Протягом останніх кількох десятиліть метою було зменшення кількості розчинників, що викидаються в атмосферу. Вони називаються ЛОС (леткі органічні сполуки) і, фактично, включають усі розчинники, які ми використовуємо, крім ацетону, який має дуже низьку фотохімічну реактивність і був виключений як розчинник ЛОС.
Але що, якби ми могли повністю відмовитися від розчинників і все одно отримувати хороші захисні та декоративні результати з мінімальними зусиллями?
Це було б чудово — і ми можемо. Технологія, яка робить це можливим, називається УФ-затвердінням. Вона використовується з 1970-х років для всіляких матеріалів, включаючи метал, пластик, скло, папір і все частіше для деревини.
УФ-затвердіння покриття затвердіває під впливом ультрафіолетового світла в нанометровому діапазоні на нижньому рівні або трохи нижче видимого світла. Їхні переваги включають значне зменшення або повне усунення летких органічних сполук, менше відходів, меншу потребу в площі підлоги, негайне оброблення та штабелювання (тому немає потреби в сушильних стелажах), зниження витрат на оплату праці та вищі темпи виробництва.
Двома важливими недоліками є висока початкова вартість обладнання та складність обробки складних 3D-об'єктів. Тому використання УФ-затвердіння зазвичай обмежується великими цехами, де виготовляють досить плоскі об'єкти, такі як двері, панелі, підлогове покриття, оздоблення та готові до складання деталі.
Найпростіший спосіб зрозуміти УФ-затвердіння покриттів – це порівняти їх із звичайними каталізованими покриттями, з якими ви, ймовірно, знайомі. Як і каталізовані покриття, УФ-затвердіння покриттів містить смолу для досягнення структури, розчинник або замінник розрідження, каталізатор для ініціювання зшивання та забезпечення затвердіння, а також деякі добавки, такі як матуючі речовини для надання спеціальних характеристик.
Використовується ряд первинних смол, включаючи похідні епоксидної, уретанової, акрилової та поліефірної.
У всіх випадках ці смоли дуже міцно затвердівають і є стійкими до розчинників та подряпин, подібно до каталізованого (конверсійного) лаку. Це ускладнює невидимий ремонт, якщо затверділа плівка пошкодиться.
Покриття, затверділі за допомогою УФ-випромінювання, можуть бути на 100 відсотків твердими речовинами в рідкій формі. Тобто товщина шару, що наноситься на деревину, така ж, як і товщина затверділого покриття. Немає чого випаровуватися. Але основна смола занадто густа для легкого нанесення. Тому виробники додають менші реакційноздатні молекули, щоб зменшити в'язкість. На відміну від розчинників, які випаровуються, ці додані молекули зшиваються з більшими молекулами смоли, утворюючи плівку.
Розчинники або воду також можна додавати як розріджувачі, коли потрібна тонша плівка, наприклад, для герметичного шару. Але вони зазвичай не потрібні для того, щоб зробити покриття придатним для нанесення розпиленням. Коли додаються розчинники або вода, їм необхідно дати випаруватися (у печі) перед початком УФ-затвердіння.
Каталізатор
На відміну від каталізованого лаку, який починає тверднути після додавання каталізатора, каталізатор в УФ-затверділому покритті, який називається «фотоініціатором», не реагує на жодні реакції, доки не піддається впливу енергії УФ-світла. Потім він запускає швидку ланцюгову реакцію, яка пов'язує всі молекули покриття разом, утворюючи плівку.
Саме цей процес робить покриття, що затвердіваються під дією ультрафіолету, такими унікальними. Для покриття практично немає терміну придатності чи життєздатності. Воно залишається в рідкому стані, поки не піддається впливу ультрафіолетового випромінювання. Потім воно повністю затвердіває протягом кількох секунд. Майте на увазі, що сонячне світло може уповільнити затвердіння, тому важливо уникати такого впливу.
Можливо, легше уявити каталізатор для УФ-покриттів як дві частини, а не одну. Фотоініціатор вже міститься в покритті — близько 5 відсотків рідини — і є енергія УФ-світла, яка його активує. Без обох нічого не відбувається.
Ця унікальна характеристика дозволяє регенерувати надлишки розпилення поза межами діапазону ультрафіолетового випромінювання та повторно використовувати покриття. Таким чином, відходи можна майже повністю усунути.
Традиційна ультрафіолетова лампа являє собою ртутну лампу з еліптичним відбивачем для збору та спрямування світла на деталь. Ідея полягає у фокусуванні світла для досягнення максимального ефекту при активації фотоініціатора.
Протягом останнього десятиліття світлодіоди (світлодіоди) почали замінювати традиційні лампи, оскільки вони споживають менше електроенергії, служать набагато довше, не потребують нагрівання та мають вузький діапазон довжин хвиль, тому не створюють стільки тепла, яке може спричинити проблеми. Це тепло може розріджувати смоли в деревині, наприклад, у сосні, і це тепло потрібно відводити.
Однак процес затвердіння той самий. Все відбувається «на лінії видимості». Покриття затвердіває лише тоді, коли ультрафіолетове світло потрапляє на нього з фіксованої відстані. Ділянки в тіні або поза фокусом світла не затвердівають. Це важливе обмеження УФ-затвердіння на даний момент.
Щоб затвердіти покриття на будь-якому складному об'єкті, навіть на майже плоскому, як-от профільована молдинг, світлові промені необхідно розташувати таким чином, щоб вони потрапляли на кожну поверхню на однаковій фіксованій відстані, щоб відповідати складові покриття. Саме тому плоскі об'єкти складають переважну більшість проектів, покритих УФ-затвердінням.
Два поширені способи нанесення та затвердіння УФ-покриття - це плоска лінія та камерний режим.
За допомогою плоскої лінії плоскі або майже плоскі об'єкти рухаються конвеєром під розпилювачем або валиком або через вакуумну камеру, потім через піч, якщо необхідно, для видалення розчинників або води, і, нарешті, під низкою УФ-ламп для затвердіння. Після цього об'єкти можна одразу складати один на один.
У камерах об'єкти зазвичай підвішуються та переміщуються конвеєром через ті самі кроки. Камера дозволяє одночасно обробляти всі сторони та обробляти нескладні тривимірні об'єкти.
Інша можливість — використовувати робота для обертання об'єкта перед УФ-лампами або тримати УФ-лампу та переміщувати об'єкт навколо неї.
Постачальники відіграють ключову роль
З УФ-затвердінням покриттів та обладнанням ще важливіше співпрацювати з постачальниками, ніж з каталізованими лаками. Основна причина полягає в кількості змінних, які необхідно узгодити. До них належать довжина хвилі ламп або світлодіодів та їхня відстань від об'єктів, рецептура покриття та швидкість лінії, якщо ви використовуєте фінішну лінію.
Час публікації: 23 квітня 2023 р.
