Automobilové aplikace UV-vytvrzených povlaků

UV technologie je mnohými považována za „nadcházející“ technologii vytvrzování průmyslových nátěrů. Ačkoli to může být pro mnohé v průmyslovém a automobilovém průmyslu nátěrů novinkou, v jiných průmyslových odvětvích existuje již více než tři desetiletí…

UV technologie je mnohými považována za „nadcházející“ technologii vytvrzování průmyslových nátěrů. Ačkoli to může být pro mnohé v průmyslovém a automobilovém průmyslu nátěrů novinkou, v jiných průmyslových odvětvích existuje již více než tři desetiletí. Lidé chodí po vinylových podlahách s UV povlakem každý den a mnozí z nás je mají doma. Technologie vytvrzování UV zářením hraje také významnou roli v průmyslu spotřební elektroniky. Například v případě mobilních telefonů se UV technologie používá při potahování plastových krytů, potahů na ochranu vnitřní elektroniky, součástí lepených UV lepidlem a dokonce i při výrobě barevných obrazovek, které se nacházejí na některých telefonech. Podobně průmysl optických vláken a DVD/CD používá výhradně UV povlaky a lepidla a neexistovaly by tak, jak je známe dnes, kdyby UV technologie neumožňovala jejich vývoj.

Co je tedy UV vytvrzování? Nejjednodušeji je to proces zesíťování (vytvrzování) povlaků chemickým procesem iniciovaným a udržovaným UV energií. Za méně než minutu se povlak přemění z kapaliny na pevnou látku. Existují zásadní rozdíly v některých surovinách a funkčnosti pryskyřic v povlaku, ale ty jsou pro uživatele povlaku transparentní.

Konvenční aplikační zařízení, jako jsou vzduchem atomizované stříkací pistole, HVLP, rotační zvony, průtokové nanášení, válcování a další zařízení nanášejí UV nátěry. Namísto přechodu do tepelné pece po nanesení povlaku a rozpouštědle se povlak vytvrzuje UV energií generovanou systémy UV lamp organizovanými způsobem, který osvětluje povlak minimálním množstvím energie potřebné k dosažení vytvrzení.

Společnosti a průmyslová odvětví, která využívají atributů UV technologie, přinášejí mimořádnou hodnotu tím, že poskytují vynikající efektivitu výroby a vynikající konečný produkt a zároveň zvyšují zisky.

Využití atributů UV

Jaké jsou klíčové atributy, které lze využít? Za prvé, jak již bylo zmíněno dříve, vytvrzování je velmi rychlé a lze jej provádět při pokojové teplotě. To umožňuje účinné vytvrzení substrátů citlivých na teplo a všechny nátěry lze vytvrdit velmi rychle. Vytvrzování UV zářením je klíčem k produktivitě, pokud je omezením ve vašem procesu dlouhá doba vytvrzování. Také rychlost umožňuje proces s mnohem menšími nároky. Pro srovnání, konvenční povlak vyžadující 30minutové vypalování při rychlosti linky 15 fpm vyžaduje 450 stop dopravníku v peci, zatímco povlak vytvrzovaný UV zářením může vyžadovat pouze 25 stop (nebo méně) dopravníku.

UV zesíťovací reakce může vést k povlaku s mnohem lepší fyzickou odolností. Ačkoli povlaky mohou být formulovány tak, aby byly tvrdé pro aplikace, jako jsou podlahy, mohou být také vyrobeny tak, aby byly velmi flexibilní. Oba typy povlaků, tvrdý i pružný, se používají v automobilových aplikacích.

Tyto atributy jsou hnací silou pro další vývoj a pronikání UV technologie pro automobilové laky. Samozřejmě existují problémy spojené s UV vytvrzováním průmyslových nátěrů. Primárním zájmem vlastníka procesu je schopnost vystavit všechny oblasti složitých dílů UV energii. Celý povrch nátěru musí být vystaven minimální UV energii potřebné k vytvrzení nátěru. To vyžaduje pečlivou analýzu součásti, uspořádání součástí a uspořádání lamp, aby se eliminovaly stínové oblasti. Došlo však k významným vylepšením lamp, surovin a formulovaných produktů, které většinu těchto omezení překonávají.

