Acoperiri din lemn cu întărire UV: Răspuns la întrebările industriei

De Lawrence (Larry) Van Iseghem este președinte/CEO al Van Technologies, Inc.

Pe parcursul desfășurării afacerilor cu clienții industriali la nivel internațional, am abordat un număr incredibil de întrebări și am oferit multe soluții asociate acoperirilor cu întări UV. Ceea ce urmează sunt câteva dintre întrebările mai frecvente, iar răspunsurile însoțitoare pot oferi informații utile.

1. Ce sunt acoperirile cu întări UV?

În industria de finisare a lemnului, există trei tipuri principale de acoperiri cu întărire UV.

Acoperirile 100% active (uneori denumite 100% solide) straturile de întărire UV sunt compoziții chimice lichide care nu conțin niciun solvent sau apă. La aplicare, acoperirea este imediat expusă la energia UV, fără a fi nevoie să se usuce sau să se evapore înainte de întărire. Compoziția de acoperire aplicată reacționează pentru a forma un strat de suprafață solidă prin procesul reactiv descris și denumit în mod corespunzător fotopolimerizare. Deoarece nu este nevoie de evaporare înainte de întărire, aplicarea și procesul de întărire sunt remarcabil de eficiente și rentabile.

Acoperirile hibride întăribile UV pe bază de apă sau pe bază de solvenți conțin în mod evident fie apă, fie solvent pentru a reduce conținutul activ (sau solid). Această reducere a conținutului de solid permite o mai mare ușurință în controlul grosimii peliculei umede aplicate și/sau în controlul vâscozității acoperirii. În timpul utilizării, aceste acoperiri UV sunt aplicate pe suprafețele din lemn printr-o varietate de metode și trebuie să fie complet uscate înainte de întărirea UV.

Acoperirile cu pulbere întăribile cu UV sunt, de asemenea, compoziții solide 100% și, de obicei, sunt aplicate pe substraturi conductoare prin atracție electrostatică. Odată aplicat, substratul este încălzit pentru a topi pulberea, care curge afară pentru a forma o peliculă de suprafață. Apoi, substratul acoperit poate fi expus imediat la energia UV pentru a facilita întărirea. Filmul de suprafață rezultat nu mai este deformabil la căldură sau sensibil.

Există variante ale acestor acoperiri cu întărire UV care conțin un mecanism de întărire secundar (activat la căldură, reactiv la umiditate etc.) care poate oferi vindecare în regiunile de suprafață care nu sunt expuse la energia UV. Aceste acoperiri sunt denumite în mod obișnuit acoperiri cu întărire duală.

Indiferent de tipul de acoperire cu întărire UV utilizat, finisajul sau stratul final al suprafeței oferă proprietăți de calitate, durabilitate și rezistență excepționale.

2. Cât de bine aderă straturile de întărire UV la diferitele specii de lemn, inclusiv la tipurile de lemn uleios?

Acoperirile cu întărire UV prezintă o aderență excelentă la majoritatea speciilor de lemn. Este important să vă asigurați că există suficiente condiții de întărire pentru a asigura prin întărire și aderența corespunzătoare la substrat.

Există anumite specii care în mod natural sunt foarte uleioase și pot necesita aplicarea unui grund care promovează aderența sau „coat”. Van Technologies a efectuat cercetări și dezvoltare considerabile în ceea ce privește aderența straturilor de întărire UV la aceste specii de lemn. Dezvoltarile recente includ un singur etanșant cu întărire UV care împiedică uleiurile, seva și smoala să interfereze cu aderența stratului de acoperire cu întărire UV.

Alternativ, uleiul prezent pe suprafața lemnului poate fi îndepărtat chiar înainte de aplicarea acoperirii prin ștergere cu acetonă sau alt solvent adecvat. O cârpă absorbantă fără scame este mai întâi umezită cu solvent și apoi șters pe suprafața lemnului. Suprafața este lăsată să se usuce și apoi se poate aplica stratul de întărire UV. Îndepărtarea uleiului de suprafață și a altor contaminanți favorizează aderența ulterioară a stratului aplicat la suprafața lemnului.

3. Ce tip de pete sunt compatibile cu acoperirile UV?

Oricare dintre petele descrise aici poate fi etanșată eficient și acoperită cu sisteme de pulbere 100% întăribile cu UV, cu soluții reduse de solvenți, întăribile cu UV sau cu pulbere UV. Prin urmare, există o serie de combinații viabile care fac ca majoritatea petelor de pe piață să fie potrivite pentru orice acoperire întăribilă cu UV. Există, totuși, anumite considerații care sunt notabile pentru a se asigura că există compatibilitate pentru un finisaj de calitate a suprafeței din lemn.

