Lawrence (Larry) Van Iseghem is President/CEO van Van Technologies, Inc.
In de loop van onze internationale zakelijke relaties met industriële klanten hebben we een ongelooflijk aantal vragen beantwoord en vele oplossingen geboden met betrekking tot UV-uithardende coatings. Hieronder vindt u enkele van de meest gestelde vragen, met de bijbehorende antwoorden die wellicht nuttig inzicht bieden.
1. Wat zijn UV-uithardende coatings?
In de houtafwerkingsindustrie zijn er drie hoofdtypen UV-uithardende coatings.
UV-uithardende coatings met 100% actieve bestanddelen (soms ook wel 100% vaste stoffen genoemd) zijn vloeibare chemische samenstellingen die geen oplosmiddelen of water bevatten. Na het aanbrengen wordt de coating direct blootgesteld aan UV-energie, zonder dat drogen of verdampen nodig is vóór de uitharding. De aangebrachte coating reageert en vormt een vaste oppervlaktelaag via het reactieve proces dat fotopolymerisatie wordt genoemd. Omdat er geen verdamping nodig is vóór de uitharding, zijn het aanbrengen en uitharden bijzonder efficiënt en kosteneffectief.
UV-uithardende coatings op water- of oplosmiddelbasis bevatten uiteraard water of een oplosmiddel om het gehalte aan actieve (of vaste) bestanddelen te verlagen. Deze verlaging van het gehalte aan vaste stoffen maakt het gemakkelijker om de dikte van de aangebrachte natte laag en/of de viscositeit van de coating te controleren. Deze UV-coatings worden op verschillende manieren op houten oppervlakken aangebracht en moeten volledig droog zijn voordat ze UV-uitharden.
UV-uithardende poedercoatings bestaan eveneens volledig uit vaste stoffen en worden doorgaans door middel van elektrostatische aantrekking op geleidende substraten aangebracht. Na het aanbrengen wordt het substraat verwarmd om het poeder te smelten, waarna het uitvloeit en een oppervlaktefilm vormt. Het gecoate substraat kan vervolgens direct aan UV-straling worden blootgesteld om het uithardingsproces te versnellen. De resulterende oppervlaktefilm is niet langer vervormbaar of gevoelig voor warmte.
Er zijn varianten van deze UV-uithardende coatings verkrijgbaar die een secundair uithardingsmechanisme bevatten (warmtegeactiveerd, vochtreactief, enz.) dat uitharding mogelijk maakt in oppervlaktegebieden die niet aan UV-straling worden blootgesteld. Deze coatings worden vaak dual-cure coatings genoemd.
Ongeacht het type UV-uithardende coating dat wordt gebruikt, biedt de uiteindelijke oppervlakteafwerking of -laag uitzonderlijke kwaliteit, duurzaamheid en weerstandseigenschappen.
2. Hoe goed hechten UV-uithardende coatings aan verschillende houtsoorten, waaronder olieachtige houtsoorten?
UV-uithardende coatings hechten uitstekend aan de meeste houtsoorten. Het is belangrijk ervoor te zorgen dat er voldoende uithardingsomstandigheden aanwezig zijn om een volledige uitharding en de bijbehorende hechting aan de ondergrond te garanderen.
Er zijn bepaalde houtsoorten die van nature erg olieachtig zijn en waarvoor mogelijk een hechtingsbevorderende primer, ofwel een "bindlaag", nodig is. Van Technologies heeft veel onderzoek en ontwikkeling verricht naar de hechting van UV-uithardende coatings op deze houtsoorten. Recente ontwikkelingen omvatten een UV-uithardende sealer die voorkomt dat oliën, hars en hars de hechting van de UV-uithardende toplaag belemmeren.
Als alternatief kan de olie op het houtoppervlak vlak voor het aanbrengen van de coating worden verwijderd door het af te vegen met aceton of een ander geschikt oplosmiddel. Een pluisvrije, absorberende doek wordt eerst bevochtigd met het oplosmiddel en vervolgens over het houtoppervlak gewreven. Laat het oppervlak drogen en breng vervolgens de UV-hardende coating aan. Het verwijderen van oppervlakteolie en andere verontreinigingen bevordert de hechting van de aangebrachte coating aan het houtoppervlak.
3. Welke soorten vlekken zijn compatibel met UV-coatings?
Alle hier beschreven beitsen kunnen effectief worden afgedicht en afgewerkt met 100% UV-hardende, oplosmiddelarme UV-hardende, watergedragen UV-hardende of UV-hardende poedersystemen. Er zijn dus tal van geschikte combinaties, waardoor vrijwel elke beits op de markt geschikt is voor elke UV-hardende coating. Er zijn echter wel een aantal aandachtspunten om compatibiliteit te garanderen voor een hoogwaardige afwerking van het houtoppervlak.