Automobilové přední osvětlení

Specifické automobilové použití, kde se UV stalo standardní technologií, je v automobilovém průmyslu předního osvětlení, kde se UV povlaky používají již více než 15 let a nyní ovládají 80 % trhu. Světlomety se skládají ze dvou hlavních součástí, které je třeba pokrýt – polykarbonátové čočky a krytu reflektoru. Čočka vyžaduje velmi tvrdý povlak odolný proti poškrábání, který chrání polykarbonát před živly a fyzickým zneužitím. Pouzdro reflektoru má UV základní nátěr (primer), který utěsňuje substrát a poskytuje ultra hladký povrch pro metalizaci. Trh se základními nátěry reflektorů je nyní v podstatě 100% vytvrzen UV zářením. Primárními důvody pro přijetí byla zlepšená produktivita, malé nároky na proces a vynikající vlastnosti povlakování.

Přestože jsou použité nátěry vytvrzovány UV zářením, obsahují rozpouštědlo. Většina přestřiku je však regenerována a recyklována zpět do procesu, čímž se dosahuje téměř 100% účinnosti přenosu. Cílem budoucího vývoje je zvýšit obsah pevných látek na 100 % a eliminovat potřebu oxidačního činidla.

Vnější plastové díly

Jednou z méně známých aplikací je použití UV vytvrditelného čirého laku na vylisované barevné boční lišty karoserie. Původně byl tento povlak vyvinut pro snížení žloutnutí při vnější expozici vinylových bočních lišt na těle. Povlak musel být velmi houževnatý a pružný, aby zachoval přilnavost bez praskání od předmětů narážejících na výlisek. Důvody pro použití UV povlaků v této aplikaci jsou rychlost vytvrzování (malá procesní stopa) a vynikající výkonnostní vlastnosti.

Panely karoserie SMC

Sheet moulding complex (SMC) je kompozitní materiál, který se používá jako alternativa k oceli již více než 30 let. SMC se skládá z polyesterové pryskyřice plněné skleněnými vlákny, která byla odlita do fólií. Tyto plechy jsou pak umístěny do lisovací formy a tvarovány do panelů karoserie. SMC lze zvolit, protože snižuje náklady na nástroje pro malé výrobní série, snižuje hmotnost, poskytuje odolnost proti promáčknutí a korozi a poskytuje stylistům větší volnost. Jednou z výzev při použití SMC je však dokončování dílu v montážním závodě. SMC je porézní substrát. Když panel karoserie, nyní na vozidle, prochází pecí bezbarvého laku, může dojít k defektu laku známému jako „porozita prasknutí“. To bude vyžadovat alespoň bodovou opravu, nebo pokud je dostatek „prasků“, úplné přelakování skeletu karoserie.

Před třemi lety společnost BASF Coatings ve snaze odstranit tuto závadu uvedla na trh hybridní UV/tepelný tmel. Důvodem pro použití hybridního vytvrzování je to, že přestřik bude vytvrzen na nekritických površích. Klíčovým krokem k eliminaci „porozity pops“ je vystavení UV energii, což výrazně zvyšuje hustotu zesíťování exponovaného povlaku na kritických površích. Pokud tmel nedostává minimální UV energii, nátěr stále splňuje všechny ostatní požadavky na výkon.

Použití technologie duálního vytvrzování v tomto případě poskytuje nové vlastnosti povlaku využitím UV vytvrzování a zároveň poskytuje ochranný faktor pro povlak ve vysoce hodnotné aplikaci. Tato aplikace nejen demonstruje, jak může UV technologie poskytnout jedinečné vlastnosti povlaku, ale také ukazuje, že povlakový systém vytvrzovaný UV zářením je životaschopný u vysoce hodnotných, velkoobjemových, velkých a složitých automobilových dílů. Tento povlak byl použit na přibližně jeden milion panelů karoserie.

