Per Lawrence (Larry) Van Iseghem és president/director general de Van Technologies, Inc.
Durant el transcurs de la nostra col·laboració amb clients industrials a nivell internacional, hem abordat un nombre increïble de preguntes i hem proporcionat moltes solucions relacionades amb els recobriments curables per UV. A continuació es presenten algunes de les preguntes més freqüents, i les respostes que les acompanyen poden proporcionar informació útil.
1. Què són els recobriments curables per UV?
En la indústria de l'acabat de la fusta, hi ha tres tipus principals de recobriments curables amb UV.
Els recobriments curables per UV 100% actius (de vegades anomenats 100% sòlids) són composicions químiques líquides que no contenen cap dissolvent ni aigua. En aplicar-se, el recobriment s'exposa immediatament a l'energia UV sense necessitat d'assecar-se o evaporar-se abans del curat. La composició del recobriment aplicada reacciona per formar una capa superficial sòlida mitjançant el procés reactiu descrit i anomenat adequadament fotopolimerització. Com que no cal evaporació abans del curat, el procés d'aplicació i curat és notablement eficient i rendible.
Els recobriments UV híbrids de base aquosa o de base a solvent, evidentment, contenen aigua o solvent per reduir el contingut actiu (o sòlid). Aquesta reducció del contingut sòlid permet una major facilitat en el control del gruix de la pel·lícula humida aplicada i/o en el control de la viscositat del recobriment. En ús, aquests recobriments UV s'apliquen a superfícies de fusta mitjançant diversos mètodes i s'han d'assecar completament abans del curat UV.
Els recobriments en pols curables amb UV també són composicions 100% sòlides i normalment s'apliquen a substrats conductors mitjançant atracció electrostàtica. Un cop aplicat, el substrat s'escalfa per fondre la pols, que flueix cap a fora per formar una pel·lícula superficial. El substrat recobert es pot exposar immediatament a l'energia UV per facilitar el curat. La pel·lícula superficial resultant ja no és deformable ni sensible a la calor.
Hi ha variants disponibles d'aquests recobriments curables per UV que contenen un mecanisme de curat secundari (activat per calor, reactiu a la humitat, etc.) que pot proporcionar curat a les regions superficials que no estan exposades a l'energia UV. Aquests recobriments es coneixen habitualment com a recobriments de doble curat.
Independentment del tipus de recobriment curable per UV utilitzat, l'acabat superficial o capa final proporciona unes propietats de qualitat, durabilitat i resistència excepcionals.
2. Quina és l'adherència dels recobriments curables amb UV a diferents espècies de fusta, inclosos els tipus de fusta oliosa?
Els recobriments curables per UV presenten una excel·lent adherència a la majoria d'espècies de fusta. És important assegurar-se que existeixin condicions de curat suficients per proporcionar un curat complet i l'adhesió corresponent al substrat.
Hi ha certes espècies que són naturalment molt olioses i poden requerir l'aplicació d'una imprimació que promogui l'adhesió, o "tiecoat". Van Technologies ha dut a terme una considerable investigació i desenvolupament en l'adhesió de recobriments curables per UV a aquestes espècies de fusta. Els desenvolupaments recents inclouen un únic segellador curable per UV que evita que els olis, la saba i la brea interfereixin amb l'adhesió de la capa superior curable per UV.
Alternativament, l'oli present a la superfície de la fusta es pot eliminar just abans de l'aplicació del recobriment netejant-lo amb acetona o un altre dissolvent adequat. Primer es mulla un drap absorbent sense borrissol amb el dissolvent i després es passa per la superfície de la fusta. Es deixa assecar la superfície i després es pot aplicar el recobriment curable amb UV. L'eliminació de l'oli superficial i altres contaminants afavoreix l'adhesió posterior del recobriment aplicat a la superfície de la fusta.
3. Quin tipus de taques són compatibles amb els recobriments UV?
Qualsevol dels tints descrits aquí es pot segellar eficaçment i es pot recobrir amb sistemes de pols 100% curables per UV, curables per UV amb dissolvent reduït, curables per UV en base d'aigua o curables per UV. Per tant, hi ha diverses combinacions viables que fan que gairebé qualsevol tint del mercat sigui adequat per a qualsevol recobriment curable per UV. Tanmateix, hi ha certes consideracions que cal tenir en compte per assegurar-se que existeixi compatibilitat per a un acabat superficial de fusta de qualitat.
