UV-technologie wordt door velen beschouwd als de “opkomende” technologie voor het uitharden van industriële coatings.Hoewel het voor velen in de industriële en autolakkenindustrie misschien nieuw is, bestaat het in andere industrieën al meer dan dertig jaar...
UV-technologie wordt door velen beschouwd als de “opkomende” technologie voor het uitharden van industriële coatings.Hoewel het misschien nieuw is voor velen in de industriële en autolakkenindustrie, bestaat het in andere industrieën al meer dan dertig jaar.Mensen lopen elke dag op vinylvloeren met UV-coating, en velen van ons hebben ze in huis.UV-uithardingstechnologie speelt ook een belangrijke rol in de consumentenelektronica-industrie.In het geval van mobiele telefoons wordt UV-technologie bijvoorbeeld gebruikt bij het coaten van plastic behuizingen, coatings om de interne elektronica te beschermen, UV-gelijmde componenten en zelfs bij de productie van de kleurenschermen die op sommige telefoons te vinden zijn.Op dezelfde manier maken de optische vezel- en DVD/CD-industrieën uitsluitend gebruik van UV-coatings en kleefstoffen en zouden niet bestaan zoals we die nu kennen als de UV-technologie de ontwikkeling ervan niet mogelijk had gemaakt.
Dus wat is UV-uitharding?Eenvoudig gezegd is het een proces waarbij coatings worden verknoopt (uitgehard) door een chemisch proces dat wordt geïnitieerd en onderhouden door UV-energie.In minder dan een minuut wordt de coating omgezet van een vloeistof naar een vaste stof.Er zijn fundamentele verschillen in sommige grondstoffen en de functionaliteit van de harsen in de coating, maar deze zijn transparant voor de coatinggebruiker.
Conventionele applicatieapparatuur zoals luchtvernevelde spuitpistolen, HVLP, roterende klokken, flowcoating, rolcoating en andere apparatuur brengen UV-coatings aan.In plaats van na het aanbrengen van de coating en het oplosmiddel in een thermische oven te gaan, wordt de coating echter uitgehard met UV-energie die wordt gegenereerd door UV-lampsystemen die zo zijn georganiseerd dat de coating wordt verlicht met de minimale hoeveelheid energie die nodig is om uitharding te bereiken.
Bedrijven en industrieën die de eigenschappen van UV-technologie exploiteren, hebben buitengewone waarde geleverd door superieure productie-efficiëntie en een superieur eindproduct te bieden en tegelijkertijd de winst te verbeteren.
De eigenschappen van UV benutten
Wat zijn de belangrijkste kenmerken die kunnen worden uitgebuit?Ten eerste is het uitharden, zoals eerder vermeld, zeer snel en kan bij kamertemperatuur worden uitgevoerd.Hierdoor is een efficiënte uitharding van warmtegevoelige substraten mogelijk en kunnen alle coatings zeer snel worden uitgehard.UV-uitharding is een sleutel tot productiviteit als de beperking (knelpunt) in uw proces een lange uithardingstijd is.Bovendien maakt de snelheid een proces met een veel kleinere voetafdruk mogelijk.Ter vergelijking: voor een conventionele coating die 30 minuten moet bakken bij een lijnsnelheid van 15 fpm is een transportband van 130 meter in de oven nodig, terwijl voor een UV-uitgeharde coating slechts 25 ft (of minder) transportband nodig is.
De UV-verknopingsreactie kan resulteren in een coating met een enorm superieure fysieke duurzaamheid.Hoewel coatings zo kunnen worden geformuleerd dat ze hard zijn voor toepassingen zoals vloeren, kunnen ze ook zeer flexibel worden gemaakt.Beide soorten coatings, hard en flexibel, worden gebruikt in automobieltoepassingen.
Deze eigenschappen zijn de drijvende krachten achter de voortdurende ontwikkeling en penetratie van UV-technologie voor autocoatings.Uiteraard zijn er uitdagingen verbonden aan het UV-uitharden van industriële coatings.De voornaamste zorg voor de proceseigenaar is de mogelijkheid om alle delen van complexe onderdelen bloot te stellen aan UV-energie.Het volledige oppervlak van de coating moet worden blootgesteld aan de minimale UV-energie die nodig is om de coating uit te harden.Dit vereist een zorgvuldige analyse van het onderdeel, het in rekken plaatsen van onderdelen en de opstelling van lampen om schaduwgebieden te elimineren.Er zijn echter aanzienlijke verbeteringen aangebracht in lampen, grondstoffen en geformuleerde producten die de meeste van deze beperkingen overwinnen.
