Door Lawrence (Larry) Van Iseghem is President/CEO van Van Technologies, Inc.
Tijdens onze internationale samenwerking met industriële klanten hebben we een enorm aantal vragen beantwoord en talloze oplossingen geboden met betrekking tot UV-uithardende coatings. Hieronder volgen enkele veelgestelde vragen, met de bijbehorende antwoorden die mogelijk nuttig kunnen zijn.
1. Wat zijn UV-uithardende coatings?
In de houtafwerkingsindustrie zijn er drie hoofdtypen UV-uithardende coatings.
100% actieve (soms ook wel 100% vaste stof genoemd) UV-uithardende coatings zijn vloeibare chemische samenstellingen die geen oplosmiddelen of water bevatten. Na het aanbrengen wordt de coating direct blootgesteld aan UV-energie, zonder dat deze hoeft te drogen of te verdampen voordat deze uithardt. De aangebrachte coating reageert tot een vaste oppervlaktelaag via het beschreven en toepasselijk aangeduide reactieve proces fotopolymerisatie. Omdat er geen verdamping nodig is vóór het uitharden, zijn het aanbreng- en uithardingsproces opmerkelijk efficiënt en kosteneffectief.
Hybride UV-uithardende coatings op waterbasis of oplosmiddelbasis bevatten uiteraard water of oplosmiddel om het actieve (of vaste) gehalte te verlagen. Deze verlaging van het vaste gehalte maakt het gemakkelijker om de aangebrachte natte laagdikte en/of de viscositeit van de coating te regelen. Deze UV-coatings worden op verschillende manieren op houtoppervlakken aangebracht en moeten volledig gedroogd zijn voordat ze UV-uitharden.
UV-uithardende poedercoatings zijn eveneens 100% vaste samenstellingen en worden doorgaans aangebracht op geleidende substraten door middel van elektrostatische aantrekkingskracht. Na het aanbrengen wordt het substraat verhit om het poeder te smelten, waarna het uitvloeit en een oppervlaktefilm vormt. Het gecoate substraat kan vervolgens direct worden blootgesteld aan UV-energie om de uitharding te bevorderen. De resulterende oppervlaktefilm is niet langer warmtevervormbaar of gevoelig.
Er zijn varianten van deze UV-uithardende coatings beschikbaar die een secundair uithardingsmechanisme hebben (geactiveerd door warmte, reactief door vocht, enz.) dat uitharding kan bieden 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 bestendigheidseigenschappen.
2. Hoe goed hechten UV-uithardende coatings op verschillende houtsoorten, inclusief olieachtige houtsoorten?
UV-uithardende coatings hechten uitstekend aan de meeste houtsoorten. Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat er voldoende uithardingsomstandigheden zijn voor een goede doorharding en een goede hechting aan de ondergrond.
Bepaalde houtsoorten zijn van nature erg olieachtig en vereisen mogelijk het aanbrengen van een hechtingsbevorderende primer, ook wel "tiecoat" genoemd. Van Technologies heeft veel onderzoek en ontwikkeling gedaan naar de hechting van UV-uithardende coatings op deze houtsoorten. Recente ontwikkelingen omvatten een enkele UV-uithardende sealer die voorkomt dat olie, hars en pek de hechting van UV-uithardende topcoats verstoren.
Als alternatief kan de olie op het houtoppervlak vlak voor het aanbrengen van de coating worden verwijderd door het af te nemen met aceton of een ander geschikt oplosmiddel. Een pluisvrije, absorberende doek wordt eerst bevochtigd met het oplosmiddel en vervolgens over het houtoppervlak geveegd. Laat het oppervlak drogen en vervolgens kan de UV-uithardende coating worden aangebracht. Het verwijderen van oppervlakteolie en andere verontreinigingen bevordert de hechting van de aangebrachte coating op het houtoppervlak.
3. Welke soorten beits zijn compatibel met UV-coatings?
Alle hier beschreven beitsen kunnen effectief worden afgedicht en afgewerkt met 100% UV-uithardende, oplosmiddelarme UV-uithardende, watergedragen UV-uithardende of UV-uithardende poedersystemen. Er zijn dan ook een aantal haalbare combinaties mogelijk, waardoor vrijwel elke beits op de markt geschikt is voor elke UV-uithardende coating. Er zijn echter bepaalde overwegingen die van belang zijn om de compatibiliteit te garanderen voor een hoogwaardige houtoppervlakteafwerking.
Watergedragen beitsen en watergedragen, UV-uithardende beitsen:Bij het aanbrengen van 100% UV-uithardende, oplosmiddelarme UV-uithardende of UV-uithardende poedersealers/topcoats over watergedragen beitsen, is het essentieel dat de beits volledig droog is om gebreken in de uniformiteit van de coating, zoals sinaasappelhuid, fisheye-effecten, kratervorming, plassen en plasvorming, te voorkomen. Dergelijke gebreken ontstaan door de lage oppervlaktespanning van de aangebrachte coatings in verhouding tot de hoge restwaterspanning van de aangebrachte beits.
