Door Lawrence (Larry) Van Iseghem is president/CEO van Van Technologies, Inc.
Tijdens het zakendoen met industriële klanten op internationale basis hebben we een ongelooflijk aantal vragen beantwoord en veel oplossingen geboden die verband houden met UV-uithardbare coatings. Wat volgt zijn enkele van de meest voorkomende vragen, en de bijbehorende antwoorden kunnen nuttig inzicht verschaffen.
1. Wat zijn UV-uithardende coatings?
In de houtafwerkingsindustrie zijn er drie hoofdtypen UV-uithardbare coatings.
100% actief (ook wel 100% vaste stof genoemd) UV-uithardbare coatings zijn vloeibare chemische samenstellingen die geen oplosmiddelen of water bevatten. Bij het aanbrengen wordt de coating onmiddellijk blootgesteld aan UV-energie zonder dat deze vóór het uitharden hoeft te drogen of verdampen. De aangebrachte coatingsamenstelling reageert om een vaste oppervlaktelaag te vormen via het beschreven reactieve proces dat toepasselijk fotopolymerisatie wordt genoemd. Omdat er geen verdamping nodig is vóór het uitharden, zijn het aanbrengen en uitharden opmerkelijk efficiënt en kosteneffectief.
Hybride UV-uithardbare coatings op water- of oplosmiddelbasis bevatten uiteraard water of oplosmiddel om het actieve (of vaste) gehalte te verminderen. Deze vermindering van het vastestofgehalte maakt een groter gemak mogelijk bij het regelen van de aangebrachte natte laagdikte en/of bij het regelen van de viscositeit van de bekleding. Tijdens gebruik worden deze UV-coatings via verschillende methoden op houten oppervlakken aangebracht en moeten ze volledig worden gedroogd voordat ze met UV worden uitgehard.
UV-uithardbare poedercoatings zijn ook 100% vaste samenstellingen en worden doorgaans via elektrostatische aantrekking op geleidende substraten aangebracht. Eenmaal aangebracht, wordt het substraat verwarmd om het poeder te smelten, dat naar buiten vloeit en een oppervlaktefilm vormt. Het gecoate substraat kan vervolgens onmiddellijk worden blootgesteld aan UV-energie om de uitharding te vergemakkelijken. De resulterende oppervlaktefilm is niet langer door hitte vervormbaar of gevoelig.
Er zijn varianten van deze UV-uithardbare coatings verkrijgbaar die een secundair uithardingsmechanisme bevatten (door warmte geactiveerd, reactief met vocht, enz.) dat uitharding kan bieden in oppervlaktegebieden die niet worden blootgesteld aan UV-energie. Deze coatings worden gewoonlijk 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 op verschillende houtsoorten, inclusief olieachtige houtsoorten?
UV-uithardende coatings vertonen een uitstekende hechting op de meeste houtsoorten. Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat er voldoende uithardingsomstandigheden zijn om doorharding en overeenkomstige hechting aan het substraat te garanderen.
Er zijn bepaalde soorten die van nature erg vettig zijn en waarvoor mogelijk een hechtingsbevorderende primer of ‘tiecoat’ nodig is. Van Technologies heeft veel onderzoek en ontwikkeling verricht naar de hechting van UV-uithardende coatings op deze houtsoorten. Recente ontwikkelingen zijn onder meer een enkele UV-uithardbare sealer die voorkomt dat oliën, sap en pek de hechting van UV-uithardbare toplagen verstoren.
Als alternatief kan de olie die op het houtoppervlak aanwezig is vlak voor het aanbrengen van de coating worden verwijderd door af te vegen met aceton of een ander geschikt oplosmiddel. Een pluisvrije, absorberende doek wordt eerst bevochtigd met het oplosmiddel en vervolgens over het oppervlak van het hout geveegd. Men laat het oppervlak drogen en vervolgens kan de UV-uithardbare coating worden aangebracht. Het verwijderen van oppervlakteolie en andere verontreinigingen bevordert de daaropvolgende hechting van de aangebrachte coating op het houtoppervlak.