Voorwaartse verlichting voor auto's
De specifieke automobieltoepassing waarbij UV de standaardtechnologie is geworden, is de voorwaartse verlichtingsindustrie in de automobielsector, waar UV-coatings al meer dan 15 jaar worden gebruikt en nu 80% van de markt in handen hebben.Koplampen bestaan uit twee hoofdcomponenten die moeten worden gecoat: de polycarbonaatlens en de reflectorbehuizing.De lens heeft een zeer harde, krasbestendige coating nodig om het polycarbonaat te beschermen tegen de elementen en fysiek misbruik.De reflectorbehuizing is voorzien van een UV-grondlaag (primer) die het substraat afdicht en zorgt voor een ultraglad oppervlak voor metallisatie.De markt voor reflectorbasislakken is nu in wezen 100% UV-uithardend.De belangrijkste redenen voor adoptie zijn een verbeterde productiviteit, een kleine procesvoetafdruk en superieure eigenschappen op het gebied van coatingprestaties.
Hoewel de gebruikte coatings UV-uithardend zijn, bevatten ze wel oplosmiddelen.Het grootste deel van de overtollige spray wordt echter teruggewonnen en terug in het proces gerecycled, waardoor een overdrachtsefficiëntie van bijna 100% wordt bereikt.De focus voor toekomstige ontwikkeling ligt op het verhogen van de vaste stof tot 100% en het elimineren van de noodzaak van een oxidatiemiddel.
Buitenkant kunststof onderdelen
Een van de minder bekende toepassingen is het gebruik van een UV-uithardbare blanke lak over ingekleurde zijlijsten van de carrosserie.Aanvankelijk werd deze coating ontwikkeld om de vergeling bij blootstelling aan de buitenkant van zijlijsten van vinylcarrosserieën te verminderen.De coating moest zeer taai en flexibel zijn om de hechting te behouden zonder te barsten doordat voorwerpen tegen het vormstuk botsten.De drijfveren voor het gebruik van UV-coatings in deze toepassing zijn de snelheid van uitharding (kleine procesvoetafdruk) en superieure prestatie-eigenschappen.
SMC carrosseriepanelen
Sheet Moulding Compound (SMC) is een composietmateriaal dat al meer dan 30 jaar wordt gebruikt als alternatief voor staal.SMC bestaat uit een glasvezelgevulde polyesterhars die tot platen is gegoten.Deze platen worden vervolgens in een persvorm geplaatst en tot carrosseriepanelen gevormd.Er kan voor SMC worden gekozen omdat het de gereedschapskosten voor kleine productieruns verlaagt, het gewicht vermindert, deuk- en corrosiebestendigheid biedt en stylisten meer speelruimte geeft.Eén van de uitdagingen bij het gebruik van SMC is echter de afwerking van het onderdeel in de assemblagefabriek.SMC is een poreus substraat.Wanneer het carrosseriepaneel, dat zich nu op een voertuig bevindt, door de lakoven gaat, kan er een lakdefect optreden dat bekend staat als een “porositeitspop”.Hiervoor is op zijn minst een kleine reparatie nodig, of, als er voldoende ‘plopjes’ zijn, een volledige herschildering van de carrosserie.
Drie jaar geleden bracht BASF Coatings, in een poging dit defect te verhelpen, een UV/thermische hybride sealer op de markt.De reden voor het gebruik van een hybride uitharding is dat de overspray uitgehard wordt op niet-kritische ondergronden.De belangrijkste stap om de “porositeitsvlekken” te elimineren is de blootstelling aan UV-energie, waardoor de verknopingsdichtheid van de blootgestelde coating op de kritische oppervlakken aanzienlijk toeneemt.Als de sealer niet de minimale UV-energie ontvangt, voldoet de coating nog steeds aan alle andere prestatie-eisen.
Het gebruik van dual-cure-technologie zorgt in dit geval voor nieuwe coatingeigenschappen door gebruik te maken van UV-uitharding en tegelijkertijd een veiligheidsfactor te bieden voor de coating bij een hoogwaardige toepassing.Deze toepassing laat niet alleen zien hoe UV-technologie unieke coatingeigenschappen kan bieden, maar laat ook zien dat een UV-uitgehard coatingsysteem levensvatbaar is op hoogwaardige, grote en complexe auto-onderdelen in grote volumes.Deze coating is op ongeveer een miljoen carrosseriepanelen gebruikt.
