От Лорънс (Лари) Ван Исегем е президент/главен изпълнителен директор на Van Technologies, Inc.
В процеса на правене на бизнес с индустриални клиенти на международна основа ние отговорихме на невероятен брой въпроси и предоставихме много решения, свързани с UV-втвърдяващи се покрития. Това, което следва, са някои от по-честите въпроси, а придружаващите отговори могат да осигурят полезна представа.
1. Какво представляват UV-втвърдяващите се покрития?
В промишлеността за довършителни работи на дървесина има три основни типа UV-втвърдяващи се покрития.
100% активни (понякога наричани 100% твърди вещества) UV-втвърдяващи се покрития са течни химически състави, които не съдържат разтворител или вода. При нанасяне, покритието е незабавно изложено на UV енергия, без да е необходимо да изсъхне или изпари преди втвърдяване. Нанесеният покривен състав реагира, за да образува твърд повърхностен слой чрез описания реактивен процес и подходящо наречен фотополимеризация. Тъй като не е необходимо изпаряване преди втвърдяване, нанасянето и процесът на втвърдяване са изключително ефективни и рентабилни.
Хибридните UV-втвърдяващи се покрития на водна основа или на основата на разтворител очевидно съдържат или вода, или разтворител, за да се намали активното (или твърдото) съдържание. Това намаляване на съдържанието на твърдо вещество позволява по-голяма лекота при контролиране на дебелината на нанесения мокър филм и/или при контролиране на вискозитета на покритието. При употреба тези UV покрития се нанасят върху дървени повърхности чрез различни методи и трябва да бъдат напълно изсъхнали преди UV втвърдяване.
UV-втвърдяващите се прахови покрития също са 100% твърди състави и обикновено се нанасят върху проводими субстрати чрез електростатично привличане. Веднъж нанесен, субстратът се нагрява, за да се разтопи прахът, който изтича и образува повърхностен филм. След това покритият субстрат може незабавно да бъде изложен на UV енергия, за да се улесни втвърдяването. Полученият повърхностен филм вече не е топлинно деформируем или чувствителен.
Има налични варианти на тези UV-втвърдяващи се покрития, които съдържат механизъм за вторично втвърдяване (активиран на топлина, реагиращ на влага и т.н.), който може да осигури втвърдяване в повърхностни области, които не са изложени на UV енергия. Тези покрития обикновено се наричат покрития с двойно втвърдяване.
Независимо от вида на използваното UV-втвърдяващо се покритие, крайното повърхностно покритие или слой осигурява изключително качество, издръжливост и устойчивост.
2. Колко добре прилепват UV-втвърдяващите се покрития към различни дървесни видове, включително мазни видове дървесина?
UV-втвърдяващите се покрития показват отлична адхезия към повечето дървесни видове. Важно е да се уверите, че съществуват достатъчни условия за втвърдяване, за да се осигури пълно втвърдяване и съответното сцепление към основата.
Има определени видове, които естествено са много мазни и може да изискват нанасяне на грунд за насърчаване на адхезията или "tiecoat". Van Technologies е извършил значителни изследвания и разработки за адхезия на UV-втвърдяващи се покрития към тези дървесни видове. Последните разработки включват единичен UV-втвърдяващ се уплътнител, който предотвратява намесата на масла, сокове и катран в адхезията на UV-втвърдяващ се горен слой.
Алтернативно, маслото, присъстващо върху дървената повърхност, може да се отстрани точно преди нанасянето на покритието чрез избърсване с ацетон или друг подходящ разтворител. Абсорбираща кърпа без мъх първо се намокря с разтворителя и след това се избърсва върху повърхността на дървото. Повърхността се оставя да изсъхне и след това може да се нанесе UV-втвърдяващото се покритие. Отстраняването на повърхностното масло и други замърсители насърчава последващото залепване на нанесеното покритие към дървената повърхност.
3. Какъв тип петна са съвместими с UV покрития?
Всяко от петната, описани тук, може да бъде ефективно запечатано и покрито със 100% UV-втвърдяващи се, UV-втвърдяващи се с намалено използване на разтворители, водно-UV-втвърдяващи се или UV-втвърдяващи се прахови системи. Поради това има редица жизнеспособни комбинации, които правят повечето петна на пазара подходящи за всяко UV-втвърдяващо се покритие. Има обаче някои съображения, които са забележителни, за да се гарантира, че съществува съвместимост за качествено покритие на дървената повърхност.
