Lawrence (Larry) Van Iseghem je predsjednik/izvršni direktor tvrtke Van Technologies, Inc.
Tijekom poslovanja s industrijskim kupcima na međunarodnoj razini, odgovorili smo na nevjerojatan broj pitanja i pružili mnoga rješenja povezana s UV premazima koji se stvrdnjavaju. U nastavku su navedena neka od češćih pitanja, a priloženi odgovori mogu pružiti koristan uvid.
1. Što su UV-stvrdnjavajući premazi?
U industriji završne obrade drva postoje tri glavne vrste UV-stvrdnjavajućih premaza.
100% aktivni (ponekad se nazivaju 100% krutine) UV-stvrdnjavajući premazi su tekući kemijski sastavi koji ne sadrže otapalo ni vodu. Nakon nanošenja, premaz se odmah izlaže UV energiji bez potrebe za sušenjem ili isparavanjem prije stvrdnjavanja. Naneseni sastav premaza reagira i stvara čvrsti površinski sloj putem reaktivnog procesa opisanog i prikladno nazvanog fotopolimerizacijom. Budući da nije potrebno isparavanje prije stvrdnjavanja, proces nanošenja i stvrdnjavanja je izuzetno učinkovit i isplativ.
Hibridni UV premazi na bazi vode ili otapala koji se stvrdnjavaju UV zračenjem očito sadrže vodu ili otapalo kako bi se smanjio aktivni (ili kruti) sadržaj. Ovo smanjenje krutog sadržaja omogućuje veću kontrolu debljine nanesenog mokrog filma i/ili kontrolu viskoznosti premaza. U upotrebi se ovi UV premazi nanose na drvene površine raznim metodama i moraju se potpuno osušiti prije UV stvrdnjavanja.
UV-stvrdnjavajući praškasti premazi također su 100% čvrsti sastavi i obično se nanose na vodljive podloge elektrostatskim privlačenjem. Nakon nanošenja, podloga se zagrijava kako bi se otopio prah, koji istječe i formira površinski film. Premazana podloga se zatim može odmah izložiti UV energiji radi olakšavanja stvrdnjavanja. Rezultirajući površinski film više nije toplinski deformabilan niti osjetljiv.
Dostupne su varijante ovih UV-stvrdnjavajućih premaza koji sadrže mehanizam sekundarnog stvrdnjavanja (aktiviran toplinom, reaktivan na vlagu itd.) koji može osigurati stvrdnjavanje na površinama koje nisu izložene UV energiji. Ovi premazi se obično nazivaju premazima dvostrukog stvrdnjavanja.
Bez obzira na vrstu korištenog UV premaza koji se stvrdnjava, završna površinska obrada ili sloj pruža iznimnu kvalitetu, trajnost i otpornost.
2. Koliko dobro UV-stvrdnjavajući premazi prianjaju na različite vrste drva, uključujući masne vrste drva?
UV-stvrdnjavajući premazi pokazuju izvrsno prianjanje na većinu vrsta drva. Važno je osigurati da postoje dovoljni uvjeti stvrdnjavanja kako bi se osiguralo temeljito stvrdnjavanje i odgovarajuće prianjanje na podlogu.
Postoje određene vrste koje su prirodno vrlo masne i mogu zahtijevati nanošenje temeljnog premaza koji potiče prianjanje ili "veznog premaza". Van Technologies proveo je značajna istraživanja i razvoj prianjanja UV-stvrdnjavajućih premaza na ove vrste drva. Nedavni razvoji uključuju jedno UV-stvrdnjavajuće brtvilo koje sprječava da ulja, smola i smola ometaju prianjanje UV-stvrdnjavajućeg završnog premaza.
Alternativno, ulje prisutno na površini drva može se ukloniti neposredno prije nanošenja premaza brisanjem acetonom ili drugim prikladnim otapalom. Krpa koja ne ostavlja dlačice, upijajuća, prvo se navlaži otapalom, a zatim se obriše preko površine drva. Površina se ostavi da se osuši, a zatim se može nanijeti UV premaz. Uklanjanje površinskog ulja i drugih onečišćenja potiče naknadno prianjanje nanesenog premaza na površinu drva.
3. Koje su vrste lazura kompatibilne s UV premazima?
Bilo koja od ovdje opisanih lazura može se učinkovito zapečatiti i premazati 100% UV-stvrdnjavajućim, UV-stvrdnjavajućim s reduciranim otapalom, UV-stvrdnjavajućim na bazi vode ili UV-stvrdnjavajućim praškastim sustavima. Stoga postoji niz održivih kombinacija koje većinu lazura na tržištu čine prikladnom za bilo koji UV-stvrdnjavajući premaz. Međutim, postoje određena razmatranja koja je važno uzeti u obzir kako bi se osigurala kompatibilnost za kvalitetnu završnu obradu površine drva.