3. Welke soorten vlekken zijn compatibel met UV-coatings?
Elk van de hier beschreven vlekken kan effectief worden afgedicht en afgewerkt met een 100% UV-uithardbare, oplosmiddelarme UV-uithardbare, watergedragen-UV-uithardbare of UV-uithardbare poedersystemen. Daarom zijn er een aantal haalbare combinaties die vrijwel elke vlek op de markt geschikt maken voor elke UV-uithardbare coating. Er zijn echter bepaalde overwegingen die belangrijk zijn om ervoor te zorgen dat er compatibiliteit bestaat voor een hoogwaardige houtoppervlakteafwerking.
Watergedragen vlekken en watergedragen UV-uithardbare vlekken:Bij het aanbrengen van 100% UV-uithardende, oplosmiddelarme UV-uithardbare of UV-uithardbare poedersealers/topcoats op watergedragen vlekken, is het essentieel dat de vlek volledig droog is om defecten in de uniformiteit van de coating te voorkomen, waaronder sinaasappelschil, visogen en kraters. , plassen en plassen. Dergelijke defecten treden op als gevolg van de lage oppervlaktespanning van de aangebrachte coatings in verhouding tot de hoge resterende wateroppervlaktespanning van de aangebrachte beits.
Het aanbrengen van een watergedragen, UV-uithardbare coating is echter over het algemeen vergevingsgezinder. De aangebrachte beits kan vocht vertonen zonder nadelige gevolgen bij gebruik van bepaalde watergedragen, UV-uithardbare sealers/topcoats. Resterend vocht of water van de beitstoepassing zal tijdens het droogproces gemakkelijk door de aangebrachte watergedragen UV-sealer/toplaag diffunderen. Het wordt echter ten zeerste aanbevolen om elke combinatie van beits en sealer/topcoat te testen op een representatief proefmonster voordat u zich op het eigenlijke af te werken oppervlak begeeft.
Op olie gebaseerde en oplosmiddelhoudende vlekken:Hoewel er mogelijk een systeem bestaat dat kan worden aangebracht op onvoldoende gedroogde vlekken op olie- of oplosmiddelbasis, is het doorgaans noodzakelijk en ten zeerste aanbevolen om deze vlekken volledig te laten drogen voordat een sealer/toplaag wordt aangebracht. Bij dit soort langzaam drogende vlekken kan het 24 tot 48 uur (of langer) duren voordat de vlek volledig droog is. Ook hier wordt geadviseerd het systeem te testen op een representatief houtoppervlak.
100% UV-uithardbare vlekken:Over het algemeen vertonen 100% UV-uithardbare coatings een hoge chemische en waterbestendigheid wanneer ze volledig zijn uitgehard. Deze weerstand maakt het moeilijk voor later aangebrachte coatings om goed te hechten, tenzij het onderliggende UV-uitgeharde oppervlak voldoende wordt geschuurd om mechanische hechting mogelijk te maken. Hoewel er 100% UV-uithardbare beitsen worden aangeboden die zijn ontworpen om ontvankelijk te zijn voor vervolgens aangebrachte coatings, moeten de meeste 100% UV-uithardbare beitsen worden geschuurd of gedeeltelijk uitgehard (ook wel “B”-fase of bump-curing genoemd) om de hechting tussen de lagen te bevorderen. “B”-fasering resulteert in resterende reactieve plaatsen in de vleklaag die zullen reageren met de aangebrachte UV-uithardbare coating wanneer deze wordt onderworpen aan volledige uithardingsomstandigheden. “B”-fasering maakt ook mild schuren mogelijk om eventuele korrelverhoging die kan optreden als gevolg van het aanbrengen van de vlek, te verwijderen of weg te snijden. Een soepele afdichting of topcoat-applicatie resulteert in een uitstekende hechting tussen de lagen.
Een ander probleem met 100% UV-uithardbare vlekken heeft betrekking op donkerdere kleuren. Sterk gepigmenteerde vlekken (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-LED-lampen die 395 nm en/of 405 nm uitzenden presteren beter met gepigmenteerde systemen in vergelijking met 365 nm- en 385 nm-arrays. Bovendien kunnen UV-lampsystemen die een groter UV-vermogen leveren (mW/cm2) en energiedichtheid (mJ/cm2) bevorderen een betere uitharding door de aangebrachte beits- of gepigmenteerde coatinglaag.
