Лоуренс (Ларрі) Ван Ізегхем, президент/генеральний директор Van Technologies, Inc.
Під час роботи з промисловими клієнтами на міжнародній основі ми відповіли на неймовірну кількість запитань і запропонували багато рішень, пов’язаних із покриттями, що твердіють УФ-променями. Нижче наведено деякі із найпоширеніших запитань, а супровідні відповіді можуть надати корисну інформацію.
1. Що таке УФ-отверждаемые покриття?
У промисловості обробки деревини існує три основних типи покриттів, що твердіють УФ-променями.
100% активні (іноді їх називають 100% твердими речовинами) УФ-відверджувані покриття – це рідкі хімічні композиції, які не містять розчинників або води. Після нанесення покриття відразу піддається впливу УФ-випромінювання без необхідності висихання або випаровування перед затвердінням. Нанесена композиція покриття реагує з утворенням твердого поверхневого шару за допомогою реактивного процесу, описаного та відповідно названого фотополімеризацією. Оскільки випаровування перед затвердінням не потрібне, нанесення та процес затвердіння надзвичайно ефективні та економічно вигідні.
Гібридні покриття на водній основі або на основі розчинників, що відверджуються УФ-променями, очевидно, містять або воду, або розчинник для зменшення активного (або твердого) вмісту. Це зменшення вмісту твердої речовини дозволяє легше контролювати товщину нанесеної вологої плівки та/або контролювати в’язкість покриття. Під час використання ці УФ-покриття наносяться на дерев’яні поверхні за допомогою різних методів і повинні бути повністю висушені перед УФ-затвердінням.
Порошкові покриття, що твердіють під дією ультрафіолетового випромінювання, також є на 100% твердими композиціями і зазвичай наносяться на провідні підкладки за допомогою електростатичного притягання. Після нанесення субстрат нагрівається, щоб розплавити порошок, який витікає з утворенням поверхневої плівки. Підкладку з покриттям можна негайно піддати УФ-випромінюванню для полегшення затвердіння. Отримана поверхнева плівка більше не піддається термічній деформації або чутливості.
Існують варіанти цих покриттів, що відверджуються ультрафіолетовим випромінюванням, які містять механізм вторинного затвердіння (активується нагріванням, реагує на вологу тощо), який може забезпечити затвердіння в областях поверхні, які не піддаються впливу УФ-випромінювання. Ці покриття зазвичай називають покриттями подвійного затвердіння.
Незалежно від типу використовуваного покриття, що відверджується ультрафіолетовим випромінюванням, остаточне покриття поверхні або шар забезпечує виняткову якість, довговічність і стійкість.
2. Наскільки добре покриття, що твердіють ультрафіолетовим випромінюванням, мають адгезію до різних порід деревини, включно з жирною деревиною?
Покриття, що твердіють УФ-променями, демонструють чудову адгезію до більшості порід деревини. Важливо переконатися, що існують достатні умови затвердіння для забезпечення повного затвердіння та відповідної адгезії до основи.
Існують певні види, які від природи є дуже жирними і можуть вимагати нанесення праймера, що покращує адгезію, або «tiecoat». Компанія Van Technologies провела значні дослідження та розробки для адгезії покриттів, що твердіють УФ-променями, до цих порід деревини. Останні розробки включають єдиний герметик, що твердіє під дією ультрафіолетового випромінювання, який запобігає впливу олій, соку та смоли на адгезію верхнього покриття, що твердіє ультрафіолетом.
Крім того, масло, яке є на дерев’яній поверхні, можна видалити безпосередньо перед нанесенням покриття, протираючи ацетоном або іншим відповідним розчинником. Безворсову вбираючу тканину спочатку змочують розчинником, а потім протирають поверхню деревини. Поверхні дають висохнути, а потім можна наносити покриття, що отверждается УФ-променями. Видалення поверхневого масла та інших забруднень сприяє подальшому зчепленню нанесеного покриття з поверхнею деревини.
3. Які типи морилок сумісні з УФ-покриттями?
Будь-які плями, описані тут, можна ефективно запечатати та покрити порошковими системами, що відверджуються на 100% УФ-променями, УФ-відверджуються зі зниженою дією розчинника, УФ-відверджуються на водній основі або УФ-відверджуються. Таким чином, існує низка життєздатних комбінацій, які роблять більшість будь-яких плям на ринку придатними для будь-якого покриття, що відверджується ультрафіолетом. Однак є певні міркування, які є важливими для забезпечення сумісності для якісної обробки дерев’яної поверхні.