Vlekken op waterbasis en vlekken op waterbasis die met UV-licht uitharden:Bij het aanbrengen van 100% UV-uithardende, oplosmiddelarme UV-uithardende of UV-uithardende poedercoatings/afwerklagen over vlekken op waterbasis, is het essentieel dat de vlek volledig droog is om oneffenheden in de coating te voorkomen, zoals sinaasappelschil-effect, luchtbellen, kraters, ophoping van verf en plasjes. Dergelijke oneffenheden ontstaan door de lage oppervlaktespanning van de aangebrachte coatings ten opzichte van de hoge oppervlaktespanning van het resterende water in de aangebrachte vlek.
Het aanbrengen van een watergedragen, UV-uithardende coating is over het algemeen echter minder veeleisend. De aangebrachte beits mag vochtig zijn zonder nadelige gevolgen bij gebruik van bepaalde watergedragen, UV-uithardende sealers/topcoats. Restvocht of water van de beits zal tijdens het droogproces gemakkelijk door de aangebrachte watergedragen, UV-uithardende sealer/topcoat diffunderen. Het wordt echter sterk aangeraden om elke combinatie van beits en sealer/topcoat eerst te testen op een representatief proefstuk voordat u de daadwerkelijke afwerking op het oppervlak toepast.
Vlekken op oliebasis en op basis van oplosmiddelen:Hoewel er wellicht een systeem bestaat dat kan worden toegepast op onvoldoende gedroogde beitsen op olie- of oplosmiddelbasis, is het meestal noodzakelijk, en sterk aanbevolen, om deze beitsen volledig te laten drogen voordat een sealer/toplaag wordt aangebracht. Langzaam drogende beitsen van dit type kunnen tot 24 tot 48 uur (of langer) nodig hebben om volledig droog te zijn. Ook hier wordt aangeraden het systeem eerst te testen op een representatief houten oppervlak.
100% UV-hardende beitsen:Over het algemeen vertonen 100% UV-uithardende coatings een hoge chemische en waterbestendigheid na volledige uitharding. Deze bestendigheid maakt het moeilijk voor later aangebrachte coatings om goed te hechten, tenzij het onderliggende UV-uitgeharde oppervlak voldoende is opgeschuurd om mechanische hechting mogelijk te maken. Hoewel er 100% UV-uithardende beitsen verkrijgbaar zijn die ontworpen zijn om geschikt te zijn voor later aangebrachte coatings, moeten de meeste 100% UV-uithardende beitsen worden opgeschuurd of gedeeltelijk uitgehard (dit wordt de "B"-fase of bump curing genoemd) om de hechting tussen de lagen te bevorderen. De "B"-fase resulteert in resterende reactieve plaatsen in de beitslaag die samen reageren met de aangebrachte UV-uithardende coating wanneer deze volledig uithardt. De "B"-fase maakt ook licht schuren mogelijk om eventuele opstaande nerven die door het aanbrengen van de beits kunnen ontstaan, te verwijderen of te verminderen. Een gladde afdichting of toplaag zal resulteren in een uitstekende hechting tussen de lagen.
Een ander aandachtspunt bij 100% UV-uithardende beitsen betreft donkere kleuren. Sterk gepigmenteerde beitsen (en gepigmenteerde coatings in het algemeen) presteren beter bij gebruik van UV-lampen die energie leveren die dichter bij het zichtbare lichtspectrum ligt. Conventionele UV-lampen met gallium in combinatie met standaard kwiklampen zijn een uitstekende keuze. UV-ledlampen die 395 nm en/of 405 nm uitzenden, presteren beter met gepigmenteerde systemen dan systemen met 365 nm en 385 nm. Bovendien leveren UV-lampsystemen met een hoger UV-vermogen (mW/cm²) betere resultaten.2) en energiedichtheid (mJ/cm³)2) bevorderen een betere uitharding door de aangebrachte beits- of pigmentlaag.
Tot slot, net als bij de andere hierboven genoemde beitssystemen, is het raadzaam om eerst een test uit te voeren op het daadwerkelijke oppervlak dat gebeitst en afgewerkt moet worden. Zorg dat u zeker bent van het resultaat vóór het uitharden!
4. Wat is de maximale/minimale laagdikte voor 100% UV-bestendige coatings?
UV-uithardende poedercoatings zijn technisch gezien 100% UV-uithardende coatings, en de aangebrachte dikte wordt beperkt door de elektrostatische aantrekkingskrachten die het poeder aan het te behandelen oppervlak binden. Het is raadzaam om advies in te winnen bij de fabrikant van de UV-poedercoating.
