De afgelopen decennia is er hard aan gewerkt om de hoeveelheid oplosmiddelen die in de atmosfeer terechtkomen te verminderen. Deze worden VOC's (vluchtige organische stoffen) genoemd en omvatten in feite alle oplosmiddelen die we gebruiken, behalve aceton, dat een zeer lage fotochemische reactiviteit heeft en is vrijgesteld als oplosmiddel voor VOC's.
Maar wat als we oplosmiddelen helemaal konden weglaten en toch met minimale inspanning goede beschermende en decoratieve resultaten konden krijgen?
Dat zou geweldig zijn – en dat kunnen we. De technologie die dit mogelijk maakt, heet UV-uitharding. Het wordt al sinds de jaren 70 gebruikt voor allerlei materialen, waaronder metaal, plastic, glas, papier en, steeds vaker, hout.
UV-uithardende coatings harden uit bij blootstelling aan ultraviolet licht in het nanometerbereik aan de lage kant of net onder zichtbaar licht. De voordelen hiervan zijn onder andere een aanzienlijke vermindering of volledige eliminatie van vluchtige organische stoffen (VOS), minder afval, minder vloeroppervlak, directe verwerking en stapelbaarheid (dus geen droogrekken nodig), lagere arbeidskosten en hogere productiesnelheden.
De twee belangrijkste nadelen zijn de hoge initiële kosten voor de apparatuur en de moeilijkheid om complexe 3D-objecten af te werken. UV-uitharding is daarom meestal alleen mogelijk voor grotere werkplaatsen die vrij vlakke objecten produceren, zoals deuren, lambrisering, vloeren, sierlijsten en kant-en-klare onderdelen.
De gemakkelijkste manier om UV-uithardende afwerkingen te begrijpen, is door ze te vergelijken met de gangbare gekatalyseerde afwerkingen waarmee u waarschijnlijk bekend bent. Net als gekatalyseerde afwerkingen bevatten UV-uithardende afwerkingen een hars om de hechting te bewerkstelligen, een oplosmiddel of vervanger voor verdunning, een katalysator om de crosslinking te initiëren en de uitharding te bewerkstelligen, en enkele additieven zoals matteringsmiddelen om speciale eigenschappen te creëren.
Er worden verschillende primaire harsen gebruikt, waaronder derivaten van epoxy, urethaan, acryl en polyester.
In alle gevallen harden deze harsen zeer hard uit en zijn ze oplosmiddel- en krasbestendig, vergelijkbaar met gekatalyseerde (conversie)vernis. Dit maakt onzichtbare reparaties moeilijk als de uitgeharde film beschadigd raakt.
UV-uithardende afwerkingen kunnen 100 procent vast zijn in vloeibare vorm. Dat wil zeggen dat de dikte van wat op het hout wordt aangebracht, gelijk is aan de dikte van de uitgeharde coating. Er kan niets verdampen. Maar de primaire hars is te dik voor eenvoudige toepassing. Daarom voegen fabrikanten kleinere reactieve moleculen toe om de viscositeit te verlagen. In tegenstelling tot oplosmiddelen, die verdampen, verbinden deze toegevoegde moleculen zich met de grotere harsmoleculen om de film te vormen.
Oplosmiddelen of water kunnen ook als verdunner worden toegevoegd wanneer een dunnere filmlaag gewenst is, bijvoorbeeld voor een sealerlaag. Ze zijn echter meestal niet nodig om de afwerking spuitbaar te maken. Wanneer oplosmiddelen of water worden toegevoegd, moeten ze eerst (in een oven) verdampen voordat de UV-uitharding begint.
De katalysator
In tegenstelling tot gekatalyseerde vernis, die begint met uitharden zodra de katalysator wordt toegevoegd, doet de katalysator in een UV-uithardende afwerking, een zogenaamde "foto-initiator", niets totdat hij wordt blootgesteld aan de energie van UV-licht. Dan start een snelle kettingreactie die alle moleculen in de coating aan elkaar verbindt om de film te vormen.
Dit proces maakt UV-uithardende afwerkingen zo uniek. Er is in principe geen houdbaarheidsdatum of potlife. De afwerking blijft vloeibaar totdat deze wordt blootgesteld aan UV-licht. Vervolgens is de afwerking binnen enkele seconden volledig uitgehard. Houd er rekening mee dat zonlicht de uitharding kan verstoren, dus het is belangrijk om dit type blootstelling te vermijden.
Het is misschien makkelijker om de katalysator voor UV-coatings als twee delen te zien in plaats van één. De foto-initiator zit al in de finish – ongeveer 5 procent van de vloeistof – en de energie van het UV-licht zorgt ervoor dat het ontbrandt. Zonder beide gebeurt er niets.
Deze unieke eigenschap maakt het mogelijk om overspray buiten het bereik van UV-licht terug te winnen en de afwerking opnieuw te gebruiken. Hierdoor kan verspilling vrijwel volledig worden geëlimineerd.
Traditionele UV-lampen bestaan uit een kwikdamplamp en een elliptische reflector om het licht te verzamelen en op het onderdeel te richten. Het idee is om het licht te focussen voor een maximaal effect bij het activeren van de foto-initiator.
In de afgelopen tien jaar zijn ledlampen (light-emitting diodes) de traditionele gloeilampen gaan vervangen, omdat ze minder elektriciteit verbruiken, veel langer meegaan, niet hoeven op te warmen en een smal golflengtebereik hebben, waardoor ze veel minder warmte produceren. Deze warmte kan de harsen in het hout, zoals in grenen, vloeibaar maken, en die warmte moet worden afgevoerd.
Het uithardingsproces is echter hetzelfde. Alles is "zichtbaar". De afwerking hardt alleen uit als het UV-licht er vanaf een vaste afstand op schijnt. Gebieden in de schaduw of buiten het focus van het licht harden niet uit. Dit is momenteel een belangrijke beperking van UV-uitharding.
Om de coating op een complex object, zelfs iets dat zo vlak is als een profiellijst, te laten uitharden, moeten de lampen zo worden geplaatst dat ze elk oppervlak op dezelfde vaste afstand belichten, passend bij de formule van de coating. Dit is de reden waarom vlakke objecten de overgrote meerderheid vormen van projecten die met een UV-uithardende afwerking worden gecoat.
De twee meest voorkomende opstellingen voor het aanbrengen en uitharden van UV-coating zijn vlakke lijn en kamer.
Bij een vlakke lijn worden de platte of bijna platte objecten over een transportband bewogen, onder een spuit- of rolsysteem of door een vacuümkamer, vervolgens door een oven (indien nodig) om oplosmiddelen of water te verwijderen en ten slotte onder een reeks UV-lampen om uit te harden. De objecten kunnen vervolgens direct worden gestapeld.
In kamers worden de objecten meestal opgehangen en langs een transportband door dezelfde stappen verplaatst. Een kamer maakt het mogelijk om alle zijden in één keer af te werken en om niet-complexe, driedimensionale objecten af te werken.
Een andere mogelijkheid is om een robot in te zetten die het object voor UV-lampen ronddraait, of om een UV-lamp vast te houden en het object eromheen te bewegen.
Leveranciers spelen een sleutelrol
Bij UV-uithardende coatings en apparatuur is het nog belangrijker om met de leveranciers samen te werken dan bij gekatalyseerde lakken. De belangrijkste reden hiervoor is het aantal variabelen waarmee rekening moet worden gehouden. Denk hierbij aan de golflengte van de lampen of leds en hun afstand tot de objecten, de samenstelling van de coating en de lijnsnelheid als u een afwerklijn gebruikt.
Plaatsingstijd: 23-04-2023