Водорозчинні плями та плями, що відновлюються УФ-випромінюванням:При нанесенні 100% УФ-відверджуваних, УФ-відверджуваних із зниженим вмістом розчинника або УФ-відверджуючих порошкових герметиків/фінішних покриттів на водорозчинні плями важливо, щоб пляма була повністю висохла, щоб запобігти дефектам рівномірності покриття, включаючи апельсинову кірку, «риб’ячі очі», утворення кратерів. , пулінг і пудлінг. Такі дефекти виникають через низький поверхневий натяг нанесених покриттів порівняно з високим залишковим поверхневим натягом води від нанесеної плями.
Однак нанесення покриття на водній основі, що відверджується ультрафіолетовим випромінюванням, загалом є більш простим. Нанесена пляма може виявляти вологість без негативних наслідків у разі використання певних водорозчинних УФ-затверджувачів/фінішних покриттів. Залишки вологи або води від нанесення морилки легко дифундують крізь нанесений водорозчинний УФ-герметик/верхнє покриття під час процесу висихання. Однак настійно рекомендується перевірити будь-яку комбінацію морилки та герметика/фінішного покриття на репрезентативному тестовому зразку перед тим, як приступати до фактичної поверхні, яку потрібно обробити.
Плями на масляній основі та на основі розчинників:Хоча може існувати система, яку можна застосувати до недостатньо висохлих плям на масляній основі або на основі розчинників, зазвичай необхідно, і настійно рекомендується, повністю висушити ці плями перед нанесенням будь-якого герметика/верхнього покриття. Для повного висихання таких плям, які повільно висихають, може знадобитися від 24 до 48 годин (або більше). Знову ж таки, рекомендується перевірити систему на типовій дерев’яній поверхні.
100% плями, що відверджуються УФ-променями:Загалом, 100% УФ-отверждаемые покриття виявляють високу хімічну та водостійкість після повного затвердіння. Ця стійкість ускладнює належне зчеплення покриттів, що наносяться згодом, якщо поверхня, що лежить під УФ-затвердінням, не буде належним чином стерта, щоб забезпечити механічне з’єднання. Незважаючи на те, що пропонуються 100% УФ-відверджувані плями, які були розроблені таким чином, щоб бути сприйнятливими до нанесених у подальшому покриттів, більшість 100% УФ-відверджуваних плям потрібно стерти або частково затвердіти (називається стадією «B» або ударним затвердінням), щоб сприяти зчепленню між шарами. Ступінь «B» призводить до залишкових реактивних ділянок у шарі плями, які будуть спільно реагувати з нанесеним УФ-отверждаемым покриттям під час повного затвердіння. Ступінь «B» також дозволяє м’яко стирати, щоб видалити або зрізати будь-яку зернистість, яка може виникнути внаслідок нанесення плями. Гладке ущільнення або нанесення верхнього шару призведе до відмінної міжшарової адгезії.
Ще одна проблема, пов’язана з плямами, які на 100% відверджуються ультрафіолетом, стосується темніших кольорів. Сильно пігментовані плями (і пігментовані покриття загалом) ефективніші при використанні ультрафіолетових ламп, які постачають енергію ближче до спектру видимого світла. Звичайні ультрафіолетові лампи, леговані галієм, у поєднанні зі стандартними ртутними лампами є відмінним вибором. УФ-світлодіодні лампи, які випромінюють 395 нм і/або 405 нм, працюють краще з пігментованими системами порівняно з масивами 365 нм і 385 нм. Крім того, системи УФ-ламп, які забезпечують більшу потужність УФ (мВт/см2) і щільність енергії (мДж/см2) сприяти кращому затвердінню через нанесену пляму або пігментований шар покриття.
Нарешті, як і з іншими системами фарбування, згаданими вище, перед початком роботи з фактичною поверхнею, яку потрібно фарбувати та обробити, рекомендується провести тестування. Обов'язково перед лікуванням!
4. Яка максимальна/мінімальна плівка для 100% УФ-покриттів?
