Багато хто вважає УФ-технологію «перспективною» технологією для затвердіння промислових покриттів. Хоча для багатьох у промисловій та автомобільній галузі покриттів вона може бути новою, в інших галузях промисловості вона існує вже понад три десятиліття…
Багато хто вважає УФ-технологію «перспективною» технологією для затвердіння промислових покриттів. Хоча для багатьох у промисловій та автомобільній галузі покриттів вона може бути новою, в інших галузях вона існує вже понад три десятиліття. Люди щодня ходять по вінілових підлогових покриттях з УФ-покриттям, і багато хто з нас має їх у своїх домівках. Технологія УФ-затвердіння також відіграє важливу роль у галузі побутової електроніки. Наприклад, у випадку мобільних телефонів УФ-технологія використовується для покриття пластикових корпусів, покриттів для захисту внутрішньої електроніки, компонентів, що склеюються УФ-клеєм, і навіть у виробництві кольорових екранів деяких телефонів. Аналогічно, оптичні волокна та DVD/CD-промисловість використовують виключно УФ-покриття та клеї і не існували б у тому вигляді, у якому ми їх знаємо сьогодні, якби УФ-технологія не сприяла їх розвитку.
Отже, що таке УФ-затвердіння? Найпростіше кажучи, це процес зшивання (затвердіння) покриттів за допомогою хімічного процесу, який ініціюється та підтримується УФ-енергією. Менш ніж за хвилину покриття перетворюється з рідкого стану на твердий. Існують фундаментальні відмінності в деяких сировинних матеріалах та функціональності смол у покритті, але вони є очевидними для користувача покриття.
Традиційне обладнання для нанесення, таке як повітряно-розпилювальні фарбопульти, HVLP, роторні дзвіночки, поточне покриття, вальцьове покриття та інше обладнання, наносить УФ-покриття. Однак, замість того, щоб після нанесення покриття та спалаху розчинника потрапляти в термічну піч, покриття затвердіває за допомогою УФ-енергії, що генерується системами УФ-ламп, організованими таким чином, щоб освітлювати покриття з мінімальною кількістю енергії, необхідною для досягнення затвердіння.
Компанії та галузі, що використовують переваги УФ-технології, отримали надзвичайну цінність, забезпечуючи високу ефективність виробництва та кінцевий продукт найвищої якості, одночасно збільшуючи прибутки.
Використання атрибутів ультрафіолетового випромінювання
Які ключові характеристики можна використовувати? По-перше, як згадувалося раніше, затвердіння відбувається дуже швидко і може здійснюватися за кімнатної температури. Це дозволяє ефективно затвердівати термочутливі основи, і всі покриття можуть затвердіти дуже швидко. УФ-затвердіння є ключем до продуктивності, якщо обмеженням (вузьким місцем) у вашому процесі є тривалий час затвердіння. Крім того, швидкість дозволяє виконувати процес зі значно меншою займаною площею. Для порівняння, звичайне покриття, що вимагає 30-хвилинного випікання зі швидкістю лінії 15 футів за хвилину, вимагає 450 футів конвеєра в печі, тоді як для УФ-затвердіння покриття може знадобитися лише 25 футів (або менше) конвеєра.
Реакція ультрафіолетового зшивання може призвести до отримання покриття зі значно кращою фізичною міцністю. Хоча покриття можуть бути розроблені твердими для таких застосувань, як підлогове покриття, вони також можуть бути дуже гнучкими. Обидва типи покриттів, тверді та гнучкі, використовуються в автомобільній галузі.
Ці атрибути є рушійною силою для постійного розвитку та проникнення УФ-технологій для автомобільних покриттів. Звичайно, існують проблеми, пов'язані з УФ-затвердінням промислових покриттів. Головним завданням власника процесу є можливість опромінювати всі ділянки складних деталей УФ-енергією. Вся поверхня покриття повинна бути опромінена мінімальною УФ-енергією, необхідною для затвердіння покриття. Це вимагає ретельного аналізу деталі, розміщення деталей на стелажах та розташування ламп для усунення затінених ділянок. Однак, відбулися значні вдосконалення в лампах, сировині та розроблених продуктах, які долають більшість цих обмежень.