Ten slotte wordt, net als bij de andere hierboven genoemde beitssystemen, geadviseerd om eerst te testen voordat u met het eigenlijke oppervlak gaat werken dat u wilt beitsen en afwerken. Wees er zeker van vóór de behandeling!
4. Wat is de maximale/minimale filmopbouw voor 100% UV-coatings?
UV-uithardbare poedercoatings zijn technisch gezien 100% UV-uithardbare coatings, en hun aangebrachte dikte wordt beperkt door de elektrostatische aantrekkingskracht die het poeder aan het af te werken oppervlak bindt. U kunt het beste advies inwinnen bij de fabrikant van de UV-poedercoatings.
Bij vloeibare 100% UV-uithardende coatings zal de aangebrachte natte laagdikte na UV-uitharding resulteren in ongeveer dezelfde droge laagdikte. Enige krimp is onvermijdelijk, maar meestal heeft dit minimale gevolgen. Er zijn echter zeer technische toepassingen die zeer nauwe of smalle filmdiktetoleranties vereisen. Onder deze omstandigheden kan een directe meting van de uitgeharde film worden uitgevoerd om de natte en droge filmdikte te correleren.
De uiteindelijke uithardingsdikte die kan worden bereikt, hangt af van de chemie van de UV-uithardbare coating en de manier waarop deze is samengesteld. Er zijn systemen beschikbaar die zijn ontworpen om zeer dunne filmafzettingen tussen 0,2 mil – 0,5 mil (5 µ – 15 µ) te bewerkstelligen en andere die een dikte van meer dan 0,5 inch (12 mm) kunnen bieden. Typisch zijn UV-uitgeharde coatings die een hoge verknopingsdichtheid hebben, zoals sommige urethaanacrylaatformuleringen, niet in staat tot een hoge filmdikte in een enkele aangebrachte laag. De mate van krimp bij uitharding zal ernstige scheuren in de dik aangebrachte coating veroorzaken. Een hoge opbouw- of afwerkingsdikte kan nog steeds worden bereikt met behulp van UV-uithardbare coatings met een hoge verknopingsdichtheid door meerdere dunne lagen aan te brengen en tussen elke laag te schuren en/of “B”-faseren om de hechting tussen de lagen te bevorderen.
Het reactieve uithardingsmechanisme van de meeste UV-uithardbare coatings wordt ‘door vrije radicalen geïnitieerd’ genoemd. Dit reactieve uithardingsmechanisme is gevoelig voor zuurstof in de lucht, waardoor de uithardingssnelheid wordt vertraagd of geremd. Deze vertraging wordt vaak zuurstofremming genoemd en is het belangrijkst 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 inerte gassen zoals stikstof en kooldioxide tijdens het uitharden over het oppervlak worden geleid om de zuurstofconcentratie te verwijderen, waardoor een volledige, snelle uitharding mogelijk wordt.
5. Hoe helder is een heldere UV-coating?
100% UV-uithardbare coatings kunnen een uitstekende helderheid vertonen en kunnen wedijveren met de beste blanke lakken in de industrie. Bovendien brengen ze, wanneer ze op hout worden aangebracht, maximale schoonheid en diepte van het beeld naar voren. Van bijzonder belang zijn verschillende alifatische urethaanacrylaatsystemen die opmerkelijk helder en kleurloos zijn wanneer ze op een grote verscheidenheid aan oppervlakken worden aangebracht, waaronder hout. Bovendien zijn alifatische polyurethaanacrylaatcoatings zeer stabiel en bestand tegen verkleuring met de leeftijd. Het is belangrijk erop te wijzen dat laagglanzende coatings het licht veel meer verstrooien dan glanzende coatings en daardoor een lagere helderheid zullen hebben. Vergeleken met andere coatingchemie zijn 100% UV-uithardbare coatings echter gelijkwaardig, zo niet superieur.
Watergedragen-UV-uithardbare coatings die op dit moment beschikbaar zijn, kunnen worden geformuleerd om uitzonderlijke helderheid, houtwarmte en respons te bieden die kan wedijveren met de beste conventionele afwerkingssystemen. De helderheid, glans, houtrespons en andere functionele eigenschappen van UV-uithardende coatings die tegenwoordig op de markt verkrijgbaar zijn, zijn uitstekend als ze afkomstig zijn van kwaliteitsfabrikanten.