Технічно порошкові покриття, що твердіють під дією ультрафіолетового випромінювання, є на 100% покриттями, що твердіють під дією ультрафіолетового випромінювання, і товщина їх нанесення обмежена електростатичними силами притягання, які зв’язують порошок з поверхнею, що обробляється. Найкраще звернутися за порадою до виробника УФ-порошку.
Щодо рідких покриттів, що 100% відверджуються УФ-променями, нанесена товщина вологої плівки призведе до приблизно такої ж товщини сухої плівки після УФ-відвердження. Деяка усадка неминуча, але зазвичай вона має мінімальні наслідки. Однак існують високотехнічні застосування, які вказують дуже жорсткі або вузькі допуски на товщину плівки. За цих обставин можна виконати пряме вимірювання затверділої плівки, щоб співвіднести товщину вологої та сухої плівки.
Остаточна товщина затверділого покриття, якої можна досягти, залежатиме від хімічного складу покриття, що затверджує під дією ультрафіолетового випромінювання, і способу його виготовлення. Існують системи, розроблені для створення дуже тонких плівкових відкладень товщиною від 0,2 міл до 0,5 мілі (5 мкм – 15 мкм), а також інші, які можуть забезпечити товщину понад 0,5 дюймів (12 мм). Як правило, покриття з УФ-затвердінням, які мають високу щільність поперечних зв’язків, такі як деякі склади уретанакрилату, не здатні до високої товщини плівки в одному нанесеному шарі. Ступінь усадки після затвердіння спричинить серйозне розтріскування товстого покриття. Висока товщина нанесення або кінцевої товщини все ще може бути досягнута за допомогою УФ-відверджуваних покриттів з високою щільністю поперечних зв’язків шляхом нанесення кількох тонких шарів і шліфування та/або «B» етапів між кожним шаром для сприяння міжшаровій адгезії.
Механізм реактивного затвердіння більшості покриттів, що затверджуються УФ-променями, називається «ініційованим вільними радикалами». Цей реактивний механізм затвердіння чутливий до кисню в повітрі, який уповільнює або гальмує швидкість затвердіння. Це уповільнення часто називають кисневим інгібуванням і є найважливішим, коли намагаються досягти дуже тонкої товщини плівки. У тонких плівках площа поверхні до загального об’єму нанесеного покриття є відносно високою порівняно з товщиною плівки. Таким чином, тонка плівка набагато більш сприйнятлива до інгібування киснем і твердне дуже повільно. Часто поверхня фінішного покриття залишається недостатньо висохлою та має маслянисте/жирне відчуття. Для протидії пригніченню кисню, інертні гази, такі як азот і вуглекислий газ, можна пропускати через поверхню під час затвердіння, щоб видалити концентрацію кисню, таким чином дозволяючи повне та швидке затвердіння.
5. Наскільки прозоре УФ-покриття?
Покриття, що на 100% відверджуються УФ-променями, можуть демонструвати чудову прозорість і конкурувати з найкращими прозорими лаками в галузі. Крім того, при нанесенні на деревину вони виявляють максимальну красу і глибину зображення. Особливий інтерес представляють різні аліфатичні уретанакрилатні системи, які є надзвичайно прозорими та безбарвними при нанесенні на різноманітні поверхні, включаючи деревину. Крім того, покриття з аліфатичного поліуретану акрилату є дуже стабільними та стійкими до зміни кольору з віком. Важливо зазначити, що покриття з низьким рівнем блиску розсіюють світло набагато більше, ніж покриття з блиском, і, отже, мають нижчу прозорість. Проте, порівняно з іншими хімічними складами покриттів, покриття, що 100% відверджуються УФ-променями, є рівними, якщо не кращими.
Покриття на водній основі, що відверджуються ультрафіолетовим випромінюванням, доступні на даний момент, можуть бути створені для забезпечення виняткової прозорості, тепла деревини та відгуку, щоб конкурувати з найкращими звичайними системами обробки. Чіткість, блиск, реакція на деревину та інші функціональні властивості УФ-відверджуваних покриттів, доступних сьогодні на ринку, є чудовими, якщо вони постачаються від якісних виробників.
6. Чи існують кольорові чи пігментовані покриття, що відверджуються УФ-променями?
