de finisare. Soluțiile inginerești au inclus amplasarea lămpilor UV înainte, în interiorul sau după cuptorul termic. Dürr consideră că există soluții inginerești pentru majoritatea opțiunilor de proces care implică formulările actuale aflate în curs de dezvoltare. Fusion UV Systems a prezentat, de asemenea, un nou instrument - o simulare pe computer a procesului de întărire UV pentru caroseriile auto. Această dezvoltare a fost întreprinsă pentru a sprijini și accelera adoptarea tehnologiei de întărire UV în instalațiile de asamblare.
Alte aplicații
Lucrările de dezvoltare continuă pentru acoperirile din plastic utilizate în interioarele auto, acoperirile pentru jante din aliaj și capace de roți, lacurile transparente pentru piese mari turnate în culoare și pentru piesele de sub capotă. Procesul UV continuă să fie validat ca o platformă stabilă de întărire. Tot ce se schimbă cu adevărat este faptul că acoperirile UV se îndreaptă către piese mai complexe și cu valoare mai mare. Stabilitatea și viabilitatea pe termen lung a procesului au fost demonstrate prin aplicarea iluminatului frontal. A început acum peste 20 de ani și este acum standardul industriei.
Deși tehnologia UV are ceea ce unii consideră un factor „interesant”, ceea ce industria își dorește să facă cu această tehnologie este să ofere cele mai bune soluții pentru problemele producătorilor de finisaje. Nimeni nu folosește o tehnologie de dragul tehnologiei. Trebuie să ofere valoare. Valoarea poate veni sub forma unei productivități îmbunătățite legate de viteza de întărire. Sau poate proveni din proprietăți îmbunătățite sau noi pe care nu le-ați putut obține cu tehnologiile actuale. Poate proveni dintr-o calitate mai bună de la prima utilizare, deoarece acoperirea este expusă murdăriei pentru mai puțin timp. Poate oferi un mijloc de a reduce sau elimina COV-urile din unitatea dumneavoastră. Tehnologia poate oferi valoare. Industria UV și producătorii de finisaje trebuie să continue să colaboreze pentru a crea soluții care să îmbunătățească profitul producătorului de finisaje.
Data publicării: 14 martie 2023