Водни петна и водни ултравиолетови петна:Когато нанасяте 100% UV-втвърдяващи се, UV-втвърдяващи се с намалено съдържание на разтворители или UV-втвърдяващи се прахови уплътнители/горни покрития върху водни петна, важно е петното да е напълно сухо, за да се предотвратят дефекти в равномерността на покритието, включително портокалова кора, рибешки очи, образуване на кратери , басейни и локви. Такива дефекти възникват поради ниското повърхностно напрежение на нанесените покрития спрямо високото остатъчно повърхностно напрежение на водата от нанесеното петно.
Прилагането на водно-UV-втвърдяващо се покритие обаче обикновено е по-щадящо. Приложеното петно може да покаже влага без неблагоприятни ефекти при използване на определени водоразтворими UV-втвърдяващи се уплътнители/покривни покрития. Остатъчната влага или вода от нанасянето на петна лесно ще дифундира през нанесения UV уплътнител/горно покритие на водна основа по време на процеса на сушене. Силно се препоръчва обаче да се тества всяка комбинация от петна и уплътнител/горно покритие върху представителен тестов образец, преди да се ангажирате с действителната повърхност, която трябва да бъде завършена.
Петна на маслена основа и на основата на разтворители:Въпреки че може да съществува система, която може да се приложи върху недостатъчно изсъхнали петна на маслена основа или на основата на разтворител, обикновено е необходимо и силно препоръчително тези петна да изсъхнат напълно преди нанасянето на какъвто и да е уплътнител/горно покритие. Бавно съхнещите петна от този тип може да изискват до 24 до 48 часа (или повече), за да постигнат пълно изсъхване. Отново се препоръчва тестване на системата върху представителна дървена повърхност.
100% ултравиолетови петна:Като цяло, 100% UV-втвърдяващи се покрития показват висока химическа и водоустойчивост, когато са напълно втвърдени. Тази устойчивост затруднява доброто залепване на последващо нанесените покрития, освен ако подлежащата UV-втвърдена повърхност не е достатъчно абразирана, за да позволи механично свързване. Въпреки че се предлагат 100% UV-втвърдяващи се петна, които са проектирани да бъдат възприемчиви към нанесени впоследствие покрития, повечето 100% UV-втвърдяващи се петна трябва да бъдат изтъркани или частично втвърдени (наречен етап „B“ или втвърдяване с удар), за да се насърчи адхезията между слоевете. Стъпката „B“ води до остатъчни реактивни места в слоя петна, които ще реагират съвместно с нанесеното UV-втвърдяващо се покритие, тъй като е подложено на условия на пълно втвърдяване. Стъпката „B“ също така позволява леко абразивно изтъркване, за да се изчисти или отреже всякакво зърно, което може да възникне от нанасянето на петна. Гладкото запечатване или нанасяне на горно покритие ще доведе до отлична адхезия между слоевете.
Друг проблем при 100% UV-лечимите петна се отнася до по-тъмните цветове. Силно пигментираните петна (и пигментираните покрития като цяло) се представят по-добре при използване на UV лампи, които доставят енергия, по-близо до спектъра на видимата светлина. Конвенционалните UV лампи, легирани с галий, в комбинация със стандартните живачни лампи са отличен избор. UV LED лампи, които излъчват 395 nm и/или 405 nm, се представят по-добре с пигментирани системи в сравнение с масиви от 365 nm и 385 nm. Освен това системи с ултравиолетови лампи, които осигуряват по-голяма ултравиолетова мощност (mW/cm2) и енергийна плътност (mJ/cm2) спомагат за по-добро втвърдяване чрез нанесения слой петно или пигментирано покритие.
И накрая, както при другите системи за оцветяване, споменати по-горе, се препоръчва тестване преди работа с действителната повърхност, която ще бъде оцветена и завършена. Уверете се преди лечението!
4. Какво е максималното/минималното образуване на филм за 100% UV покрития?
