Autor: Lawrence (Larry) Van Iseghem je prezident/CEO společnosti Van Technologies, Inc.
V průběhu obchodování s průmyslovými zákazníky na mezinárodní úrovni jsme řešili neuvěřitelné množství otázek a poskytli jsme mnoho řešení spojených s UV vytvrditelnými povlaky. Níže jsou uvedeny některé z častějších otázek a doprovodné odpovědi mohou poskytnout užitečné informace.
1. Co jsou UV vytvrditelné povlaky?
V průmyslu povrchové úpravy dřeva existují tři hlavní typy nátěrů vytvrditelných UV zářením.
100% aktivní (někdy označované jako 100% pevné látky) UV-vytvrditelné povlaky jsou kapalné chemické kompozice, které neobsahují žádné rozpouštědlo ani vodu. Po nanesení je nátěr okamžitě vystaven UV energii, aniž by bylo nutné před vytvrzením schnout nebo odpařit. Nanesená povlaková kompozice reaguje za vzniku pevné povrchové vrstvy prostřednictvím reaktivního procesu popsaného a vhodně nazývaného fotopolymerizace. Vzhledem k tomu, že před vytvrzením není potřeba žádné odpařování, je aplikace a proces vytvrzování pozoruhodně efektivní a nákladově efektivní.
Vodou ředitelné nebo rozpouštědlové hybridní UV vytvrditelné nátěry zjevně obsahují buď vodu, nebo rozpouštědlo, aby se snížil obsah aktivní látky (nebo pevné látky). Toto snížení obsahu pevných látek umožňuje snadnější řízení tloušťky nanášeného vlhkého filmu a/nebo řízení viskozity povlaku. Při použití se tyto UV nátěry nanášejí na dřevěné povrchy různými metodami a musí být před vytvrzením UV zářením zcela vysušeny.
Práškové povlaky vytvrditelné UV zářením jsou také 100% pevné kompozice a typicky se nanášejí na vodivé substráty prostřednictvím elektrostatické přitažlivosti. Po nanesení se substrát zahřeje, aby došlo k roztavení prášku, který vytéká a vytváří povrchový film. Potažený substrát pak může být okamžitě vystaven UV energii pro usnadnění vytvrzení. Výsledný povrchový film již není tepelně deformovatelný nebo citlivý.
K dispozici jsou varianty těchto UV vytvrditelných povlaků, které obsahují sekundární vytvrzovací mechanismus (aktivovaný teplem, reagující na vlhkost atd.), který může zajistit vytvrzení v oblastech povrchu, které nejsou vystaveny UV energii. Tyto povlaky se běžně označují jako povlaky s dvojitým vytvrzováním.
Bez ohledu na typ použitého UV vytvrditelného nátěru poskytuje konečná povrchová úprava nebo vrstva výjimečnou kvalitu, trvanlivost a odolnost.
2. Jak dobře přilnou nátěry vytvrditelné UV zářením na různé druhy dřeva, včetně mastných druhů dřeva?
Nátěry vytvrditelné UV zářením vykazují vynikající přilnavost k většině druhů dřeva. Je důležité se ujistit, že existují dostatečné podmínky pro vytvrzení, které zajistí úplné vytvrzení a odpovídající přilnavost k podkladu.
Existují určité druhy, které jsou přirozeně velmi mastné a mohou vyžadovat aplikaci základního nátěru podporujícího přilnavost nebo „kravaty“. Společnost Van Technologies provedla značný výzkum a vývoj v oblasti přilnavosti nátěrů vytvrditelných UV zářením na tyto dřeviny. Nedávný vývoj zahrnuje jediný UV vytvrzovatelný těsnící prostředek, který zabraňuje olejům, míze a smůle narušovat přilnavost UV vytvrzovaného vrchního nátěru.
Alternativně lze olej přítomný na povrchu dřeva odstranit těsně před aplikací nátěru otřením acetonem nebo jiným vhodným rozpouštědlem. Absorpční hadřík, který nepouští vlákna, se nejprve navlhčí rozpouštědlem a poté se otře po povrchu dřeva. Povrch se nechá zaschnout a poté může být aplikován UV vytvrditelný nátěr. Odstranění povrchového oleje a dalších nečistot podporuje následnou přilnavost naneseného nátěru k povrchu dřeva.