OEM bezbarvý lak

Nejviditelnějším segmentem trhu s UV technologií jsou pravděpodobně nátěry třídy A na vnější panely karoserie automobilů. Ford Motor Company vystavovala UV technologii na prototypu vozidla, Concept U car, na severoamerickém mezinárodním autosalonu v roce 2003. Předvedenou technologií lakování byl čirý lak vytvrzovaný UV zářením, formulovaný a dodávaný společností Akzo Nobel Coatings. Tento povlak byl aplikován a vytvrzen na jednotlivé panely karoserie vyrobené z různých materiálů.

Na Surcar, přední světové konferenci automobilových laků, která se koná každý druhý rok ve Francii, představily DuPont Performance Coatings i BASF v letech 2001 a 2003 prezentace o technologii UV vytvrzování pro automobilové bezbarvé laky. Hnací silou tohoto vývoje je zlepšení primárního problému spokojenosti zákazníků s barvou – odolností proti poškrábání a poškození. Obě společnosti vyvinuly hybridní vytvrzovací (UV a tepelné) povlaky. Účelem cesty hybridní technologie je minimalizovat složitost systému vytvrzování UV zářením při dosažení cílových výkonnostních vlastností.

Společnosti DuPont i BASF nainstalovaly pilotní linky ve svých zařízeních. Řada DuPont ve Wuppertalu má schopnost vyléčit celé tělo. Nejen, že společnosti zabývající se nátěry musí vykazovat dobrý výkon nátěru, ale také musí předvést řešení lakovací linky. Jednou z dalších výhod UV/tepelného vytvrzování, kterou uvádí DuPont, je to, že délku čirého laku na dokončovací lince lze zkrátit o 50 % jednoduše zkrácením délky tepelné pece.

Z inženýrské stránky společnost Dürr System GmbH představila koncepci montážního závodu pro UV vytvrzování. Jednou z klíčových proměnných v těchto konceptech bylo umístění procesu UV vytvrzování v dokončovací lince. Konstruovaná řešení zahrnovala umístění UV lamp před, uvnitř nebo za tepelnou pec. Dürr se domnívá, že existují technická řešení pro většinu procesních možností zahrnujících aktuálně vyvíjené receptury. Fusion UV Systems také představil nový nástroj — počítačovou simulaci procesu UV vytvrzování pro automobilové karoserie. Tento vývoj byl proveden s cílem podpořit a urychlit přijetí technologie UV vytvrzování v montážních závodech.

Jiné aplikace

Pokračují vývojové práce pro plastové povlaky používané na interiéry automobilů, povlaky pro litá kola a kryty kol, bezbarvé laky na velké lisované barevné díly a pro díly pod kapotou. UV proces je nadále ověřován jako stabilní vytvrzovací platforma. Jediné, co se skutečně mění, je to, že UV povlaky se posouvají ke složitějším dílům s vyšší hodnotou. Stabilita a dlouhodobá životaschopnost procesu byla prokázána aplikací dopředného osvětlení. Začalo to před více než 20 lety a nyní je průmyslovým standardem.

Ačkoli UV technologie má to, co někteří považují za „cool“, co chce průmysl s touto technologií udělat, je poskytnout nejlepší řešení problémů finišerů. Nikdo nepoužívá technologii pro technologii. Musí přinášet hodnotu. Hodnota může přijít ve formě zlepšené produktivity související s rychlostí vytvrzení. Nebo může pocházet z vylepšených či nových vlastností, kterých se vám současnými technologiemi nepodařilo dosáhnout. Může pocházet z vyšší prvotřídní kvality, protože povlak je vystaven nečistotám po kratší dobu. Může poskytnout prostředek ke snížení nebo odstranění VOC ve vašem zařízení. Technologie může přinést hodnotu. UV průmysl a finišery musí pokračovat ve spolupráci na vytváření řešení, která zlepšují výsledky finišeru.