Pete pe bază de apă și pete întăribile cu UV:Atunci când se aplică fie etanșare/lacuri de acoperire cu pulbere 100% întăribile cu UV, cu reducere de solvenți, întăribile cu UV sau cu UV, peste petele pe bază de apă, este esențial ca pata să fie complet uscată pentru a preveni defectele de uniformitate a acoperirii, inclusiv coaja de portocală, ochi de pește, cratering. , strângere și bălți. Astfel de defecte apar din cauza tensiunii superficiale scăzute a acoperirilor aplicate în raport cu tensiunea superficială a apei reziduale ridicate din pata aplicată.

Cu toate acestea, aplicarea unui strat întăribil pe bază de apă cu UV este în general mai îngăduitoare. Pata aplicată poate prezenta umezeală, fără efecte adverse, atunci când se utilizează anumite materiale de etanșare/lacuri de finisare întăribile cu UV pe bază de apă. Umiditatea reziduală sau apa de la aplicarea petelor se vor difuza cu ușurință prin stratul de etanșare/acoperire UV pe bază de apă aplicat în timpul procesului de uscare. Se recomandă totuși să testați orice combinație de pete și de etanșare/lac de suprafață pe un eșantion de testare reprezentativ înainte de a se aplica suprafața reală care urmează să fie finisată.

Pete pe bază de ulei și pe bază de solvenți:Deși poate exista un sistem care poate fi aplicat pe petele pe bază de ulei sau pe bază de solvenți insuficient uscate, de obicei este necesar și foarte recomandat să se usuce complet aceste pete înainte de aplicarea oricărui strat de etanșare/stop. Petele cu uscare lentă de aceste tipuri pot necesita până la 24 până la 48 de ore (sau mai mult) pentru a obține uscare completă. Din nou, se recomandă testarea sistemului pe o suprafață reprezentativă din lemn.

Pete 100% vindecabile cu UV:În general, acoperirile 100% întăribile cu UV prezintă rezistență ridicată la substanțe chimice și la apă atunci când sunt complet întărite. Această rezistență face dificilă aderența bună a acoperirilor aplicate ulterioare, cu excepția cazului în care suprafața subiacentă întărită cu UV este abrazată în mod adecvat pentru a permite lipirea mecanică. Deși se oferă pete 100% întăribile cu UV care au fost concepute pentru a fi receptive la straturile aplicate ulterioare, majoritatea petelor 100% întăribile cu UV trebuie să fie abradate sau întărite parțial (denumită etapă „B” sau întărire cu denivelări) pentru a promova aderența între straturi. Stadierea „B” are ca rezultat locuri reactive reziduale în stratul de colorare care vor reacţiona împreună cu stratul de întărire UV aplicat, deoarece este supus la condiţii de întărire completă. Stadionarea „B” permite, de asemenea, o abraziune ușoară pentru a deniba sau a tăia orice creștere a granulelor care poate apărea în urma aplicării petelor. Sigilarea lină sau aplicarea stratului superior va avea ca rezultat o aderență excelentă între straturi.

O altă problemă legată de petele 100% tratabile cu UV se referă la culorile mai închise. Petele puternic pigmentate (și acoperirile pigmentate în general) funcționează mai bine atunci când se folosesc lămpi UV care furnizează energie mai aproape de spectrul luminii vizibile. Lămpile UV convenționale dopate cu galiu în combinație cu lămpile standard cu mercur sunt o alegere excelentă. Lămpile UV LED care emit 395 nm și/sau 405 nm au o performanță mai bună cu sistemele pigmentate, comparativ cu matricele de 365 nm și 385 nm. În plus, sistemele de lămpi UV care oferă o putere UV mai mare (mW/cm²) și densitatea de energie (mJ/cm²) promovează o întărire mai bună prin pata aplicată sau stratul de acoperire pigmentat.

În cele din urmă, ca și în cazul celorlalte sisteme de colorare menționate mai sus, se recomandă testarea înainte de a lucra cu suprafața reală care urmează să fie vopsită și finisată. Asigurați-vă înainte de vindecare!