Vodene boje i vodene boje koje se suše UV-zračenjem:Prilikom nanošenja 100% UV-stvrdnjavajućih, UV-stvrdnjavajućih sa smanjenim udjelom otapala ili UV-stvrdnjavajućih praškastih brtvila/završnih premaza preko vodorazredivih lazura, bitno je da se lazura potpuno osuši kako bi se spriječili nedostaci u ujednačenosti premaza, uključujući efekt narančine kore, riblje oči, kratere, lokve i nakupine. Takvi nedostaci nastaju zbog niske površinske napetosti nanesenih premaza u odnosu na visoku preostalu površinsku napetost vode od nanesene lazure.
Međutim, nanošenje premaza na bazi vode koji se stvrdnjava UV zračenjem općenito je popustljivije. Nanesena lazura može pokazivati vlažnost bez negativnih učinaka kada se koriste određena brtvila/završna premaza na bazi vode koja se stvrdnjavaju UV zračenjem. Preostala vlaga ili voda od nanošenja lazure lako će se širiti kroz naneseno brtvilo/završni premaz na bazi vode tijekom procesa sušenja. Međutim, toplo se preporučuje testiranje bilo koje kombinacije lazure i brtvila/završnog premaza na reprezentativnom uzorku prije nego što se odlučite za stvarnu površinu koja će se obrađivati.
Lazure na bazi ulja i otapala:Iako postoji sustav koji se može primijeniti na nedovoljno osušene lazure na bazi ulja ili otapala, obično je potrebno, i toplo se preporučuje, potpuno osušiti te lazure prije nanošenja bilo kakvog brtvila/završnog premaza. Sporo sušeće lazure ovih vrsta mogu zahtijevati i do 24 do 48 sati (ili dulje) da bi se postigla potpuna suhoća. Ponovno se preporučuje testiranje sustava na reprezentativnoj drvenoj površini.
100% UV-sušive mrlje:Općenito, 100% UV-otvrdnjavajući premazi pokazuju visoku kemijsku i vodootpornost kada su potpuno otvrdnuti. Zbog te otpornosti naknadno naneseni premazi se teško dobro prianjaju, osim ako se temeljna UV-otvrdnjavajuća površina ne obradi adekvatno kako bi se omogućilo mehaničko lijepljenje. Iako se nude 100% UV-otvrdnjavajući premazi koji su dizajnirani da budu prijemčivi za naknadno nanesene premaze, većinu 100% UV-otvrdnjavajućih premaza potrebno je abrazirati ili djelomično otvrdnuti (nazvano "B" faza ili bump sušenje) kako bi se potaknulo međuslojno prianjanje. "B" faza rezultira preostalim reaktivnim mjestima u sloju premaza koja će reagirati s nanesenim UV-otvrdnjavajućim premazom dok je izložen uvjetima potpunog stvrdnjavanja. "B" faza također omogućuje blago abraziranje kako bi se uklonilo ili odrezalo svako podizanje zrna koje može nastati nanošenjem premaza. Glatko brtvljenje ili nanošenje završnog premaza rezultirat će izvrsnim međuslojnim prianjanjem.
Druga zabrinutost kod 100% UV-otvrdnjivih boja odnosi se na tamnije boje. Jako pigmentirane boje (i pigmentirani premazi općenito) bolje funkcioniraju kada se koriste UV lampe koje isporučuju energiju bliže spektru vidljive svjetlosti. Konvencionalne UV lampe dopirane galijem u kombinaciji sa standardnim živinim lampama izvrstan su izbor. UV LED lampe koje emitiraju 395 nm i/ili 405 nm bolje funkcioniraju s pigmentiranim sustavima u odnosu na nizove od 365 nm i 385 nm. Nadalje, UV sustavi lampi koji isporučuju veću UV snagu (mW/cm2) i gustoća energije (mJ/cm2) potiču bolje stvrdnjavanje putem nanesene boje ili sloja pigmentiranog premaza.
Konačno, kao i kod ostalih gore spomenutih sustava za bojenje, preporučuje se testiranje prije rada sa stvarnom površinom koju treba bojati i završno obraditi. Budite sigurni prije sušenja!
4. Kolika je maksimalna/minimalna debljina filma za 100% UV premaze?
UV-stvrdnjavajući premazi u prahu tehnički su 100% UV-stvrdnjavajući premazi, a njihova nanesena debljina ograničena je elektrostatskim silama privlačenja koje vežu prah za površinu koja se obrađuje. Najbolje je potražiti savjet proizvođača UV premaza u prahu.