Het aanbrengen van een watergedragen, UV-uithardende coating is echter over het algemeen vergevingsgezinder. De aangebrachte beits kan vocht vertonen zonder nadelige gevolgen bij gebruik van bepaalde watergedragen, UV-uithardende sealers/aflakken. Resterend vocht of water van de aangebrachte beits zal tijdens het droogproces gemakkelijk door de aangebrachte watergedragen, UV-uithardende sealer/aflak diffunderen. Het is echter sterk aan te raden om elke combinatie van beits en sealer/aflak te testen op een representatief proefstuk voordat u zich toelegt op het te behandelen oppervlak.
Vlekken op oliebasis en oplosmiddelen:Hoewel er mogelijk een systeem bestaat dat kan worden toegepast op onvoldoende gedroogde beitsen op oliebasis 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 24 tot 48 uur (of langer) nodig hebben om volledig droog te zijn. Ook hier is het raadzaam om het systeem te testen op een representatief houtoppervlak.
100% UV-uithardende 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-uithardende oppervlak voldoende is geschuurd om mechanische hechting mogelijk te maken. Hoewel er 100% UV-uithardende beitsen worden aangeboden die ontworpen zijn om later aangebrachte coatings te kunnen verwerken, moeten de meeste 100% UV-uithardende beitsen worden geschuurd of gedeeltelijk uitgehard (ook wel "B"-fase of bump curing genoemd) om de hechting tussen de lagen te bevorderen. "B"-fase resulteert in resterende reactieve plaatsen in de beitslaag die zullen reageren met de aangebrachte UV-uithardende coating wanneer deze wordt blootgesteld aan volledige uitharding. "B"-fase maakt ook licht schuren mogelijk om eventuele nerfvorming door het aanbrengen van de beits te verminderen of te verminderen. Een gladde sealer of toplaag zorgt voor een uitstekende hechting tussen de lagen.
Een ander probleem met 100% UV-uithardende beitsen heeft betrekking op 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 gedoteerd met gallium in combinatie met standaard kwiklampen zijn een uitstekende keuze. UV-ledlampen met een lichtsterkte van 395 nm en/of 405 nm presteren beter met gepigmenteerde systemen dan met arrays van 365 nm en 385 nm. Bovendien presteren UV-lampsystemen met een hoger UV-vermogen (mW/cm2) en energiedichtheid (mJ/cm2) zorgen voor een betere uitharding door de aangebrachte beits- of pigmentcoatinglaag.
Tot slot is het, net als bij de andere bovengenoemde beitssystemen, raadzaam om eerst te testen voordat u met het te beitsen en af te werken oppervlak aan de slag gaat. Wees er zeker van vóór het uitharden!
4. Wat is de maximale/minimale filmdikte voor 100% UV-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 bewerken oppervlak binden. Het is raadzaam om advies te vragen aan de fabrikant van de UV-poedercoatings.
Bij vloeibare, 100% UV-uithardende coatings resulteert de aangebrachte natte laagdikte na UV-uitharding in ongeveer dezelfde droge laagdikte. Krimp is onvermijdelijk, maar heeft meestal minimale gevolgen. Er zijn echter zeer technische toepassingen waarbij zeer nauwe toleranties voor de laagdikte worden vereist. In deze gevallen kan direct uitgeharde filmmeting worden uitgevoerd om de natte en droge laagdikte te correleren.
De uiteindelijke uitgeharde dikte die kan worden bereikt, hangt af van de chemische samenstelling van de UV-uithardende coating en de formulering ervan. Er zijn systemen beschikbaar die zijn ontworpen om zeer dunne lagen af te zetten tussen 0,2 mil en 0,5 mil (5 µ tot 15 µ) en andere die een dikte van meer dan 0,5 inch (12 mm) kunnen bieden. UV-uithardende coatings met een hoge vernettingsdichtheid, zoals sommige urethaanacrylaatformuleringen, zijn doorgaans niet in staat om een hoge filmdikte in één aangebrachte laag te bereiken. De mate van krimp tijdens het uitharden zal ernstige scheurvorming in de dik aangebrachte coating veroorzaken. Een hoge opbouw- of afwerkingsdikte kan nog steeds worden bereikt met UV-uithardende coatings met een hoge vernettingsdichtheid door meerdere dunne lagen aan te brengen en tussen elke laag te schuren en/of "B"-staging te gebruiken 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 filmdiktes. Bij dunne films is het oppervlak ten opzichte van het totale volume van de aangebrachte coating relatief hoog in vergelijking met dikke filmdiktes. Daarom zijn dunne filmdiktes 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 tijdens de uitharding inerte gassen zoals stikstof en koolstofdioxide over het oppervlak worden geleid om de zuurstofconcentratie te verwijderen en zo een volledige, snelle uitharding mogelijk te maken.