4. Care este construcția maximă/minimă a filmului pentru acoperiri 100% UV?

Acoperirile pulbere cu întărire UV sunt tehnic 100% acoperiri cu întări UV, iar grosimea lor aplicată este limitată de forțele electrostatice de atracție care leagă pudra de suprafața care urmează să fie finisată. Cel mai bine este să solicitați sfatul producătorului de vopsele cu pulbere UV.

În ceea ce privește acoperirile lichide 100% întăribile cu UV, grosimea peliculei umede aplicate va avea ca rezultat aproximativ aceeași grosime a peliculei uscate după întărirea UV. O anumită contracție este inevitabilă, dar de obicei are o consecință minimă. Există, totuși, aplicații foarte tehnice care specifică toleranțe foarte strânse sau înguste ale grosimii peliculei. În aceste circumstanțe, măsurarea filmului întărit direct poate fi efectuată pentru a corela grosimea filmului umed cu cel uscat.

Grosimea finală întărită care poate fi atinsă va depinde de chimia stratului de întărire UV și de modul în care este formulată. Există sisteme disponibile care sunt concepute pentru a furniza depozite de peliculă foarte subțire între 0,2 mil – 0,5 mil (5µ – 15µ) și altele care pot oferi grosimi de peste 0,5 inci (12 mm). În mod obișnuit, acoperirile întărite cu UV care au o densitate mare de reticulare, cum ar fi unele formulări de uretan acrilat, nu sunt capabile să aibă o grosime mare a peliculei într-un singur strat aplicat. Gradul de contracție la întărire va cauza crăpare severă a stratului gros aplicat. O grosime ridicată de construcție sau de finisare poate fi obținută folosind acoperiri de întărire UV cu densitate mare de reticulare prin aplicarea de mai multe straturi subțiri și fie șlefuire și/sau stadionare „B” între fiecare strat pentru a promova aderența între straturi.

Mecanismul de întărire reactiv al majorității acoperirilor întăribile cu UV este numit „inițiat de radicali liberi”. Acest mecanism de întărire reactiv este susceptibil la oxigenul din aer, care încetinește sau inhibă viteza de întărire. Această încetinire este adesea denumită inhibiție a oxigenului și este cea mai importantă atunci când se încearcă obținerea unor grosimi de peliculă foarte subțire. În filmele subțiri, aria suprafeței față de volumul total al acoperirii aplicate este relativ mare în comparație cu grosimile peliculei groase. Prin urmare, grosimile peliculei subțiri sunt mult mai susceptibile la inhibarea oxigenului și se întăresc foarte lent. Adesea, suprafața finisajului rămâne insuficient întărită și prezintă o senzație uleioasă/grasă. Pentru a contracara inhibarea oxigenului, gazele inerte precum azotul și dioxidul de carbon pot fi trecute peste suprafață în timpul întăririi pentru a elimina concentrația de oxigen, permițând astfel întărirea completă și rapidă.

5. Cât de clar este un strat UV transparent?

Acoperirile 100% curabile cu UV pot prezenta o claritate excelentă și vor rivaliza cu cele mai bune straturi transparente din industrie. În plus, atunci când sunt aplicate pe lemn, ele scot în evidență frumusețea și profunzimea maximă a imaginii. De interes deosebit sunt diverse sisteme de acrilat de uretan alifatic care sunt remarcabil de clare și incolore atunci când sunt aplicate pe o mare varietate de suprafețe, inclusiv lemn. În plus, acoperirile de poliuretan acrilat alifatic sunt foarte stabile și rezistă la decolorarea odată cu vârsta. Este important de subliniat că acoperirile cu luciu scăzut împrăștie lumina mult mai mult decât acoperirile cu luciu și, prin urmare, vor avea o claritate mai mică. În comparație cu alte chimie de acoperire, totuși, acoperirile 100% întăribile cu UV sunt egale, dacă nu superioare.

Acoperirile cu întărire UV pe bază de apă disponibile în acest moment pot fi formulate pentru a oferi o claritate excepțională, căldură lemnului și răspuns pentru a rivaliza cu cele mai bune sisteme de finisare convenționale. Claritatea, luciul, răspunsul lemnului și alte proprietăți funcționale ale acoperirilor cu întărire UV disponibile astăzi pe piață sunt excelente atunci când provin de la producători de calitate.