3. Jaké typy mořidel jsou kompatibilní s UV nátěry?
Kterákoli ze zde popsaných skvrn může být účinně utěsněna a překryta 100% UV vytvrditelným, UV vytvrditelným se sníženým rozpouštědlem, UV vytvrditelným vodou nebo UV vytvrditelným práškovým systémem. Proto existuje řada životaschopných kombinací, díky nimž je většina všech skvrn na trhu vhodná pro jakýkoli nátěr vytvrditelný UV zářením. Existují však určitá hlediska, která jsou důležitá pro zajištění kompatibility pro kvalitní povrchovou úpravu dřeva.
Vodou ředitelné lazury a vodou ředitelné lazury vytvrditelné UV zářením:Při nanášení buď 100% UV-vytvrditelných, UV-vytvrditelných nebo UV-vytvrditelných práškových těsnících/vrchních nátěrů na vodou ředitelné skvrny, je nezbytné, aby skvrna byla zcela suchá, aby se zabránilo defektům v stejnoměrnosti nátěru, včetně pomerančové kůry, rybích ok, tvorby kráterů. , sdružování a loužování. K takovým defektům dochází v důsledku nízkého povrchového napětí nanesených nátěrů vzhledem k vysokému zbytkovému povrchovému napětí vody z nanášené skvrny.
Aplikace vodou ředitelného UV vytvrditelného povlaku je však obecně shovívavější. Aplikovaná lazura může vykazovat vlhkost bez nepříznivých účinků při použití určitých vodou ředitelných těsnících/vrchních nátěrů vytvrzovaných UV zářením. Zbytková vlhkost nebo voda z nanášení mořidla během procesu schnutí snadno pronikne skrz aplikovaný vodou ředitelný UV těsnící/vrchní nátěr. Důrazně se však doporučuje otestovat jakoukoli kombinaci mořidla a tmelu/vrchního nátěru na reprezentativním zkušebním vzorku, než se pustíte do skutečného povrchu, který má být dokončen.
Mořidla na olejové a rozpouštědlové bázi:Ačkoli může existovat systém, který lze aplikovat na nedostatečně zaschlé skvrny na olejové bázi nebo na rozpouštědlech, je obvykle nutné a vysoce doporučeno tyto skvrny před aplikací jakéhokoli těsnicího/vrchního nátěru zcela vysušit. Pomalu schnoucí skvrny těchto typů mohou vyžadovat až 24 až 48 hodin (nebo déle), aby dosáhly úplného zaschnutí. Opět se doporučuje vyzkoušet systém na reprezentativním dřevěném povrchu.
100% UV vytvrditelné skvrny:Obecně platí, že 100% UV vytvrditelné nátěry vykazují při úplném vytvrzení vysokou chemickou odolnost a odolnost proti vodě. Tato odolnost znesnadňuje následně aplikované povlaky dobře přilnout, pokud není podkladový UV vytvrzený povrch adekvátně obroušen, aby bylo možné mechanické spojení. Ačkoli jsou nabízeny 100% UV vytvrditelné skvrny, které byly navrženy tak, aby byly přístupné následně aplikovaným nátěrům, většinu 100% UV vytvrditelných skvrn je třeba obrousit nebo částečně vytvrdit (tzv. „B“ fáze nebo bump vytvrzování), aby se podpořila přilnavost mezi nátěry. Stupňování „B“ má za následek zbytková reaktivní místa ve vrstvě skvrny, která budou reagovat s aplikovaným UV-vytvrditelným povlakem, když je vystaven podmínkám plného vytvrzení. Stupeň „B“ také umožňuje mírné obroušení k obroušení nebo odříznutí jakéhokoli zvýšení zrna, ke kterému může dojít při aplikaci skvrn. Hladká aplikace těsnění nebo vrchního nátěru bude mít za následek vynikající přilnavost mezi nátěry.
Další problém se 100% UV vytvrditelnými skvrnami se týká tmavších barev. Silně pigmentované skvrny (a pigmentované povlaky obecně) fungují lépe při použití UV lamp, které dodávají energii blíže spektru viditelného světla. Výbornou volbou jsou konvenční UV lampy dopované galliem v kombinaci se standardními rtuťovými lampami. UV LED lampy, které vyzařují 395 nm a/nebo 405 nm, fungují lépe s pigmentovanými systémy ve srovnání s poli 365 nm a 385 nm. Navíc systémy UV lamp, které poskytují větší UV výkon (mW/cm2) a hustota energie (mJ/cm2) podporují lepší vytvrzení prostřednictvím nanesené skvrny nebo pigmentované krycí vrstvy.
A konečně, stejně jako u ostatních lazurovacích systémů zmíněných výše, se doporučuje testování před prací se skutečným povrchem, který má být barven a dokončen. Před léčbou se ujistěte!