5. Hoe helder is een heldere UV-coating?
100% UV-uithardende coatings kunnen een uitstekende helderheid vertonen en kunnen wedijveren met de beste blanke lakken in de branche. Bovendien brengen ze, wanneer ze op hout worden aangebracht, maximale schoonheid en diepte in het beeld naar voren. Van bijzonder belang zijn verschillende alifatische urethaanacrylaatsystemen, die opmerkelijk helder en kleurloos zijn wanneer ze op een breed scala aan oppervlakken, waaronder hout, worden aangebracht. Bovendien zijn alifatische polyurethaanacrylaatcoatings zeer stabiel en bestand tegen verkleuring door veroudering. Het is belangrijk om te benadrukken dat laagglanzende coatings licht veel meer verstrooien dan glanzende coatings en daardoor een lagere helderheid hebben. Vergeleken met andere coatingchemie zijn 100% UV-uithardende coatings echter gelijkwaardig, zo niet beter.
De momenteel beschikbare, op water gebaseerde, uv-uithardende coatings kunnen zo worden samengesteld dat ze een uitzonderlijke helderheid, houtwarmte en -respons bieden die vergelijkbaar is met die van de beste conventionele afwerkingssystemen. De helderheid, glans, houtrespons en andere functionele eigenschappen van de uv-uithardende coatings die momenteel op de markt verkrijgbaar zijn, zijn uitstekend wanneer ze afkomstig zijn van kwaliteitsfabrikanten.
6. Bestaan er gekleurde of gepigmenteerde UV-uithardende coatings?
Ja, gekleurde of gepigmenteerde coatings zijn direct 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 de transmissie van UV-energie naar, of penetratie in, de aangebrachte UV-uithardende coating 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 scheidslijnen (golflengten). Daardoor loopt het ene gebied geleidelijk over in het andere. Wat het zichtbare lichtgebied betreft, beweren sommige wetenschappers dat het zich uitstrekt van 400 nm tot 780 nm, terwijl andere beweren dat het zich uitstrekt van 350 nm tot 800 nm. Voor deze discussie is het alleen van belang dat we erkennen dat bepaalde kleuren de transmissie van bepaalde golflengten van UV of straling effectief kunnen blokkeren.
Omdat de focus ligt op de UV-golflengte of het stralingsgebied, gaan we dat gebied nader onderzoeken. Afbeelding 2 toont de relatie tussen de golflengte van zichtbaar licht en de bijbehorende kleur die dit effectief blokkeert. Het is ook belangrijk om te weten dat kleurstoffen doorgaans een golflengtebereik bestrijken, zodat een rode kleurstof een aanzienlijk bereik kan bestrijken, waardoor deze gedeeltelijk in het UVA-gebied kan absorberen. De kleuren die het meest relevant zijn, zullen daarom het geel-oranje-roodbereik bestrijken en deze kleuren kunnen een effectieve uitharding belemmeren.
Kleurstoffen verstoren niet alleen de UV-uitharding, maar zijn ook een overweging bij het gebruik van witte gepigmenteerde coatings, zoals UV-uithardende primers en aflak. Kijk eens naar het absorptiespectrum van het witte pigment titaandioxide (TiO₂), zoals weergegeven in afbeelding 3. TiO₂ vertoont een zeer sterke absorptie in het gehele UV-gebied, en toch harden witte, UV-uithardende coatings effectief uit. Hoe? Het antwoord ligt in een zorgvuldige formulering door de ontwikkelaar en fabrikant van de coating, in combinatie met het gebruik van de juiste UV-lampen voor de uitharding. De gangbare, conventionele UV-lampen die in gebruik zijn, zenden energie uit, zoals weergegeven 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 TiO₂-gebaseerde, witte, UV-uithardende coatings wordt de energie die door een standaard kwiklamp wordt geleverd effectief geblokkeerd. Sommige van de hogere golflengten die worden geleverd, kunnen uitharden, maar de tijd die nodig is voor volledige uitharding is mogelijk niet praktisch. Door een kwiklamp te doteren met gallium, is er echter een overvloed aan energie die nuttig is in een gebied dat niet effectief wordt geblokkeerd door TiO₂. Door een combinatie van beide lamptypen te gebruiken, kan zowel doorharding (met gallium gedoteerd) als oppervlakteuitharding (met standaard kwik) worden bereikt (Afbeelding 5).
Ten slotte moeten gekleurde of gepigmenteerde UV-uithardende coatings worden samengesteld met behulp van optimale foto-initiatoren, zodat de UV-energie (het zichtbare golflengtebereik van het licht dat door de lampen wordt afgegeven) op de juiste manier wordt benut voor effectieve uitharding.
Nog vragen?
Aarzel niet om bij vragen contact op te nemen met de huidige of toekomstige leverancier van coatings, apparatuur en procesbesturingssystemen van het bedrijf. Goede antwoorden zijn beschikbaar om u te helpen 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 begon als een R&D-bedrijf, maar transformeerde zich snel tot een fabrikant van Application Specific Advanced Coatings™ voor industriële coatingfaciliteiten wereldwijd. UV-uithardende coatings hebben altijd een belangrijke focus gehad, samen met andere "groene" coatingtechnologieën, met de nadruk op prestaties die gelijk zijn aan of zelfs beter zijn dan conventionele technologieën. Van Technologies produceert de industriële coatings van het merk GreenLight Coatings™ volgens een ISO-9001:2015-gecertificeerd kwaliteitsmanagementsysteem. Ga voor meer informatie naarwww.greenlightcoatings.com.
Plaatsingstijd: 22-07-2023