Автомобільне переднє освітлення
Конкретним застосуванням в автомобільній галузі, де УФ-покриття стало стандартною технологією, є виробництво переднього освітлення для автомобілів, де УФ-покриття використовуються вже понад 15 років і зараз займають 80% ринку. Фари складаються з двох основних компонентів, які потребують покриття — полікарбонатної лінзи та корпусу відбивача. Лінза потребує дуже твердого, стійкого до подряпин покриття, щоб захистити полікарбонат від негоди та фізичних пошкоджень. Корпус відбивача має УФ-базове покриття (ґрунтовку), яке герметизує підкладку та забезпечує надгладку поверхню для металізації. Ринок базових покриттів для відбивачів зараз практично на 100% затвердіває під дією УФ-випромінювання. Основними причинами впровадження цього методу були підвищення продуктивності, невелика площа технологічного процесу та чудові властивості покриття.
Хоча покриття, що використовуються, затвердівають за допомогою УФ-випромінювання, вони містять розчинник. Однак більша частина надлишкового розпилення регенерується та переробляється назад у процес, досягаючи майже 100% ефективності перенесення. Основна увага в майбутніх розробках приділяється збільшенню вмісту твердих речовин до 100% та усуненню потреби в окислювачі.
Зовнішні пластикові деталі
Одним із менш відомих застосувань є використання прозорого покриття, що твердне під дією ультрафіолету, нанесеного на бічні молдинги кузова в колір ліплення. Спочатку це покриття було розроблено для зменшення пожовтіння вінілових бічних молдингів кузова під впливом зовнішнього впливу. Покриття мало бути дуже міцним і гнучким, щоб підтримувати адгезію без розтріскування від ударів предметів об молдинг. Рушійними факторами для використання ультрафіолетових покриттів у цьому застосуванні є швидкість тверднення (малий обсяг технологічного процесу) та чудові експлуатаційні властивості.
Панелі кузова SMC
Листовий ливарний компаунд (SMC) – це композитний матеріал, який використовується як альтернатива сталі вже понад 30 років. SMC складається з поліефірної смоли, наповненої скловолокном, яка відливається у листи. Потім ці листи поміщаються у прес-форму та формуються у панелі кузова. SMC можна обрати, оскільки він знижує витрати на оснащення для невеликих виробничих серій, зменшує вагу, забезпечує стійкість до вм'ятин та корозії, а також надає більшу свободу дій стилістам. Однак однією з проблем використання SMC є оздоблення деталі на складальному заводі. SMC – це пориста основа. Коли панель кузова, яка вже встановлена на транспортному засобі, проходить через піч для фарбування прозорого покриття, може виникнути дефект фарби, відомий як «пористість». Це вимагатиме щонайменше точкового ремонту або, якщо «порів» достатньо, повного перефарбування кузова.
Три роки тому, намагаючись усунути цей дефект, компанія BASF Coatings випустила на ринок гібридний УФ/термічний герметик. Причиною використання гібридного затвердіння є те, що напилення затвердіє на некритичних поверхнях. Ключовим кроком для усунення «пористості» є вплив УФ-енергії, що значно збільшує щільність зшивання відкритого покриття на критичних поверхнях. Навіть якщо герметик не отримує мінімальної УФ-енергії, покриття все одно відповідає всім іншим вимогам щодо експлуатаційних характеристик.
Використання технології подвійного затвердіння в цьому випадку забезпечує нові властивості покриття завдяки УФ-затвердінню, забезпечуючи при цьому коефіцієнт безпеки для покриття у дороговартісному застосуванні. Це застосування не лише демонструє, як УФ-технологія може забезпечити унікальні властивості покриття, але й показує, що система покриття, затверділого УФ-випромінюванням, є життєздатною для дорогоцінних, великосерійних, великих та складних автомобільних деталей. Це покриття було використано приблизно на мільйоні кузовних панелей.