4. Jaká je maximální/minimální tvorba filmu pro 100% UV nátěry?
Práškové laky vytvrditelné UV zářením jsou technicky 100% povlaky vytvrditelné UV zářením a jejich nanášená tloušťka je omezena elektrostatickými přitažlivými silami, které vážou prášek k dokončovanému povrchu. Nejlepší je požádat o radu výrobce UV práškových barev.
Pokud jde o tekuté 100% UV vytvrditelné nátěry, výsledkem naneseného mokrého filmu bude přibližně stejná tloušťka suchého filmu po UV vytvrzení. Určité smrštění je nevyhnutelné, ale obvykle má minimální důsledky. Existují však vysoce technické aplikace, které specifikují velmi úzké nebo úzké tolerance tloušťky filmu. Za těchto okolností lze provést přímé měření vytvrzeného filmu, aby bylo možné korelovat tloušťku vlhkého a suchého filmu.
Konečná vytvrzená tloušťka, které lze dosáhnout, bude záviset na chemii UV vytvrditelného povlaku a na tom, jak je formulován. K dispozici jsou systémy, které jsou navrženy tak, aby poskytovaly nánosy velmi tenkého filmu o tloušťce 0,2 mil – 0,5 mil (5µ – 15µ) a jiné, které mohou poskytnout tloušťku přesahující 0,5 palce (12 mm). Povlaky vytvrzené UV zářením, které mají vysokou hustotu zesíťování, jako jsou některé uretanakrylátové formulace, obvykle nejsou schopny vysoké tloušťky filmu v jedné nanesené vrstvě. Stupeň smrštění po vytvrzení způsobí vážné popraskání silně naneseného nátěru. Vysoké nanášení nebo konečné tloušťky lze stále dosáhnout použitím UV vytvrditelných povlaků s vysokou hustotou zesíťování nanesením několika tenkých vrstev a buď broušením a/nebo „B“ stupňováním mezi každou vrstvou, aby se podpořila přilnavost mezi vrstvami.
Mechanismus reaktivního vytvrzování většiny povlaků vytvrditelných UV zářením se nazývá „zahájení volnými radikály“. Tento reaktivní vytvrzovací mechanismus je citlivý na kyslík ve vzduchu, který zpomaluje nebo brzdí rychlost vytvrzování. Toto zpomalení je často označováno jako inhibice kyslíku a je nejdůležitější při pokusu o dosažení velmi tenké tloušťky filmu. U tenkých filmů je plocha povrchu k celkovému objemu nanášeného povlaku relativně vysoká ve srovnání s tloušťkou tlustého filmu. Proto jsou tenké vrstvy mnohem náchylnější k inhibici kyslíku a vytvrzují se velmi pomalu. Povrch povrchové úpravy často zůstává nedostatečně vytvrzený a vykazuje pocit oleje/mastnosti. Aby se zabránilo inhibici kyslíku, mohou inertní plyny, jako je dusík a oxid uhličitý, procházet povrchem během vytvrzování, aby se odstranila koncentrace kyslíku, což umožňuje úplné a rychlé vytvrzení.
5. Jak čistý je čirý UV povlak?
100% UV vytvrditelné nátěry mohou vykazovat vynikající čirost a budou konkurovat nejlepším čirým nátěrům v oboru. Při aplikaci na dřevo navíc vynikají maximální krásou a hloubkou obrazu. Zvláště zajímavé jsou různé alifatické uretanakrylátové systémy, které jsou pozoruhodně čiré a bezbarvé při aplikaci na širokou škálu povrchů, včetně dřeva. Kromě toho jsou alifatické polyuretanové akrylátové nátěry velmi stabilní a odolávají změně barvy s věkem. Je důležité zdůraznit, že nízkolesklé povlaky rozptylují světlo mnohem více než lesklé povlaky, a proto budou mít nižší jasnost. Ve srovnání s jinými chemickými nátěry jsou však 100% UV vytvrditelné nátěry stejné, ne-li lepší.
Vodou ředitelné UV vytvrditelné nátěry dostupné v současné době mohou být formulovány tak, aby poskytovaly výjimečnou čistotu, teplo dřeva a odezvu, aby konkurovaly nejlepším konvenčním povrchovým systémům. Čirost, lesk, odezva dřeva a další funkční vlastnosti UV-vytvrditelných nátěrů dostupných na dnešním trhu jsou vynikající, pokud jsou získávány od kvalitních výrobců.