OEM blanke lak
Het marktsegment voor UV-technologie met de hoogste zichtbaarheid is ongetwijfeld de Klasse A-coating van carrosseriepanelen voor auto's.Ford Motor Company toonde UV-technologie op een prototype van een voertuig, de Concept U-auto, op de North American International Auto Show in 2003. De gedemonstreerde coatingtechnologie was een UV-uithardende blanke lak, geformuleerd en geleverd door Akzo Nobel Coatings.Deze coating werd aangebracht en uitgehard op individuele carrosseriepanelen gemaakt van verschillende materialen.
Op Surcar, de belangrijkste mondiale conferentie over autocoatings die om de twee jaar in Frankrijk wordt gehouden, gaven zowel DuPont Performance Coatings als BASF in 2001 en 2003 presentaties over UV-uithardingstechnologie voor blanke lakken voor auto's.De drijvende kracht achter deze ontwikkeling is het verbeteren van een belangrijk klanttevredenheidsprobleem op het gebied van de kras- en beschadigingsbestendigheid van verf.Beide bedrijven hebben hybride uithardende (UV- en thermische) coatings ontwikkeld.Het doel van het volgen van het hybride technologiepad is om de complexiteit van het UV-uithardingssysteem te minimaliseren en tegelijkertijd de beoogde prestatie-eigenschappen te bereiken.
Zowel DuPont als BASF hebben proeflijnen geïnstalleerd in hun faciliteiten.De DuPont-lijn in Wuppertal heeft de mogelijkheid om volledige lichamen te genezen.Niet alleen moeten de coatingbedrijven goede coatingprestaties laten zien, ze moeten ook een verflijnoplossing demonstreren.Een van de andere door DuPont genoemde voordelen van UV/thermische uitharding is dat de lengte van het blanke lakgedeelte van de afwerkingslijn met 50% kan worden verminderd door simpelweg de lengte van de thermische oven te verkleinen.
Vanuit technisch oogpunt gaf Dürr System GmbH een presentatie over een assemblagefabriekconcept voor UV-uitharding.Een van de belangrijkste variabelen in deze concepten was de locatie van het UV-uithardingsproces in de afwerkingslijn.Technische oplossingen omvatten het plaatsen van UV-lampen voor, in of na de thermische oven.Dürr is van mening dat er technische oplossingen bestaan voor de meeste procesopties waarbij de huidige formuleringen in ontwikkeling zijn.Fusion UV Systems presenteerde ook een nieuw hulpmiddel: een computersimulatie van het UV-uithardingsproces voor autocarrosserieën.Deze ontwikkeling werd ondernomen om de toepassing van UV-uithardingstechnologie in assemblagefabrieken te ondersteunen en te versnellen.
Andere applicaties
Er wordt nog steeds gewerkt aan de ontwikkeling van kunststofcoatings voor auto-interieurs, coatings voor lichtmetalen velgen en wieldoppen, blanke lakken over grote, in kleur gegoten onderdelen en voor onderdelen onder de motorkap.Het UV-proces wordt nog steeds gevalideerd als een stabiel uithardingsplatform.Het enige dat echt verandert, is dat UV-coatings zich uitbreiden naar complexere onderdelen met een hogere waarde.De stabiliteit en levensvatbaarheid op lange termijn van het proces zijn aangetoond met de toepassing van voorwaartse verlichting.Het begon meer dan 20 jaar geleden en is nu de industriestandaard.
Hoewel UV-technologie volgens sommigen een “coole” factor heeft, wil de industrie met deze technologie de beste oplossingen bieden voor de problemen van vleesvarkens.Niemand gebruikt een technologie omwille van de technologie.Het moet waarde opleveren.De waarde kan komen in de vorm van verbeterde productiviteit gerelateerd aan de snelheid van genezing.Of het kan voortkomen uit verbeterde of nieuwe eigenschappen die je met de huidige technologieën niet hebt kunnen realiseren.Het kan afkomstig zijn van een hogere eerste kwaliteit omdat de coating minder lang openstaat voor vuil.Het kan een manier zijn om VOS in uw instelling te verminderen of te elimineren.De technologie kan waarde opleveren.De UV-industrie en de finishers moeten blijven samenwerken om oplossingen te ontwikkelen die de winst van de finisher verbeteren.
Posttijd: 14 maart 2023