Wat betreft vloeibare coatings die 100% UV-uithardend zijn, zal de aangebrachte natte laagdikte resulteren in nagenoeg dezelfde droge laagdikte na UV-uitharding. Enige krimp is onvermijdelijk, maar heeft doorgaans minimale gevolgen. Er zijn echter zeer technische toepassingen die zeer nauwe toleranties voor de laagdikte vereisen. In deze gevallen kan een directe meting van de uitgeharde laag worden uitgevoerd om de natte en droge laagdikte met elkaar te correleren.
De uiteindelijke dikte die bereikt kan worden na uitharding, hangt af van de chemische samenstelling van de UV-uithardende coating en de formulering ervan. Er zijn systemen beschikbaar die ontworpen zijn om zeer dunne filmlagen van 0,2 mil – 0,5 mil (5 µ – 15 µ) te leveren, en andere die een dikte van meer dan 0,5 inch (12 mm) kunnen bereiken. UV-uithardende coatings met een hoge crosslinkdichtheid, zoals sommige urethaanacrylaatformuleringen, zijn doorgaans niet in staat om een hoge filmdikte te bereiken in één enkele laag. De mate van krimp tijdens het uitharden zal ernstige scheurvorming in de dikke coating veroorzaken. Een hoge laagdikte kan echter nog steeds worden bereikt met UV-uithardende coatings met een hoge crosslinkdichtheid door meerdere dunne lagen aan te brengen en tussen elke laag te schuren en/of een "B"-laag aan te brengen om de hechting tussen de lagen te bevorderen.
Het reactieve uithardingsmechanisme van de meeste UV-uithardende coatings wordt "door vrije radicalen geïnitieerd" genoemd. Dit reactieve uithardingsmechanisme is gevoelig voor zuurstof in de lucht, wat de uithardingssnelheid vertraagt of remt. Deze vertraging wordt vaak zuurstofremming genoemd en is vooral belangrijk bij het bereiken van zeer dunne laagdikte. Bij dunne lagen is de verhouding tussen het oppervlak en het totale volume van de aangebrachte coating relatief hoog in vergelijking met dikke lagen. Daarom zijn dunne lagen veel gevoeliger voor zuurstofremming en harden ze zeer langzaam uit. Vaak blijft het oppervlak van de afwerking onvoldoende uitgehard en voelt het olieachtig/vettig aan. Om zuurstofremming tegen te gaan, kunnen inerte gassen zoals stikstof en koolstofdioxide tijdens het uitharden over het oppervlak worden geleid om de zuurstofconcentratie te verlagen, waardoor een volledige en snelle uitharding mogelijk wordt.
5. Hoe helder is een transparante UV-coating?
100% UV-uithardende coatings bieden een uitstekende helderheid en kunnen zich meten met de beste blanke lakken in de branche. Bovendien brengen ze, wanneer ze op hout worden aangebracht, de schoonheid en diepte van het beeld maximaal naar voren. Bijzonder interessant zijn diverse alifatische polyurethaanacrylaatsystemen die opmerkelijk helder en kleurloos zijn wanneer ze op een breed scala aan oppervlakken worden aangebracht, waaronder hout. Verder zijn alifatische polyurethaanacrylaatcoatings zeer stabiel en bestand tegen verkleuring door veroudering. Het is belangrijk om te benadrukken dat coatings met een lage glansgraad veel meer licht verstrooien dan coatings met een hoge glansgraad en daardoor een lagere helderheid hebben. In vergelijking met andere coatingchemieën zijn 100% UV-uithardende coatings echter gelijkwaardig, zo niet superieur.
De momenteel verkrijgbare UV-hardende coatings op waterbasis kunnen zo worden samengesteld dat ze een uitzonderlijke helderheid, houtwarmte en reactie bieden die kunnen wedijveren met de beste conventionele afwerkingssystemen. Helderheid, glans, houtreactie en andere functionele eigenschappen van UV-hardende coatings die tegenwoordig op de markt zijn, zijn uitstekend wanneer ze afkomstig zijn van kwaliteitsfabrikanten.