Što se tiče tekućih premaza koji se 100% stvrdnjavaju UV zračenjem, nanesena debljina mokrog filma rezultirat će približno istom debljinom suhog filma nakon UV stvrdnjavanja. Nešto skupljanja je neizbježno, ali obično je minimalnog utjecaja. Međutim, postoje visoko tehničke primjene koje zahtijevaju vrlo uske ili precizne tolerancije debljine filma. U tim okolnostima, izravno mjerenje stvrdnutog filma može se provesti kako bi se povezala debljina mokrog i suhog filma.
Konačna debljina očvrslog sloja koja se može postići ovisit će o kemijskom sastavu UV-otvrdnjavajućeg premaza i načinu na koji je formuliran. Dostupni su sustavi koji su konstruirani za nanošenje vrlo tankih filmova debljine između 0,2 mil i 0,5 mil (5µ – 15µ) i drugi koji mogu osigurati debljinu veću od 0,5 inča (12 mm). Tipično, UV-otvrdnjavajući premazi koji imaju visoku gustoću umrežavanja, poput nekih formulacija uretan akrilata, nisu sposobni za postizanje velike debljine filma u jednom nanesenom sloju. Stupanj skupljanja prilikom otvrdnjavanja uzrokovat će ozbiljno pucanje debelo nanesenog premaza. Visoka debljina nanošenja ili završne obrade i dalje se može postići korištenjem UV-otvrdnjavajućih premaza visoke gustoće umrežavanja nanošenjem više tankih slojeva i brušenjem i/ili "B" postupnim nanošenjem između svakog sloja kako bi se potaknulo međuslojno prianjanje.
Reaktivni mehanizam stvrdnjavanja većine UV premaza koji se stvrdnjavaju naziva se "inicirano slobodnim radikalima". Ovaj reaktivni mehanizam stvrdnjavanja osjetljiv je na kisik u zraku koji usporava ili sprječava brzinu stvrdnjavanja. To usporavanje često se naziva inhibicijom kisika i najvažnije je kada se pokušava postići vrlo tanka debljina filma. Kod tankih filmova, površina u odnosu na ukupni volumen nanesenog premaza relativno je velika u usporedbi s debelim debljinama filma. Stoga su tanke debljine filma mnogo osjetljivije na inhibiciju kisika i stvrdnjavaju se vrlo sporo. Često površina završne obrade ostaje nedovoljno stvrdnuta i pokazuje uljni/masni osjećaj. Kako bi se suzbilo inhibiranje kisika, inertni plinovi poput dušika i ugljikovog dioksida mogu se propuštati preko površine tijekom stvrdnjavanja kako bi se uklonila koncentracija kisika, čime se omogućuje potpuno i brzo stvrdnjavanje.
5. Koliko je prozirni UV premaz?
Premazi koji se 100% UV stvrdnjavaju mogu pokazati izvrsnu prozirnost i konkurirati najboljim prozirnim premazima u industriji. Osim toga, kada se nanose na drvo, ističu maksimalnu ljepotu i dubinu slike. Od posebnog su interesa različiti alifatski uretanski akrilatni sustavi koji su izuzetno prozirni i bezbojni kada se nanose na širok raspon površina, uključujući drvo. Nadalje, alifatski poliuretanski akrilatni premazi vrlo su stabilni i otporni su na promjenu boje s vremenom. Važno je istaknuti da premazi s niskim sjajem raspršuju svjetlost mnogo više od sjajnih premaza i stoga će imati nižu prozirnost. Međutim, u usporedbi s drugim kemijskim sastavima premaza, premazi koji se 100% UV stvrdnjavaju su jednaki, ako ne i superiorniji.
Premazi na bazi vode koji se stvrdnjavaju pod UV zračenjem dostupni trenutno mogu se formulirati tako da pružaju iznimnu prozirnost, toplinu drva i odziv koji konkuriraju najboljim konvencionalnim sustavima završne obrade. Prozirnost, sjaj, odziv drva i druga funkcionalna svojstva premaza koji se stvrdnjavaju pod UV zračenjem dostupnih na tržištu danas su izvrsni kada se nabavljaju od kvalitetnih proizvođača.