6. Zijn 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 u rekening moet houden voor optimale resultaten. De eerste en belangrijkste factor is het feit dat bepaalde kleuren het vermogen van UV-energie om door te dringen in de aangebrachte UV-uithardbare coating verstoren. Het elektromagnetische spectrum wordt geïllustreerd in afbeelding 1 en je kunt zien dat het spectrum van zichtbaar licht direct grenst aan het UV-spectrum. Het spectrum is een continuüm zonder duidelijke scheidslijnen (golflengten). Daarom gaat een regio geleidelijk over in een aangrenzende regio. Wat het zichtbare lichtgebied betreft, zijn er enkele wetenschappelijke beweringen dat dit 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 erkennen dat bepaalde kleuren de transmissie van bepaalde golflengten van UV of straling effectief kunnen blokkeren.
Omdat de nadruk 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 overeenkomstige kleur die dit effectief blokkeert. Het is ook belangrijk om te weten dat kleurstoffen doorgaans een bereik aan golflengten bestrijken, zodat een rode kleurstof een aanzienlijk bereik kan overspannen, zodat deze gedeeltelijk in het UVA-gebied kan absorberen. Daarom zullen de meest zorgwekkende kleuren het geel – oranje – rode bereik bestrijken en deze kleuren kunnen een effectieve uitharding belemmeren.
Kleurstoffen verstoren niet alleen de UV-uitharding, ze zijn ook een overweging bij het gebruik van witgepigmenteerde coatings, zoals UV-uithardende primers en topcoatverven. Beschouw het absorptiespectrum van het witte pigment titaniumdioxide (TiO2), zoals weergegeven in afbeelding 3. TiO2 vertoont een zeer sterke absorptie in het hele UV-gebied en toch worden witte, UV-uithardbare coatings effectief uitgehard. Hoe? Het antwoord ligt in een zorgvuldige formulering door de coatingontwikkelaar en -fabrikant in combinatie met het gebruik van de juiste UV-lampen voor uitharding. De gebruikelijke, conventionele UV-lampen die in gebruik zijn, zenden energie uit, zoals weergegeven in afbeelding 4.
Elke geïllustreerde lamp is gebaseerd op kwik, maar door het kwik te doteren met een ander metaalelement kan de emissie naar andere golflengtegebieden verschuiven. Bij witte, UV-uithardbare coatings op TiO2-basis wordt de door een standaard kwiklamp geleverde energie effectief geblokkeerd. Sommige van de geleverde hogere golflengten kunnen voor uitharding zorgen, maar de tijdsduur die nodig is voor volledige uitharding is mogelijk niet praktisch. Door een kwiklamp te doteren met gallium ontstaat er echter een overvloed aan energie 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 behulp van gallium gedoteerd) als oppervlakteharding (met standaard kwik) worden bereikt (Afbeelding 5).
Ten slotte moeten gekleurde of gepigmenteerde UV-uithardbare coatings worden geformuleerd met behulp van de optimale foto-initiatoren, zodat de UV-energie – het golflengtebereik van zichtbaar licht dat door de lampen wordt geleverd – op de juiste manier wordt gebruikt voor een effectieve uitharding.
Andere vragen?
Als u vragen heeft, aarzel dan niet om deze te stellen aan de huidige of toekomstige leverancier van coatings, apparatuur en procescontrolesystemen van het bedrijf. Er zijn goede antwoorden beschikbaar om effectieve, veilige en winstgevende beslissingen te helpen nemen. u
Lawrence (Larry) Van Iseghem is president/CEO van Van Technologies, Inc. Van Technologies heeft meer dan 30 jaar ervaring in UV-uithardbare coatings, begonnen als een R&D-bedrijf maar snel getransformeerd in een fabrikant van Application Specific Advanced Coatings™ voor industriële coatings faciliteiten wereldwijd. UV-uithardbare coatings zijn altijd een primaire focus geweest, samen met andere “groene” coatingtechnologieën, waarbij de nadruk ligt op prestaties die gelijk zijn aan of beter zijn dan conventionele technologieën. Van Technologies produceert het merk GreenLight Coatings™ industriële coatings volgens een ISO-9001:2015 gecertificeerd kwaliteitsmanagementsysteem. Voor meer informatie, bezoekwww.greenlightcoatings.com.
Posttijd: 22 juli 2023