Taques aquàtiques i taques curables amb UV aquàtiques:Quan s'apliquen segelladors/capes superiors en pols 100% curables amb UV, curables amb UV reduït amb dissolvent o curables amb UV sobre taques a l'aigua, és essencial que la taca estigui completament seca per evitar defectes en la uniformitat del recobriment, com ara pell de taronja, ulls de peix, craterisme, acumulació de tolls i bassals. Aquests defectes es produeixen a causa de la baixa tensió superficial dels recobriments aplicats en relació amb l'alta tensió superficial de l'aigua residual de la taca aplicada.
Tanmateix, l'aplicació d'un recobriment curable amb UV a base d'aigua generalment és més tolerant. El tint aplicat pot presentar humitat sense efectes adversos quan s'utilitzen certs segelladors/capes superiors curables amb UV a base d'aigua. La humitat residual o l'aigua de l'aplicació del tint es difondrà fàcilment a través del segellador/capa superior UV a base d'aigua aplicat durant el procés d'assecat. Tanmateix, es recomana fermament provar qualsevol combinació de tint i segellador/capa superior en una mostra de prova representativa abans de dedicar-se a la superfície real que s'ha d'acabar.
Tints a base d'oli i solvents:Tot i que pot existir un sistema que es pot aplicar a taques a base d'oli o amb dissolvents insuficientment seques, normalment és necessari, i molt recomanable, assecar completament aquestes taques abans d'aplicar qualsevol segellador/capa superior. Les taques d'assecat lent d'aquests tipus poden requerir fins a 24 a 48 hores (o més) per aconseguir una sequedat completa. De nou, es recomana provar el sistema en una superfície de fusta representativa.
Taques 100% curables amb UV:En general, els recobriments 100% curables per UV presenten una alta resistència química i a l'aigua quan estan completament curats. Aquesta resistència dificulta que els recobriments aplicats posteriorment s'adhereixin bé, tret que la superfície curada per UV subjacent estigui adequadament abrasionada per permetre la unió mecànica. Tot i que s'ofereixen tints 100% curables per UV que han estat dissenyats per ser receptius als recobriments aplicats posteriorment, la majoria de les tints 100% curables per UV s'han d'abrasar o curar parcialment (anomenada fase "B" o curat per protuberàncies) per promoure l'adhesió entre capes. La fase "B" dóna lloc a llocs reactius residuals a la capa de tint que correaccionaran amb el recobriment curable per UV aplicat a mesura que se sotmet a condicions de curat complet. La fase "B" també permet una abrasió suau per desgravar o tallar qualsevol augment de gra que es pugui produir a partir de l'aplicació del tint. L'aplicació suau de segellat o capa superior donarà com a resultat una excel·lent adhesió entre capes.
Una altra preocupació amb les taques 100% curables amb UV es refereix als colors més foscos. Les taques molt pigmentades (i els recobriments pigmentats en general) funcionen millor quan s'utilitzen làmpades UV que proporcionen energia més propera a l'espectre de llum visible. Les làmpades UV convencionals dopades amb gal·li en combinació amb làmpades de mercuri estàndard són una excel·lent opció. Les làmpades LED UV que emeten 395 nm i/o 405 nm funcionen millor amb sistemes pigmentats en comparació amb les matrius de 365 nm i 385 nm. A més, els sistemes de làmpades UV que proporcionen una major potència UV (mW/cm2) i la densitat d'energia (mJ/cm2) promouen un millor curat a través de la capa de tint o recobriment pigmentat aplicada.
Finalment, igual que amb els altres sistemes de tinció esmentats anteriorment, es recomana fer proves abans de treballar amb la superfície que s'ha de tenyir i acabar. Assegureu-vos-en abans de curar!
4. Quina és la densitat màxima/mínima de la pel·lícula per a recobriments 100% UV?
Tècnicament, els recobriments en pols curables per UV són recobriments 100% curables per UV, i el gruix aplicat està limitat per les forces d'atracció electrostàtiques que uneixen la pols a la superfície que s'està acabant. El millor és consultar el fabricant de recobriments en pols UV.
