През последните няколко десетилетия основната цел на изследването е намаляване на количеството разтворители, отделяни в атмосферата. Те се наричат ЛОС (летливи органични съединения) и на практика включват всички разтворители, които използваме, с изключение на ацетона, който има много ниска фотохимична реактивност и е освободен от списъка с ЛОС разтворители.
Но какво ще стане, ако можехме да елиминираме разтворителите напълно и все пак да постигнем добри защитни и декоративни резултати с минимални усилия?
Това би било чудесно — и можем. Технологията, която прави това възможно, се нарича UV втвърдяване. Тя се използва от 70-те години на миналия век за всякакви материали, включително метал, пластмаса, стъкло, хартия и все по-често за дърво.
UV-втвърдяващите се покрития се втвърдяват, когато са изложени на ултравиолетова светлина в нанометровия диапазон в долния край или точно под видимата светлина. Техните предимства включват значително намаляване или пълно елиминиране на летливи органични съединения (ЛОС), по-малко отпадъци, по-малко необходима площ, незабавно боравене и подреждане (така че няма нужда от сушилни), намалени разходи за труд и по-бързи производствени темпове.
Двата важни недостатъка са високата първоначална цена за оборудването и трудността при довършителните работи по сложни 3D обекти. Така че навлизането в UV втвърдяването обикновено е ограничено до по-големи цехове, които произвеждат сравнително плоски обекти като врати, ламперия, подови настилки, облицовки и готови за сглобяване части.
Най-лесният начин да разберете UV-втвърдяващите се покрития е да ги сравните с обичайните катализирани покрития, с които вероятно сте запознати. Както при катализираните покрития, UV-втвърдяващите се покрития съдържат смола за постигане на консистенция, разтворител или заместител на разреждането, катализатор за иницииране на омрежването и втвърдяване, както и някои добавки, като например изглаждащи агенти, за да придадат специални характеристики.
Използват се редица първични смоли, включително производни на епоксидна, уретанова, акрилна и полиестерна смола.
Във всички случаи тези смоли се втвърдяват много твърдо и са устойчиви на разтворители и надраскване, подобно на катализирания (конверсионен) лак. Това прави невидимите ремонти трудни, ако втвърденият филм се повреди.
UV-втвърдените покрития могат да бъдат 100 процента твърди вещества в течна форма. Тоест, дебелината на това, което се отлага върху дървото, е същата като дебелината на втвърденото покритие. Няма нищо, което да се изпарява. Но основната смола е твърде гъста за лесно нанасяне. Затова производителите добавят по-малки реактивни молекули, за да намалят вискозитета. За разлика от разтворителите, които се изпаряват, тези добавени молекули се омрежват с по-големите молекули на смолата, за да образуват филма.
Разтворители или вода също могат да се добавят като разредители, когато е желателно натрупване на по-тънък филм, например за запечатващо покритие. Но те обикновено не са необходими, за да може покритието да се нанася чрез пръскане. Когато се добавят разтворители или вода, те трябва да се оставят или да се накарат (във фурна) да се изпарят, преди да започне UV втвърдяването.
Катализаторът
За разлика от катализирания лак, който започва да се втвърдява при добавяне на катализатора, катализаторът в UV-втвърдено покритие, наречен „фотоинициатор“, не прави нищо, докато не бъде изложен на енергията на UV светлината. След това той започва бърза верижна реакция, която свързва всички молекули в покритието заедно, за да образува филма.
Този процес е това, което прави UV-втвърдяващите се покрития толкова уникални. По принцип няма срок на годност или срок на годност за покритието. То остава в течна форма, докато не бъде изложено на UV светлина. След това се втвърдява напълно в рамките на няколко секунди. Имайте предвид, че слънчевата светлина може да предизвика втвърдяване, така че е важно да се избягва този вид излагане.
Може би е по-лесно да си представим катализатора за UV покрития като две части, а не като една. Фотоинициаторът вече е в покритието - около 5 процента от течността - и енергията на UV светлината, която го задейства. Без двете нищо не се случва.
Тази уникална характеристика позволява регенерирането на излишния спрей извън обхвата на UV светлината и повторното използване на покритието. По този начин отпадъците могат да бъдат почти напълно елиминирани.
Традиционната UV лампа е живачна лампа, заедно с елиптичен рефлектор, който събира и насочва светлината към детайла. Идеята е светлината да се фокусира за максимален ефект при задействане на фотоинициатора.
През последното десетилетие светодиодите (LED) започнаха да изместват традиционните крушки, защото те използват по-малко електричество, издържат много по-дълго, не е необходимо да се загряват и имат тесен диапазон на дължината на вълната, така че не създават толкова много топлина, която причинява проблеми. Тази топлина може да втечни смолите в дървесината, например в бора, и топлината трябва да се отвежда.
Процесът на втвърдяване обаче е същият. Всичко е „на пряка видимост“. Финишното покритие се втвърдява само ако UV светлината го попадне от фиксирано разстояние. Зоните в сянка или извън фокуса на светлината не се втвърдяват. Това е важно ограничение на UV втвърдяването в момента.
За да се втвърди покритието върху който и да е сложен обект, дори нещо почти плоско като профилирана корниза, светлините трябва да бъдат разположени така, че да осветяват всяка повърхност на едно и също фиксирано разстояние, за да съответстват на формулата на покритието. Това е причината плоските обекти да съставляват по-голямата част от проектите, които са покрити с UV втвърдено покритие.
Двете често срещани схеми за нанасяне и втвърдяване на UV покритие са плоска линия и камера.
При плоската линия плоските или почти плоските предмети се придвижват надолу по конвейер под спрей или валяк или през вакуумна камера, след това през пещ, ако е необходимо, за отстраняване на разтворители или вода, и накрая под редица UV лампи, за да се постигне втвърдяване. След това предметите могат веднага да бъдат подредени един върху друг.
В камерите обектите обикновено се окачват и преместват по конвейер през едни и същи стъпки. Камерата прави възможно едновременното завършване на всички страни и завършване на несложни, триизмерни обекти.
Друга възможност е да се използва робот, който да завърта обекта пред UV лампите или да държи UV лампа и да движи обекта около нея.
Доставчиците играят ключова роля
При UV-втвърдяващите се покрития и оборудване е дори по-важно да се работи с доставчиците, отколкото при катализираните лакове. Основната причина е броят на променливите, които трябва да бъдат координирани. Те включват дължината на вълната на крушките или светодиодите и тяхното разстояние от обектите, формулата на покритието и скоростта на линията, ако използвате довършителна линия.
Време на публикуване: 23 април 2023 г.