6. Există acoperiri colorate sau pigmentate care se întăresc UV?

Da, acoperirile colorate sau pigmentate sunt ușor disponibile în toate tipurile de acoperiri întăribile cu UV, dar există factori de luat în considerare pentru rezultate optime. Primul și cel mai important factor este faptul că anumite culori interferează cu capacitatea energiei UV de a transmite sau de a pătrunde în stratul de întărire UV aplicat. Spectrul electromagnetic este ilustrat în imaginea 1 și se poate observa că spectrul luminii vizibile este imediat adiacent spectrului UV. Spectrul este un continuum fără linii clare (lungimi de undă) de demarcație. Prin urmare, o regiune se amestecă treptat într-o regiune adiacentă. Având în vedere regiunea luminii vizibile, există unele afirmații științifice că se întinde de la 400 nm la 780 nm, în timp ce alte afirmații afirmă că se întinde de la 350 nm la 800 nm. Pentru această discuție, contează doar să recunoaștem că anumite culori pot bloca efectiv transmiterea anumitor lungimi de undă de UV sau radiații.

Deoarece accentul se pune pe lungimea de undă UV sau pe regiunea radiației, haideți să explorăm acea regiune mai detaliat. Imaginea 2 arată relația dintre lungimea de undă a luminii vizibile și culoarea corespunzătoare care este eficientă în blocarea acesteia. De asemenea, este important de știut că coloranții se întind în mod obișnuit pe o gamă de lungimi de undă, astfel încât un colorant roșu poate acoperi o gamă considerabilă, astfel încât să poată absorbi parțial în regiunea UVA. Prin urmare, culorile de cea mai mare îngrijorare se vor întinde pe gama galben – portocaliu – roșu și aceste culori pot interfera cu vindecarea eficientă.

Nu numai că coloranții interferează cu întărirea UV, ci sunt și o considerație atunci când se utilizează acoperiri pigmentate albe, cum ar fi grundule întăribile cu UV și vopselele de top. Luați în considerare spectrul de absorbție al pigmentului alb dioxid de titan (TiO2), așa cum se arată în imaginea 3. TiO2 prezintă o absorbție foarte puternică în întreaga regiune UV și totuși, acoperirile albe, întăribile cu UV, sunt întărite eficient. Cum? Răspunsul constă în formularea atentă de către dezvoltatorul și producătorul acoperirii, împreună cu utilizarea lămpilor UV adecvate pentru întărire. Lămpile UV obișnuite, convenționale utilizate emit energie, așa cum este ilustrat în imaginea 4.

Fiecare lampă ilustrată se bazează pe mercur, dar dopând mercurul cu un alt element metalic, emisia se poate deplasa către alte regiuni de lungime de undă. În cazul acoperirilor pe bază de TiO2, albe, întăribile cu UV, energia furnizată de o lampă standard cu mercur va fi blocată efectiv. Unele dintre lungimile de undă mai mari furnizate pot oferi vindecare, dar durata de timp necesară pentru vindecarea completă poate să nu fie practică. Dopând o lampă cu mercur cu galiu, totuși, există o abundență de energie care este utilă într-o regiune care nu este blocată eficient de TiO2. Se poate realiza o combinație a ambelor tipuri de lămpi, atât prin polimerizare (folosind dopată cu galiu) cât și prin întărire la suprafață (folosind mercur standard) (Imaginea 5).

În cele din urmă, acoperirile colorate sau pigmentate cu întărire UV trebuie formulate utilizând fotoinițiatorii optimi, astfel încât energia UV - gama de lungimi de undă a luminii vizibile furnizată de lămpi - să fie utilizată corespunzător pentru o întărire eficientă.

Alte intrebari?

În ceea ce privește orice întrebări care apar, nu ezitați să întrebați furnizorul actual sau viitor al companiei de acoperiri, echipamente și sisteme de control al proceselor. Sunt disponibile răspunsuri bune pentru a vă ajuta să luați decizii eficiente, sigure și profitabile. u

Lawrence (Larry) Van Iseghem este președinte/CEO al Van Technologies, Inc. Van Technologies are peste 30 de ani de experiență în acoperiri cu întări UV, începând ca o companie de cercetare și dezvoltare, dar s-a transformat rapid într-un producător de Application Specific Advanced Coatings™ care servește acoperiri industriale facilități din întreaga lume. Acoperirile cu întărire UV au fost întotdeauna un accent principal, împreună cu alte tehnologii de acoperire „verzi”, cu accent pe performanțe egale sau depășind tehnologiile convenționale. Van Technologies produce marca GreenLight Coatings™ de acoperiri industriale conform unui sistem de management al calității certificat ISO-9001:2015. Pentru mai multe informații, vizitațiwww.greenlightcoatings.com.