OEM прозорий лак
Можна стверджувати, що сегмент ринку ультрафіолетових технологій з найвищою видимістю – це покриття класу А для зовнішніх панелей кузова автомобілів. Компанія Ford Motor Company продемонструвала ультрафіолетову технологію на прототипі автомобіля Concept U на Північноамериканському міжнародному автосалоні у 2003 році. Продемонстрована технологія покриття являла собою прозоре покриття, затверділе під дією ультрафіолету, розроблене та поставлене компанією Akzo Nobel Coatings. Це покриття було нанесено та затверділо на окремі панелі кузова, виготовлені з різних матеріалів.
На Surcar, провідній світовій конференції з автомобільних покриттів, яка проводиться раз на два роки у Франції, компанії DuPont Performance Coatings та BASF у 2001 та 2003 роках представили презентації про технологію УФ-затвердіння для автомобільних прозорих покриттів. Рушійною силою цієї розробки є покращення основної проблеми задоволення клієнтів щодо фарби — стійкості до подряпин та пошкоджень. Обидві компанії розробили гібридні (УФ- та термічні) покриття. Метою переходу до гібридної технології є мінімізація складності системи УФ-затвердіння при досягненні цільових експлуатаційних властивостей.
Як DuPont, так і BASF встановили пілотні лінії на своїх об'єктах. Лінія DuPont у Вупперталі має можливість затвердівати цілі кузови. Компанії, що займаються покриттям, повинні не лише демонструвати хороші характеристики покриття, але й демонструвати рішення для фарбувальної лінії. Ще однією перевагою УФ/термічного затвердіння, яку зазначає DuPont, є те, що довжину ділянки прозорого покриття на фінішній лінії можна скоротити на 50%, просто зменшивши довжину термічної печі.
З інженерної точки зору, компанія Dürr System GmbH провела презентацію про концепцію складального заводу для УФ-затвердіння. Однією з ключових змінних у цих концепціях було розташування процесу УФ-затвердіння на фінішній лінії. Інженерні рішення включали розміщення УФ-ламп перед, всередині або після термічної печі. Dürr вважає, що для більшості варіантів процесу існують інженерні рішення, що включають поточні розробки рецептур. Fusion UV Systems також представила новий інструмент — комп'ютерне моделювання процесу УФ-затвердіння автомобільних кузовів. Ця розробка була здійснена для підтримки та прискорення впровадження технології УФ-затвердіння на складальних заводах.
Інші програми
Триває робота над розробкою пластикових покриттів, що використовуються в салонах автомобілів, покриттів для легкосплавних дисків та ковпаків коліс, прозорих покриттів для великих литих кольорових деталей та для деталей під капотом. УФ-процес продовжує перевірятися як стабільна платформа для затвердіння. Все, що насправді змінюється, це те, що УФ-покриття переходять на складніші та цінніші деталі. Стабільність та довгострокова життєздатність цього процесу були продемонстровані на прикладі переднього освітлення. Він розпочався понад 20 років тому і зараз є галузевим стандартом.
Хоча УФ-технологія має те, що деякі вважають «крутим» фактором, галузь прагне за допомогою цієї технології забезпечити найкращі рішення проблем фінішних робітників. Ніхто не використовує технологію заради самої технології. Вона повинна приносити користь. Користь може виражатися у вигляді підвищеної продуктивності, пов’язаної зі швидкістю затвердіння. Або вона може виходити з покращених чи нових властивостей, яких ви не змогли досягти за допомогою сучасних технологій. Вона може виражатися у вищій якості з першого разу, оскільки покриття менший час піддається впливу бруду. Це може забезпечити засіб для зменшення або усунення летких органічних сполук на вашому об’єкті. Технологія може приносити користь. УФ-індустрія та фінішні робітники повинні продовжувати співпрацювати над розробкою рішень, які покращують прибуток фінішних робітників.
Час публікації: 14 березня 2023 р.