Pel que fa als recobriments líquids 100% curables per UV, el gruix de la pel·lícula humida aplicada donarà lloc a aproximadament el mateix gruix de la pel·lícula seca després del curat UV. Una certa contracció és inevitable, però normalment té una conseqüència mínima. Tanmateix, hi ha aplicacions altament tècniques que especifiquen toleràncies de gruix de la pel·lícula molt ajustades o estretes. En aquestes circumstàncies, es pot realitzar una mesura directa de la pel·lícula curada per correlacionar el gruix de la pel·lícula humida amb la seca.
El gruix final curat que es pot aconseguir dependrà de la composició química del recobriment curable per UV i de com estigui formulat. Hi ha sistemes disponibles que estan dissenyats per proporcionar dipòsits de pel·lícula molt prims entre 0,2 mil i 0,5 mil (5 µ i 15 µ) i altres que poden proporcionar un gruix superior a 0,5 polzades (12 mm). Normalment, els recobriments curats per UV que tenen una alta densitat d'enllaços creuats, com ara algunes formulacions d'acrilat d'uretà, no són capaços d'un gruix de pel·lícula elevat en una sola capa aplicada. El grau de contracció durant el curat provocarà esquerdes importants del recobriment aplicat densament. Encara es pot aconseguir un gruix de construcció o acabat elevat utilitzant recobriments curables per UV d'alta densitat d'enllaços creuats aplicant múltiples capes primes i polint i/o escenificant en "B" entre cada capa per promoure l'adhesió entre capes.
El mecanisme de curat reactiu de la majoria de recobriments curables per UV s'anomena "iniciat per radicals lliures". Aquest mecanisme de curat reactiu és susceptible a l'oxigen de l'aire, que alenteix o inhibeix la velocitat de curat. Aquesta desacceleració sovint es coneix com a inhibició d'oxigen i és més important quan s'intenta aconseguir gruixos de pel·lícula molt prims. En pel·lícules primes, la superfície respecte al volum total de recobriment aplicat és relativament alta en comparació amb els gruixos de pel·lícula gruixuda. Per tant, els gruixos de pel·lícula prima són molt més susceptibles a la inhibició d'oxigen i es curen molt lentament. Sovint, la superfície de l'acabat roman insuficientment curada i presenta una sensació oliosa/greixosa. Per contrarestar la inhibició d'oxigen, es poden passar gasos inerts com el nitrogen i el diòxid de carboni sobre la superfície durant el curat per eliminar la concentració d'oxigen, permetent així un curat complet i ràpid.
5. Quina és la transparència d'un recobriment UV transparent?
Els recobriments 100% curables per UV poden mostrar una excel·lent claredat i rivalitzaran amb els millors recobriments transparents del sector. A més, quan s'apliquen a la fusta, aporten la màxima bellesa i profunditat d'imatge. Són especialment interessants diversos sistemes d'acrilat de poliuretà alifàtic que són notablement transparents i incolors quan s'apliquen a una àmplia varietat de superfícies, inclosa la fusta. A més, els recobriments d'acrilat de poliuretà alifàtic són molt estables i resisteixen la decoloració amb l'edat. És important assenyalar que els recobriments de baixa brillantor dispersen la llum molt més que els recobriments brillants i, per tant, tindran una claredat menor. En comparació amb altres productes químics de recobriment, però, els recobriments 100% curables per UV són iguals, si no superiors.
Els recobriments curables per UV a base d'aigua disponibles actualment es poden formular per proporcionar una claredat, calidesa de la fusta i una resposta excepcionals per rivalitzar amb els millors sistemes d'acabat convencionals. La claredat, la brillantor, la resposta de la fusta i altres propietats funcionals dels recobriments curables per UV disponibles al mercat actual són excel·lents quan s'obtenen de fabricants de qualitat.