6. Postoje li obojeni ili pigmentirani UV-stvrdnjavajući premazi?
Da, obojeni ili pigmentirani premazi lako su dostupni u svim vrstama UV-stvrdnjavajućih premaza, ali postoje čimbenici koje treba uzeti u obzir za optimalne rezultate. Prvi i najvažniji čimbenik je činjenica da određene boje ometaju sposobnost UV energije da se prenosi ili prodire u naneseni UV-stvrdnjavajući premaz. Elektromagnetski spektar prikazan je na slici 1, a može se vidjeti da je spektar vidljive svjetlosti neposredno uz UV spektar. Spektar je kontinuum bez jasnih linija (valnih duljina) razgraničenja. Stoga se jedno područje postupno stapa sa susjednim područjem. Uzimajući u obzir područje vidljive svjetlosti, postoje neke znanstvene tvrdnje da se ono proteže od 400 nm do 780 nm, dok druge tvrdnje navode da se proteže od 350 nm do 800 nm. Za ovu raspravu, važno je samo da prepoznamo da određene boje mogu učinkovito blokirati prijenos određenih valnih duljina UV zračenja.
Budući da je fokus na UV valnoj duljini ili području zračenja, istražimo to područje detaljnije. Slika 2 prikazuje odnos između valne duljine vidljive svjetlosti i odgovarajuće boje koja je učinkovito blokira. Također je važno znati da bojila obično obuhvaćaju raspon valnih duljina tako da crveno bojilo može obuhvaćati znatan raspon tako da se djelomično može apsorbirati u UVA područje. Stoga će se boje koje izazivaju najveći problem protezati u rasponu od žute do narančaste i crvene, a te boje mogu ometati učinkovito stvrdnjavanje.
Boje ne samo da ometaju UV stvrdnjavanje, već ih treba uzeti u obzir i pri korištenju bijelih pigmentiranih premaza, kao što su UV-stvrdnjavajući temeljni premazi i završni premazi. Razmotrite spektar apsorpcije bijelog pigmenta titanijevog dioksida (TiO2), kao što je prikazano na slici 3. TiO2 pokazuje vrlo jaku apsorpciju u cijelom UV području, a ipak se bijeli UV-stvrdnjavajući premazi učinkovito stvrdnjavaju. Kako? Odgovor leži u pažljivoj formulaciji od strane programera i proizvođača premaza u skladu s korištenjem odgovarajućih UV lampi za stvrdnjavanje. Uobičajene, konvencionalne UV lampe koje se koriste emitiraju energiju kao što je prikazano na slici 4.
Svaka prikazana lampa temelji se na živi, ali dopiranjem žive drugim metalnim elementom, emisija se može pomaknuti u druga područja valnih duljina. U slučaju bijelih, UV-stvrdnjavajućih premaza na bazi TiO2, energija koju isporučuje standardna živina lampa bit će učinkovito blokirana. Neke od viših valnih duljina koje se isporučuju mogu osigurati stvrdnjavanje, ali vrijeme potrebno za potpuno stvrdnjavanje možda nije praktično. Međutim, dopiranjem živine lampe galijem postoji obilje energije koja je korisna u području koje TiO2 nije učinkovito blokirano. Korištenjem kombinacije obje vrste lampi može se postići i stvrdnjavanje kroz (korištenjem galija dopiranog) i površinsko stvrdnjavanje (korištenjem standardne žive) (Slika 5).
Konačno, obojeni ili pigmentirani UV premazi koji se stvrdnjavaju moraju se formulirati korištenjem optimalnih fotoinicijatora kako bi se UV energija – raspon valnih duljina vidljive svjetlosti koju isporučuju lampe – pravilno iskoristila za učinkovito stvrdnjavanje.
Ostala pitanja?
U vezi s bilo kakvim pitanjima koja se pojave, nikada se ne ustručavajte pitati sadašnjeg ili budućeg dobavljača premaza, opreme i sustava za kontrolu procesa tvrtke. Dostupni su dobri odgovori koji će vam pomoći u donošenju učinkovitih, sigurnih i profitabilnih odluka.
Lawrence (Larry) Van Iseghem je predsjednik/izvršni direktor tvrtke Van Technologies, Inc. Van Technologies ima preko 30 godina iskustva u UV premazima koji se stvrdnjavaju, započevši kao tvrtka za istraživanje i razvoj, ali se brzo transformirala u proizvođača Application Specific Advanced Coatings™ koji opslužuje industrijske pogone za premazivanje diljem svijeta. UV premazi koji se stvrdnjavaju oduvijek su bili primarni fokus, uz druge „zelene“ tehnologije premazivanja, s naglaskom na performanse jednake ili nadmašuju konvencionalne tehnologije. Van Technologies proizvodi industrijske premaze marke GreenLight Coatings™ u skladu s certificiranim sustavom upravljanja kvalitetom ISO-9001:2015. Za više informacija posjetitewww.greenlightcoatings.com.
Vrijeme objave: 22. srpnja 2023.