UV-втвърдяващите се прахови покрития технически са 100% UV-втвърдяващи се покрития и тяхната нанесена дебелина е ограничена от електростатичните сили на привличане, които свързват праха с повърхността, която се завършва. Най-добре е да потърсите съвет от производителя на UV прахови покрития.
По отношение на течните 100% UV-втвърдяващи се покрития, нанесената дебелина на мокър филм ще доведе до приблизително същата дебелина на сухия филм след UV втвърдяване. Известно свиване е неизбежно, но обикновено е с минимални последици. Има обаче силно технически приложения, които определят много тесни или тесни толеранси на дебелината на филма. При тези обстоятелства може да се извърши директно измерване на втвърден филм, за да се съпостави дебелината на мокър към сух филм.
Крайната втвърдена дебелина, която може да бъде постигната, ще зависи от химическия състав на UV-втвърдяващото се покритие и от това как е формулирано. Има налични системи, които са проектирани да осигуряват много тънки филмови отлагания между 0,2 mil – 0,5 mil (5µ – 15µ) и други, които могат да осигурят дебелина над 0,5 инча (12 mm). Обикновено UV-втвърдените покрития, които имат висока плътност на напречните връзки, като някои формули на уретанов акрилат, не са в състояние на висока дебелина на филма в единичен нанесен слой. Степента на свиване при втвърдяване ще причини силно напукване на дебело нанесеното покритие. Все още може да се постигне висока дебелина на конструкцията или крайната повърхност, като се използват UV-втвърдяващи се покрития с висока плътност на кръстосани връзки чрез нанасяне на множество тънки слоеве и или шлайфане и/или „B“ етап между всеки слой за насърчаване на адхезията между слоевете.
Механизмът на реактивно втвърдяване на повечето UV-втвърдяващи се покрития се нарича „иницииран от свободни радикали“. Този механизъм на реактивно втвърдяване е податлив на кислород във въздуха, който забавя или потиска скоростта на втвърдяване. Това забавяне често се нарича кислородно инхибиране и е най-важно, когато се опитвате да постигнете много тънки дебелини на филма. При тънките филми повърхностната площ спрямо общия обем на нанесеното покритие е сравнително висока в сравнение с дебелите филми. Следователно, тънките слоеве с дебелина са много по-податливи на инхибиране на кислорода и се втвърдяват много бавно. Често повърхността на покритието остава недостатъчно втвърдена и показва мазно/мазно усещане. За да се противодейства на инхибирането на кислорода, инертни газове като азот и въглероден диоксид могат да бъдат прекарани през повърхността по време на втвърдяване, за да се премахне концентрацията на кислород, като по този начин позволява пълно и бързо втвърдяване.
5. Колко прозрачно е прозрачното UV покритие?
100% UV-втвърдяващи се покрития могат да покажат отлична чистота и ще съперничат на най-добрите прозрачни лакове в индустрията. Освен това, когато се прилагат върху дърво, те извеждат максимална красота и дълбочина на изображението. От особен интерес са различни алифатни уретанови акрилатни системи, които са забележително прозрачни и безцветни, когато се прилагат върху голямо разнообразие от повърхности, включително дърво. Освен това, покритията от алифатен полиуретан акрилат са много стабилни и издържат на обезцветяване с възрастта. Важно е да се отбележи, че покритията с нисък гланц разпръскват светлината много повече от гланцовите покрития и поради това ще имат по-ниска яснота. В сравнение с други химикали на покритията обаче, 100% UV-втвърдяващи се покрития са равни, ако не и по-добри.
Водоразтворимите UV-втвърдяващи се покрития, налични в момента, могат да бъдат формулирани, за да осигурят изключителна чистота, топлина на дървото и реакция, за да се конкурират с най-добрите конвенционални системи за покритие. Яснота, блясък, реакция на дърво и други функционални свойства на UV-втвърдяващите се покрития, налични на пазара днес, са отлични, когато се доставят от качествени производители.
6. Има ли цветни или пигментирани UV-втвърдяващи се покрития?
