UV technologie je mnohými považována za „slibnou“ technologii pro vytvrzování průmyslových nátěrů. Ačkoli pro mnohé může být v průmyslovém a automobilovém průmyslu nová, v jiných odvětvích existuje již více než tři desetiletí…
UV technologie je mnohými považována za „slibnou“ technologii pro vytvrzování průmyslových nátěrů. Ačkoli pro mnohé v průmyslovém a automobilovém průmyslu nátěrů může být nová, v jiných odvětvích existuje již více než tři desetiletí. Lidé chodí po vinylových podlahách s UV nátěrem 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 k povrchové úpravě plastových krytů, nátěrů na ochranu vnitřní elektroniky, komponentů spojených UV lepidlem a dokonce i při výrobě barevných obrazovek některých telefonů. Podobně průmysl optických vláken a DVD/CD používá výhradně UV nátěry a lepidla a neexistoval by v dnešní podobě, kdyby UV technologie neumožnila jejich vývoj.
Co je tedy UV vytvrzování? Nejjednodušeji řečeno, jde o proces zesíťování (vytvrzování) nátěrů chemickým procesem iniciovaným a udržovaným UV energií. Za méně než minutu se nátěr přemění z kapalného na pevnou látku. Existují zásadní rozdíly v některých surovinách a funkčnosti pryskyřic v nátěru, ale ty jsou pro uživatele nátěru zřejmé.
Konvenční aplikační zařízení, jako jsou stříkací pistole s rozprašováním vzduchu, HVLP, rotační zvony, průtokové lakování, válcování a další zařízení, nanášejí UV povlaky. Namísto vkládání po nanesení povlaku a záření rozpouštědlem do termální pece se však povlak vytvrzuje UV energií generovanou systémy UV lamp uspořádanými tak, aby osvětlovaly povlak s minimálním množstvím energie potřebné k dosažení vytvrzení.
Společnosti a průmyslová odvětví, která využívají atributy UV technologie, přinesly mimořádnou hodnotu tím, že poskytovaly vynikající výrobní efektivitu a kvalitní konečný produkt a zároveň zvyšovaly zisky.
Využití atributů UV záření
Jaké jsou klíčové vlastnosti, které lze využít? Zaprvé, jak již bylo zmíněno, vytvrzování je velmi rychlé a lze jej provádět při pokojové teplotě. To umožňuje efektivní vytvrzování tepelně citlivých substrátů a všechny povlaky lze vytvrdit velmi rychle. UV vytvrzování je klíčem k produktivitě, pokud je omezením (úzkým hrdlem) ve vašem procesu dlouhá doba vytvrzování. Rychlost také umožňuje proces s mnohem menší zastavěnou plochou. Pro srovnání, konvenční povlak vyžadující 30minutové vypalování při rychlosti linky 15 fpm vyžaduje 450 stop dopravníku v peci, zatímco UV vytvrzovaný povlak může vyžadovat pouze 25 stop (nebo méně) dopravníku.
UV síťovací reakce může vést k povlaku s výrazně vyšší fyzikální 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, tvrdé i flexibilní, se používají v automobilových aplikacích.
Tyto vlastnosti jsou hnací silou neustálého vývoje a pronikání UV technologie pro automobilové nátěry. S UV vytvrzováním průmyslových nátěrů jsou samozřejmě spojeny i určité výzvy. Hlavním zájmem majitele 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 dílu, jeho uložení a uspořádání lamp tak, aby se eliminovaly stíny. Došlo však k významnému zlepšení lamp, surovin a formulovaných produktů, které většinu těchto omezení překonávají.
Automobilové přední osvětlení
Specifickou automobilovou aplikací, kde se UV záření stalo standardní technologií, je průmysl předních světlometů pro automobily, kde se UV povlaky používají již více než 15 let a nyní ovládají 80 % trhu. Světlomety se skládají ze dvou hlavních komponent, které je třeba potáhnout – polykarbonátové čočky a pouzdra reflektoru. Čočka vyžaduje velmi tvrdý, odolný povlak proti poškrábání, který chrání polykarbonát před povětrnostními vlivy a fyzickým poškozením. Pouzdro reflektoru má UV základní nátěr (základní nátěr), který utěsňuje substrát a poskytuje ultra hladký povrch pro metalizaci. Trh se základními nátěry reflektorů je nyní v podstatě 100% vytvrzován UV zářením. Hlavními důvody pro přijetí těchto technologií byly zvýšení produktivity, malá provozní plocha a vynikající vlastnosti povlaku.
Přestože použité povlaky jsou vytvrzovány UV zářením, obsahují rozpouštědlo. Většina přestřiku se však regeneruje a recykluje 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 vytvrzovatelného bezbarvého laku na boční lišty karoserie v barvě karoserie. Původně byl tento povlak vyvinut za účelem snížení žloutnutí vinylových bočních lišt karoserie při vnějším vystavení. Povlak musel být velmi pevný a pružný, aby si udržel přilnavost bez praskání v důsledku nárazu předmětů do lišty. Důvody pro použití UV povlaků v této aplikaci jsou rychlost vytvrzování (malá provozní zastavanost) a vynikající výkonnostní vlastnosti.