6. Zijn er gekleurde of gepigmenteerde UV-uithardende coatings?
Ja, gekleurde of gepigmenteerde coatings zijn gemakkelijk verkrijgbaar in alle soorten UV-uithardende coatings, maar er zijn factoren waarmee rekening moet worden gehouden voor optimale resultaten. De eerste en belangrijkste factor is het feit dat bepaalde kleuren het vermogen van UV-energie om door de aangebrachte UV-uithardende coating heen te dringen, belemmeren. Het elektromagnetische spectrum wordt geïllustreerd in afbeelding 1, en het is te zien dat het zichtbare lichtspectrum direct grenst aan het UV-spectrum. Het spectrum is een continuüm zonder duidelijke scheidingslijnen (golflengten). Daarom loopt het ene gebied geleidelijk over in het aangrenzende gebied. Wat het zichtbare lichtspectrum betreft, zijn er wetenschappelijke beweringen dat het zich uitstrekt van 400 nm tot 780 nm, terwijl andere beweringen stellen dat het zich uitstrekt van 350 nm tot 800 nm. Voor deze discussie is het alleen van belang dat we beseffen dat bepaalde kleuren de transmissie van bepaalde golflengten van UV-straling effectief kunnen blokkeren.
Aangezien de focus ligt op het UV-golflengtegebied, zullen we dat gebied eens nader bekijken. Afbeelding 2 toont de relatie tussen de golflengte van zichtbaar licht en de bijbehorende kleur die effectief is in het blokkeren ervan. Het is ook belangrijk om te weten dat kleurstoffen doorgaans een reeks golflengten bestrijken, waardoor een rode kleurstof een aanzienlijk bereik kan hebben en gedeeltelijk in het UVA-gebied kan absorberen. De kleuren die het meest problematisch zijn, bevinden zich daarom in het geel-oranje-roodspectrum en kunnen een effectieve uitharding belemmeren.
Kleurstoffen belemmeren niet alleen de UV-uitharding, ze zijn ook een aandachtspunt bij het gebruik van witte gepigmenteerde coatings, zoals UV-uithardende primers en aflaklakken. Bekijk het absorptiespectrum van het witte pigment titaniumdioxide (TiO2), zoals weergegeven in afbeelding 3. TiO2 vertoont een zeer sterke absorptie in het gehele UV-gebied, en toch worden witte, UV-uithardende coatings effectief uitgehard. Hoe kan dat? Het antwoord ligt in een zorgvuldige formulering door de coatingontwikkelaar en -fabrikant in combinatie met het gebruik van de juiste UV-lampen voor de uitharding. De gangbare, conventionele UV-lampen zenden energie uit zoals geïllustreerd in afbeelding 4.
Elke afgebeelde lamp is gebaseerd op kwik, maar door het kwik te doteren met een ander metaalelement kan de emissie verschuiven naar andere golflengtegebieden. In het geval van witte, UV-uithardende coatings op basis van TiO2 wordt de energie van een standaard kwiklamp effectief geblokkeerd. Sommige van de hogere golflengten die worden afgegeven, kunnen wel uitharding bewerkstelligen, maar de benodigde tijd voor volledige uitharding is mogelijk niet praktisch. Door een kwiklamp te doteren met gallium is er echter een overvloed aan energie beschikbaar die bruikbaar is in een gebied dat niet effectief wordt geblokkeerd door TiO2. Door een combinatie van beide lamptypen te gebruiken, kan zowel doorharding (met gallium-gedoteerde lampen) als oppervlakte-uitharding (met standaard kwiklampen) worden bereikt (Afbeelding 5).
Ten slotte moeten gekleurde of gepigmenteerde UV-uithardende coatings worden samengesteld met de optimale foto-initiatoren, zodat de UV-energie – het zichtbare lichtgolflengtebereik dat door de lampen wordt afgegeven – optimaal wordt benut voor een effectieve uitharding.
Nog andere vragen?
Mocht u vragen hebben, aarzel dan niet om contact op te nemen met de huidige of toekomstige leverancier van coatings, apparatuur en procesbesturingssystemen van het bedrijf. Zij kunnen u goede antwoorden geven om effectieve, veilige en winstgevende beslissingen te nemen.
Lawrence (Larry) Van Iseghem is president/CEO van Van Technologies, Inc. Van Technologies heeft meer dan 30 jaar ervaring in UV-uithardende coatings. Het bedrijf begon als een R&D-onderneming, maar ontwikkelde zich snel tot een fabrikant van toepassingsspecifieke geavanceerde coatings (Application Specific Advanced Coatings™) voor industriële coatingfaciliteiten wereldwijd. UV-uithardende coatings zijn altijd een belangrijk speerpunt geweest, samen met andere "groene" coatingtechnologieën, met de nadruk op prestaties die gelijkwaardig zijn aan of beter zijn dan die van conventionele technologieën. Van Technologies produceert het merk GreenLight Coatings™ industriële coatings volgens een ISO-9001:2015 gecertificeerd kwaliteitsmanagementsysteem. Ga voor meer informatie naar [websiteadres].www.greenlightcoatings.com.
Geplaatst op: 22 juli 2023