Да, цветни или пигментирани покрития са лесно достъпни във всички видове UV-втвърдяващи се покрития, но има фактори, които трябва да се вземат предвид за оптимални резултати. Първият и най-важен фактор е фактът, че определени цветове пречат на способността на ултравиолетовата енергия да се предава в или да прониква в нанесеното UV-втвърдяващо се покритие. Електромагнитният спектър е илюстриран на Изображение 1 и може да се види, че спектърът на видимата светлина е непосредствено до UV спектъра. Спектърът е континуум без ясни линии (дължини на вълните) на демаркация. Следователно един регион постепенно се слива със съседен регион. Като се има предвид областта на видимата светлина, има някои научни твърдения, че тя обхваща от 400 nm до 780 nm, докато други твърдения посочват, че тя обхваща от 350 nm до 800 nm. За тази дискусия има значение само да признаем, че определени цветове могат ефективно да блокират предаването на определени дължини на вълните на UV или радиация.
Тъй като фокусът е върху дължината на вълната на ултравиолетовите лъчи или областта на радиация, нека да изследваме тази област по-подробно. Изображение 2 показва връзката между дължината на вълната на видимата светлина и съответния цвят, който ефективно я блокира. Също така е важно да знаете, че оцветителите обикновено обхващат диапазон от дължини на вълните, така че червеният оцветител може да обхваща значителен диапазон, така че да може частично да абсорбира в UVA областта. Следователно, цветовете, които предизвикват най-голямо безпокойство, ще обхващат диапазона жълто-оранжево-червено и тези цветове могат да попречат на ефективното лечение.
Не само, че оцветителите пречат на UV втвърдяването, те също са съображение при използване на бели пигментирани покрития, като UV-втвърдяващи се грундове и бои за горно покритие. Разгледайте спектъра на абсорбция на белия пигмент титанов диоксид (TiO2), както е показано на Изображение 3. TiO2 проявява много силна абсорбция в цялата UV област и въпреки това белите, UV-втвърдяващи се покрития се втвърдяват ефективно. как? Отговорът се крие във внимателната формулировка от разработчика и производителя на покритието в съгласие с използването на подходящите UV лампи за втвърдяване. Използваните обикновени конвенционални UV лампи излъчват енергия, както е показано на Изображение 4.
Всяка илюстрирана лампа е базирана на живак, но чрез допиране на живака с друг метален елемент, излъчването може да се измести към други области с дължина на вълната. В случай на базирани на TiO2, бели, UV-втвърдяващи се покрития, енергията, доставяна от стандартна живачна лампа, ще бъде ефективно блокирана. Някои от доставените по-високи дължини на вълните могат да осигурят излекуване, но продължителността на времето, необходимо за пълно излекуване, може да не е практично. Чрез допиране на живачна лампа с галий обаче има изобилие от енергия, която е полезна в регион, който не е ефективно блокиран от TiO2. Използвайки комбинация от двата типа лампи, може да се постигне както чрез втвърдяване (използване на добавка на галий), така и повърхностно втвърдяване (използване на стандартен живак) (Изображение 5).
И накрая, цветните или пигментирани UV-втвърдяващи се покрития трябва да бъдат формулирани с помощта на оптималните фотоинициатори, така че UV енергията – обхватът на дължината на вълната на видимата светлина, доставян от лампите – да се използва правилно за ефективно втвърдяване.
Други въпроси?
По отношение на всякакви възникнали въпроси, никога не се колебайте да попитате настоящия или бъдещ доставчик на компанията на покрития, оборудване и системи за контрол на процеси. Налични са добри отговори, които помагат да се вземат ефективни, безопасни и печеливши решения. u
Лорънс (Лари) Ван Изегхем е президент/главен изпълнителен директор на Van Technologies, Inc. Van Technologies има над 30 години опит в UV-втвърдяващи се покрития, започвайки като компания за научноизследователска и развойна дейност, но бързо се трансформира в производител на специфични за приложението Advanced Coatings™, обслужващи индустриални покрития съоръжения по целия свят. UV-втвърдяващите се покрития винаги са били основен фокус, заедно с други „зелени“ технологии за покритие, с акцент върху производителността, равна или надминаваща конвенционалните технологии. Van Technologies произвежда марката GreenLight Coatings™ промишлени покрития в съответствие със сертифицирана система за управление на качеството ISO-9001:2015. За повече информация посететеwww.greenlightcoatings.com.
Време на публикуване: 22 юли 2023 г