Так, кольорові або пігментовані покриття доступні для всіх типів покриттів, що відверджуються УФ-променями, але є фактори, які слід враховувати для досягнення оптимальних результатів. Першим і найважливішим фактором є той факт, що певні кольори перешкоджають здатності ультрафіолетової енергії пропускати або проникати в нанесене покриття, що твердіє ультрафіолетом. Електромагнітний спектр зображено на зображенні 1, і можна побачити, що спектр видимого світла безпосередньо примикає до УФ-спектру. Спектр являє собою континуум без чітких ліній (довжин хвиль) розмежування. Таким чином, один регіон поступово зливається з сусіднім регіоном. Розглядаючи область видимого світла, є деякі наукові твердження, що вона охоплює від 400 нм до 780 нм, тоді як інші твердження стверджують, що вона охоплює від 350 нм до 800 нм. Для цього обговорення має значення лише те, що ми визнаємо, що певні кольори можуть ефективно блокувати передачу певних довжин хвиль ультрафіолетового випромінювання або випромінювання.
Оскільки основна увага зосереджена на довжині хвилі ультрафіолетового випромінювання або області випромінювання, давайте дослідимо цю область більш детально. На зображенні 2 показано співвідношення між довжиною хвилі видимого світла та відповідним кольором, який ефективно блокує його. Важливо також знати, що барвники зазвичай охоплюють діапазон довжин хвиль, тому червоний барвник може охоплювати значний діапазон, так що він може частково поглинатися в UVA-області. Таким чином, кольори, що викликають найбільше занепокоєння, охоплюють жовто-помаранчево-червоний діапазон, і ці кольори можуть заважати ефективному лікуванню.
Барвники не тільки перешкоджають УФ-затвердінню, їх також слід враховувати при використанні білих пігментованих покриттів, таких як УФ-отверждаемые грунтовки та фінішні фарби. Розглянемо спектр поглинання білого пігменту діоксиду титану (TiO2), як показано на зображенні 3. TiO2 демонструє дуже сильне поглинання в УФ-області, але білі покриття, що відверджуються УФ-променями, ефективно затвердіють. як? Відповідь полягає в тому, що розробник і виробник покриття ретельно розробляють рецептуру разом із використанням відповідних УФ-ламп для затвердіння. Звичайні звичайні ультрафіолетові лампи випромінюють енергію, як показано на зображенні 4.
Кожна зображена лампа заснована на ртуті, але додаючи до ртуті інший металевий елемент, випромінювання може зміщуватися в інші області довжин хвиль. У випадку білих покриттів на основі TiO2, що відверджуються УФ, енергія, що постачається стандартною ртутною лампою, буде ефективно блокована. Деякі хвилі з більшою довжиною хвилі можуть забезпечити лікування, але час, необхідний для повного затвердіння, може бути непрактичним. Однак легування ртутної лампи галієм дозволяє отримати велику кількість енергії, корисної в області, яка не блокується TiO2. Використовуючи комбінацію обох типів ламп, можна досягти як затвердіння (з використанням легованого галію), так і затвердіння поверхні (з використанням стандартної ртуті) (Зображення 5).
Нарешті, кольорові або пігментовані покриття, що відверджуються під дією УФ-променів, повинні бути розроблені з використанням оптимальних фотоініціаторів, щоб УФ-енергія – діапазон довжин хвиль видимого світла, який доставляється лампами – належним чином використовувалась для ефективного затвердіння.
Інші запитання?
З приводу будь-яких питань, що виникають, не соромтеся звертатися до поточного чи майбутнього постачальника покриттів, обладнання та систем керування процесами компанії. Хороші відповіді доступні, щоб допомогти прийняти ефективні, безпечні та вигідні рішення. u
Лоуренс (Ларрі) Ван Ізегхем є президентом/генеральним директором Van Technologies, Inc. Van Technologies має понад 30 років досвіду роботи з покриттями, що відверджуються УФ-променями, починаючи як науково-дослідну компанію, але швидко перетворившись на виробника Application Specific Advanced Coatings™ для промислових покриттів. об'єктів по всьому світу. Покриття, що відверджуються ультрафіолетовим випромінюванням, завжди були в центрі уваги, разом з іншими «зеленими» технологіями покриття, з наголосом на продуктивності, яка дорівнює або перевершує звичайні технології. Van Technologies виробляє промислові покриття марки GreenLight Coatings™ відповідно до сертифікованої системи управління якістю ISO-9001:2015. Для отримання додаткової інформації відвідайтеwww.greenlightcoatings.com.
Час публікації: 22 липня 2023 р
