De afgelopen decennia is het doel geweest om de hoeveelheid oplosmiddelen die in de atmosfeer vrijkomen te verminderen. Dit 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 VOC-oplosmiddel.
Maar wat als we oplosmiddelen helemaal zouden kunnen elimineren en toch met een minimum aan inspanning goede beschermende en decoratieve resultaten zouden kunnen behalen?
Dat zou geweldig zijn – en dat kunnen we ook. De technologie die dit mogelijk maakt heet UV-curing. Het wordt sinds de jaren zeventig gebruikt voor allerlei materialen, waaronder metaal, plastic, glas, papier en in toenemende mate ook voor hout.
UV-uitgeharde coatings harden uit bij blootstelling aan ultraviolet licht in het nanometerbereik aan de lage kant of net onder zichtbaar licht. Hun voordelen zijn onder meer een aanzienlijke vermindering of volledige eliminatie van VOS, minder afval, minder benodigde vloerruimte, onmiddellijke verwerking en stapeling (dus geen droogrekken nodig), lagere arbeidskosten en snellere productiesnelheden.
De twee belangrijke nadelen zijn de hoge initiële kosten voor de apparatuur en de moeilijkheid om complexe 3D-objecten af te werken. Dus het uitvoeren van UV-uitharding is meestal beperkt tot grotere winkels die redelijk vlakke voorwerpen maken, zoals deuren, lambrisering, vloeren, sierlijsten en kant-en-klare onderdelen.
De eenvoudigste manier om UV-uitgeharde afwerkingen te begrijpen, is door ze te vergelijken met de gebruikelijke gekatalyseerde afwerkingen waarmee u waarschijnlijk bekend bent. Net als bij gekatalyseerde afwerkingen bevatten UV-uitgeharde afwerkingen een hars om opbouw te bereiken, een oplosmiddel of vervangingsmiddel voor verdunning, een katalysator om de verknoping te initiëren en de uitharding te bewerkstelligen en enkele additieven zoals vlakmiddelen om speciale eigenschappen te verschaffen.
Er wordt een aantal 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-uitgeharde afwerkingen kunnen in vloeibare vorm voor 100 procent uit vaste stoffen bestaan. Dat wil zeggen dat de dikte van wat op het hout wordt afgezet dezelfde is als de dikte van de uitgeharde coating. Er valt niets te verdampen. Maar de primaire hars is te dik om gemakkelijk aan te brengen. Daarom voegen fabrikanten kleinere reactieve moleculen toe om de viscositeit te verlagen. In tegenstelling tot oplosmiddelen, die verdampen, verknopen deze toegevoegde moleculen zich met de grotere harsmoleculen om de film te vormen.
Oplosmiddelen of water kunnen ook als verdunner worden toegevoegd als een dunnere laagopbouw gewenst is, bijvoorbeeld voor een sealerlaag. Maar ze zijn meestal niet nodig om de afwerking spuitbaar te maken. Wanneer oplosmiddelen of water worden toegevoegd, moeten deze kunnen verdampen of (in een oven) worden gemaakt voordat de UV-uitharding begint.
De katalysator
In tegenstelling tot gekatalyseerde vernis, die begint uit te harden wanneer de katalysator wordt toegevoegd, doet de katalysator met een UV-uithardende afwerking, een zogenaamde "foto-initiator", niets totdat hij wordt blootgesteld aan de energie van UV-licht. Vervolgens komt er een snelle kettingreactie op gang die alle moleculen in de coating met elkaar verbindt om de film te vormen.
Dit proces maakt UV-uithardende afwerkingen zo uniek. Er is in wezen geen houdbaarheid of verwerkingstijd voor de afwerking. Het blijft in vloeibare vorm totdat het wordt blootgesteld aan UV-licht. Vervolgens hardt het binnen enkele seconden volledig uit. Houd er rekening mee dat zonlicht de uitharding kan veroorzaken, dus het is belangrijk om dit soort blootstelling te vermijden.
Het is misschien gemakkelijker om de katalysator voor UV-coatings als twee delen te beschouwen in plaats van als één. De foto-initiator zit al in de finish – ongeveer 5 procent van de vloeistof – en er is de energie van het UV-licht dat deze in werking stelt. Zonder beide gebeurt er niets.
Deze unieke eigenschap maakt het mogelijk om overtollige spray buiten het bereik van het UV-licht terug te winnen en de afwerking opnieuw te gebruiken. Afval kan dus vrijwel volledig worden geëlimineerd.
Het traditionele UV-licht is een kwikdamplamp samen met een elliptische reflector om het licht op te vangen en op het onderdeel te richten. Het idee is om het licht te focussen voor een maximaal effect bij het ontsteken van de foto-initiator.
In de afgelopen tien jaar zijn LED's (light-emitting diodes) begonnen met het vervangen van de traditionele lampen, omdat LED's minder elektriciteit verbruiken, veel langer meegaan, niet hoeven op te warmen en een smal golflengtebereik hebben, zodat ze lang niet zoveel licht genereren. veel probleemveroorzakende hitte. Deze hitte kan harsen in het hout, zoals bij grenen, vloeibaar maken en de hitte moet worden afgevoerd.
Het uithardingsproces is echter hetzelfde. Alles is ‘zichtlijn’. De afwerking hardt alleen uit als het UV-licht er vanaf een vaste afstand op valt. Gebieden in de schaduw of buiten de focus van het licht genezen niet. Dit is momenteel een belangrijke beperking van UV-uitharding.
Om de coating op elk complex object uit te harden, zelfs op iets dat bijna plat is als een profiellijst, moeten de lampen zo worden geplaatst dat ze elk oppervlak op dezelfde vaste afstand raken, passend bij de formulering van de coating. Dit is de reden dat platte objecten de grote meerderheid vormen van projecten die zijn gecoat met een UV-uithardende afwerking.
De twee gebruikelijke opstellingen voor het aanbrengen en uitharden van UV-coatings zijn vlakke lijnen en kamers.
Bij een vlakke lijn bewegen de platte of bijna platte voorwerpen over een transportband onder een spray of roller of door een vacuümkamer, vervolgens indien nodig door een oven om oplosmiddelen of water te verwijderen en ten slotte onder een reeks UV-lampen om de uitharding tot stand te brengen. De objecten kunnen vervolgens direct worden gestapeld.
In kamers worden de voorwerpen meestal opgehangen en via dezelfde stappen langs een transportband 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 te gebruiken om het object voor UV-lampen te draaien of 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 vernissen. De belangrijkste reden is het aantal variabelen dat moet worden gecoördineerd. Deze omvatten de golflengte van de lampen of LED's en hun afstand tot de objecten, de formulering van de coating en de lijnsnelheid als u een finishlijn gebruikt.
Posttijd: 23 april 2023