6. Hi ha recobriments curables amb UV de colors o pigmentats?
Sí, els recobriments de colors o pigmentats estan disponibles en tot tipus de recobriments curables amb UV, però hi ha factors a tenir en compte per obtenir resultats òptims. El primer i més important factor és el fet que certs colors interfereixen amb la capacitat de l'energia UV per transmetre's o penetrar en el recobriment curable amb UV aplicat. L'espectre electromagnètic s'il·lustra a la imatge 1, i es pot veure que l'espectre de llum visible és immediatament adjacent a l'espectre UV. L'espectre és un continu sense línies clares (longituds d'ona) de demarcació. Per tant, una regió es barreja gradualment amb una regió adjacent. Tenint en compte la regió de la llum visible, hi ha algunes afirmacions científiques que abasten des de 400 nm fins a 780 nm, mentre que altres afirmacions afirmen que abasten des de 350 nm fins a 800 nm. Per a aquesta discussió, només importa que reconeguem que certs colors poden bloquejar eficaçment la transmissió de certes longituds d'ona d'UV o radiació.
Com que el focus és en la regió de la longitud d'ona o radiació UV, explorem aquesta regió amb més detall. La imatge 2 mostra la relació entre la longitud d'ona de la llum visible i el color corresponent que és eficaç per bloquejar-la. També és important saber que els colorants normalment abasten un rang de longituds d'ona de manera que un colorant vermell pot abastar un rang considerable de manera que pot absorbir-se parcialment a la regió UVA. Per tant, els colors més preocupants abastaran el rang groc, taronja i vermell, i aquests colors poden interferir amb un curat eficaç.
Els colorants no només interfereixen amb el curat UV, sinó que també són una consideració quan s'utilitzen recobriments pigmentats blancs, com ara imprimacions i pintures de capa superior curables per UV. Considereu l'espectre d'absorbància del pigment blanc de diòxid de titani (TiO2), tal com es mostra a la imatge 3. El TiO2 presenta una absorbància molt forta a tota la regió UV i, tanmateix, els recobriments blancs curables per UV es curen eficaçment. Com? La resposta rau en una formulació acurada per part del desenvolupador i fabricant del recobriment, juntament amb l'ús de les làmpades UV adequades per al curat. Les làmpades UV convencionals comunes que s'utilitzen emeten energia tal com s'il·lustra a la imatge 4.
Cada làmpada il·lustrada està basada en mercuri, però en dopar el mercuri amb un altre element metàl·lic, l'emissió pot desplaçar-se a altres regions de longitud d'ona. En el cas dels recobriments blancs curables per UV basats en TiO2, l'energia subministrada per una làmpada de mercuri estàndard es bloquejarà eficaçment. Algunes de les longituds d'ona més altes subministrades poden proporcionar un curat, però el temps necessari per al curat complet pot no ser pràctic. Tanmateix, en dopar una làmpada de mercuri amb gal·li, hi ha una abundància d'energia que és útil en una regió que no està bloquejada eficaçment pel TiO2. Utilitzant una combinació d'ambdós tipus de làmpades, es pot aconseguir tant un curat a través (utilitzant dopat amb gal·li) com un curat superficial (utilitzant mercuri estàndard) (Imatge 5).
Finalment, els recobriments curables per UV de colors o pigmentats s'han de formular utilitzant els fotoiniciadors òptims per tal que l'energia UV (el rang de longitud d'ona de la llum visible que proporcionen les làmpades) s'utilitzi correctament per a un curat eficaç.
Altres preguntes?
Pel que fa a qualsevol pregunta que sorgeixi, no dubteu mai a preguntar al proveïdor actual o futur de recobriments, equips i sistemes de control de processos de l'empresa. Hi ha bones respostes disponibles per ajudar a prendre decisions efectives, segures i rendibles.
Lawrence (Larry) Van Iseghem és president/CEO de Van Technologies, Inc. Van Technologies té més de 30 anys d'experiència en recobriments curables per UV, començant com una empresa d'R+D però transformant-se ràpidament en un fabricant d'Application Specific Advanced Coatings™ que serveix a instal·lacions de recobriments industrials a tot el món. Els recobriments curables per UV sempre han estat un objectiu principal, juntament amb altres tecnologies de recobriment "verdes", amb l'èmfasi en un rendiment igual o superior a les tecnologies convencionals. Van Technologies fabrica la marca GreenLight Coatings™ de recobriments industrials d'acord amb un sistema de gestió de qualitat certificat ISO-9001:2015. Per a més informació, visiteuwww.greenlightcoatings.com.
Data de publicació: 22 de juliol de 2023