Panely karoserie SMC
SMC (Sheet Mousing Compound) je kompozitní materiál, který se již více než 30 let používá jako alternativa k oceli. SMC se skládá z polyesterové pryskyřice plněné skelnými vlákny, která se odlévá do plechů. Tyto plechy se poté umístí do lisovací formy a tvarují se do panelů karoserie. SMC lze zvolit, protože snižuje náklady na nástroje pro malé výrobní série, snižuje hmotnost, poskytuje odolnost proti promáčknutí a korozi a dává větší volnost stylistům. Jednou z výzev při použití SMC je však konečná úprava dílu v montážním závodě. SMC je porézní substrát. Když panel karoserie, nyní na vozidle, prochází pecí pro lakování čirým lakem, může dojít k vadě laku známé jako „porozitní pop“. To bude vyžadovat alespoň bodovou opravu, nebo pokud je „popůlek“ dostatečné, úplné přelakování karoserie.
Před třemi lety společnost BASF Coatings ve snaze tuto vadu odstranit uvedla na trh hybridní UV/tepelný tmel. Důvodem pro použití hybridního vytvrzování je, že přestřik bude vytvrzen i na nekritických površích. Klíčovým krokem k eliminaci „porovitých trhlin“ je vystavení UV záření, což výrazně zvyšuje hustotu zesítění exponovaného nátěru na kritických površích. I když tmel neobdrží minimální UV energii, nátěr stále splňuje všechny ostatní výkonnostní požadavky.
Použití technologie dvojího vytvrzování v tomto případě poskytuje nové vlastnosti povlaku využitím UV vytvrzování a zároveň poskytuje bezpečnostní faktor pro povlak ve vysoce hodnotné aplikaci. Tato aplikace nejen demonstruje, jak může UV technologie poskytnout jedinečné vlastnosti povlaku, ale také ukazuje, že UV vytvrzovaný systém povlakování je životaschopný pro vysoce hodnotné, velkoobjemové, velké a složité automobilové díly. Tento povlak byl použit na přibližně milionu panelů karoserie.
OEM čirý lak
Pravděpodobně nejviditelnějším segmentem trhu s UV technologií jsou povlaky třídy A na vnějších panelech karoserie automobilů. Společnost Ford Motor Company představila UV technologii na prototypu vozidla Concept U na Severoamerickém mezinárodním autosalonu v roce 2003. Představenou technologií povlakování byl UV vytvrzovaný bezbarvý lak, který vyvinula a dodala společnost Akzo Nobel Coatings. Tento povlak byl nanesen a vytvrzen na jednotlivé panely karoserie vyrobené z různých materiálů.
Na konferenci Surcar, přední světové konferenci o automobilových nátěrech, která se koná každé dva roky ve Francii, prezentovaly společnosti DuPont Performance Coatings a BASF v letech 2001 a 2003 prezentace o technologii UV vytvrzování pro automobilové čiré laky. Hnací silou tohoto vývoje je zlepšení primárního problému spokojenosti zákazníků s lakem – odolnosti proti poškrábání a poškození. Obě společnosti vyvinuly hybridní (UV a tepelné) nátěry. Účelem cesty hybridní technologie je minimalizovat složitost systému UV vytvrzování a zároveň dosáhnout cílových výkonnostních vlastností.
Společnosti DuPont i BASF instalovaly ve svých závodech pilotní linky. Linka DuPont ve Wuppertalu je schopna vytvrzovat celé karoserie. Nátěrové společnosti musí nejen prokázat dobrý výkon nátěru, ale také prokázat řešení pro lakovací linku. Jednou z dalších výhod UV/tepelného vytvrzování, kterou DuPont uvádí, je, že délku části s čirým lakem na dokončovací lince lze zkrátit o 50 % pouhým zkrácením délky termální pece.
Z technického hlediska prezentovala společnost Dürr System GmbH koncept montážního závodu pro UV vytvrzování. Jednou z klíčových proměnných v těchto konceptech bylo umístění procesu UV vytvrzování v dokončovací lince. Mezi technická řešení patřilo umístění UV lamp před, uvnitř nebo za termální pecí. Společnost Dürr se domnívá, že pro většinu procesních možností existují technická řešení zahrnující aktuálně vyvíjené receptury. Společnost Fusion UV Systems také představila nový nástroj – počítačovou simulaci procesu UV vytvrzování karoserií automobilů. Tento vývoj byl proveden s cílem podpořit a urychlit zavádění technologie UV vytvrzování v montážních závodech.
Další aplikace
Pokračují práce na vývoji plastových povlaků používaných v interiérech automobilů, povlaků na kola z lehkých slitin a kryty kol, čirých laků na velké lisované díly v barvě karoserie a na díly pod kapotou. UV proces se i nadále ověřuje jako stabilní vytvrzovací platforma. Jediné, co se skutečně mění, je to, že UV povlaky se přesouvají ke složitějším a hodnotnějším dílům. Stabilita a dlouhodobá životaschopnost tohoto procesu byly prokázány u aplikace v předním osvětlení. Začal před více než 20 lety a nyní je průmyslovým standardem.
Ačkoli UV technologie má to, co někteří považují za „cool“ faktor, to, co chce průmysl s touto technologií dělat, je poskytnout nejlepší řešení problémů povrchových úpravců. Nikdo nepoužívá technologii jen tak pro technologii samotnou. Musí přinášet hodnotu. Hodnota může mít podobu zvýšené produktivity související s rychlostí vytvrzování. Nebo může pocházet ze zlepšených či nových vlastností, kterých jste se současnými technologiemi nebyli schopni dosáhnout. Může pocházet z vyšší kvality při prvním použití, protože nátěr je kratší dobu vystaven nečistotám. Může poskytnout prostředek ke snížení nebo eliminaci VOC ve vašem zařízení. Technologie může přinášet hodnotu. UV průmysl a povrchové úpravce musí i nadále spolupracovat na vytváření řešení, která zlepší hospodářské výsledky povrchových úpravců.
Čas zveřejnění: 14. března 2023