6. Existují barevné nebo pigmentované povlaky vytvrditelné UV zářením?
Ano, barevné nebo pigmentované povlaky jsou snadno dostupné ve všech typech povlaků vytvrditelných UV zářením, ale pro dosažení optimálních výsledků je třeba vzít v úvahu faktory. Prvním a nejdůležitějším faktorem je skutečnost, že některé barvy narušují schopnost UV energie propouštět nebo pronikat do naneseného UV vytvrditelného nátěru. Elektromagnetické spektrum je znázorněno na obrázku 1 a je vidět, že spektrum viditelného světla bezprostředně sousedí s UV spektrem. Spektrum je kontinuum bez jasných demarkačních čar (vlnových délek). Jedna oblast se proto postupně prolíná se sousední oblastí. Pokud jde o oblast viditelného světla, existují některá vědecká tvrzení, že se rozprostírá od 400 nm do 780 nm, zatímco jiná tvrzení uvádějí, že se rozprostírá od 350 nm do 800 nm. Pro tuto diskusi je důležité pouze to, že uznáváme, že určité barvy mohou účinně blokovat přenos určitých vlnových délek UV nebo záření.
Protože se zaměřujeme na oblast UV vlnové délky nebo záření, prozkoumejme tuto oblast podrobněji. Obrázek 2 ukazuje vztah mezi vlnovou délkou viditelného světla a odpovídající barvou, která jej účinně blokuje. Je také důležité vědět, že barviva typicky pokrývají rozsah vlnových délek, takže červené barvivo může pokrýt značný rozsah, takže může částečně absorbovat do oblasti UVA. Proto budou barvy největšího zájmu pokrývat rozsah žlutá – oranžová – červená a tyto barvy mohou narušovat účinné vytvrzování.
Nejen, že barviva narušují vytvrzování UV zářením, ale také je třeba brát v úvahu při použití bílých pigmentovaných nátěrů, jako jsou základní nátěry vytvrditelné UV zářením a vrchní nátěrové barvy. Vezměme si absorpční spektrum bílého pigmentu oxidu titaničitého (TiO2), jak je znázorněno na obrázku 3. TiO2 vykazuje velmi silnou absorbanci v celé UV oblasti a přesto jsou bílé, UV zářením vytvrditelné povlaky účinně vytvrzeny. Jak? Odpověď spočívá v pečlivém složení vývojáře a výrobce nátěru ve shodě s použitím vhodných UV lamp pro vytvrzení. Běžné, používané UV lampy vyzařují energii, jak je znázorněno na obrázku 4.
Každá ilustrovaná lampa je založena na rtuti, ale dopováním rtuti dalším kovovým prvkem se emise mohou posunout do jiných oblastí vlnových délek. V případě bílých povlaků vytvrditelných UV zářením na bázi TiO2 bude energie dodávaná standardní rtuťovou lampou účinně blokována. Některé dodávané vyšší vlnové délky mohou zajistit vytvrzení, ale doba potřebná k úplnému vytvrzení nemusí být praktická. Dopováním rtuťové výbojky galliem však existuje množství energie, která je užitečná v oblasti, která není účinně blokována TiO2. Kombinací obou typů lamp lze dosáhnout jak vytvrzování (pomocí dotovaného galia), tak povrchové vytvrzování (pomocí standardní rtuti) (obrázek 5).
A konečně, barevné nebo pigmentované UV vytvrditelné povlaky musí být formulovány s použitím optimálních fotoiniciátorů, aby byla UV energie – rozsah vlnových délek viditelného světla dodávaný lampami – správně využita pro účinné vytvrzení.
Další otázky?
V případě jakýchkoliv otázek, které vyvstanou, se neváhejte zeptat současného nebo budoucího dodavatele nátěrů, zařízení a systémů řízení procesů společnosti. K dispozici jsou dobré odpovědi, které pomáhají činit efektivní, bezpečná a zisková rozhodnutí. u
Lawrence (Larry) Van Iseghem je prezident/CEO společnosti Van Technologies, Inc. Van Technologies má více než 30 let zkušeností s UV vytvrzovanými povlaky, začínala jako výzkumná a vývojová společnost, ale rychle se přeměnila ve výrobce Application Specific Advanced Coatings™ pro průmyslové lakování zařízení po celém světě. Povlaky vytvrditelné UV zářením byly vždy primárním cílem, spolu s dalšími „zelenými“ technologiemi povlaků, s důrazem na výkon, který je stejný nebo překonává konvenční technologie. Van Technologies vyrábí průmyslové nátěry značky GreenLight Coatings™ v souladu s certifikovaným systémem řízení kvality ISO-9001:2015. Pro více informací navštivtewww.greenlightcoatings.com.
Čas odeslání: 22. července 2023
