Napisao Lawrence (Larry) Van Iseghem je predsjednik/izvršni direktor Van Technologies, Inc.
Tijekom poslovanja s industrijskim kupcima na međunarodnoj razini, pozabavili smo se nevjerojatnim brojem pitanja i pružili mnoga rješenja povezana s premazima koji se stvrdnjavaju UV-zrakom. Ono što slijedi su neka od češćih pitanja, a popratni 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 i 100% krutine) UV-stvrdnjavajući premazi su tekući kemijski sastavi koji ne sadrže otapala ili vodu. Nakon nanošenja, premaz je odmah izložen UV energiji bez potrebe za sušenjem ili isparavanjem prije stvrdnjavanja. Primijenjeni sastav premaza reagira kako bi se formirao čvrsti površinski sloj putem opisanog reaktivnog procesa i prikladno nazvanog fotopolimerizacija. Budući da nije potrebno isparavanje prije stvrdnjavanja, postupak nanošenja i stvrdnjavanja je izuzetno učinkovit i isplativ.
Hibridni premazi koji se stvrdnjavaju na bazi vode ili otapala očito sadrže ili vodu ili otapalo kako bi se smanjio aktivni (ili čvrsti) sadržaj. Ovo smanjenje udjela krutine omogućuje veću lakoću u kontroli nanesene debljine mokrog filma i/ili u kontroli viskoznosti premaza. U upotrebi, ovi UV premazi nanose se na drvene površine različitim metodama i moraju se potpuno osušiti prije UV stvrdnjavanja.
Praškasti premazi stvrdnjavajući UV-om također su 100% čvrsti sastavi i obično se nanose na vodljive podloge putem elektrostatskog privlačenja. Nakon nanošenja, supstrat se zagrijava kako bi se otopio prah, koji istječe i formira površinski film. Obloženi supstrat tada se može odmah izložiti UV energiji kako bi se olakšalo stvrdnjavanje. Rezultirajući površinski film više se ne može deformirati na toplinu niti je osjetljiv.
Dostupne su varijante ovih UV-stvrdnjavajućih premaza koji sadrže sekundarni mehanizam stvrdnjavanja (aktiviran toplinom, reaktivan na vlagu, itd.) koji može osigurati stvrdnjavanje u područjima površine koja nisu izložena UV energiji. Ovi se premazi obično nazivaju dvostrukim premazima.
Bez obzira na vrstu UV-stvrdnjavajućeg premaza koji se koristi, završna površinska obrada ili sloj osigurava 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 stvrdnjavanje i odgovarajuće prianjanje na podlogu.
Postoje određene vrste koje su prirodno vrlo masne i mogu zahtijevati nanošenje temeljnog premaza za poboljšanje prianjanja ili "tiecoat". Van Technologies proveo je značajna istraživanja i razvoj prianjanja UV-stvrdnjavajućih premaza na ove vrste drva. Najnovija dostignuća uključuju jedno brtvilo koje se stvrdnjava UV-om i sprječava da ulja, sok i smola ometaju adheziju završnog premaza koji se stvrdnjava UV-om.
Alternativno, ulje prisutno na površini drva može se ukloniti neposredno prije nanošenja premaza brisanjem acetonom ili drugim prikladnim otapalom. Upijajuća krpa koja ne ostavlja dlačice najprije se navlaži otapalom, a zatim se prebriše po površini drva. Pusti se da se površina osuši, a zatim se može nanijeti UV-stvrdnjavajući premaz. Uklanjanje površinskog ulja i drugih kontaminanata potiče naknadno prianjanje nanesenog premaza na površinu drva.
3. Koje su vrste mrlja kompatibilne s UV premazima?
Bilo koja od ovdje opisanih mrlja može se učinkovito zatvoriti i premazati 100% UV-stvrdnjavajućim, UV-stvrdnjavajućim s reduciranim djelovanjem otapala, UV-stvrdnjavajućim na bazi vode ili sustavima praha koji se stvrdnjavaju UV-zračenjem. Stoga postoji niz održivih kombinacija koje većinu boja na tržištu čine prikladnima za bilo koji premaz koji stvrdnjava UV zračenjem. Međutim, postoje određena razmatranja koja su važna kako bi se osigurala kompatibilnost za kvalitetnu završnu obradu drvene površine.
Mrlje na bazi vode i mrlje koje se stvrdnjavaju UV zračenjem na vodi:Pri nanošenju 100% UV-stvrdnjavajućih, UV-stvrdnjavajućih sa smanjenom količinom otapala ili UV-stvrdnjavajućih praškastih brtvila/završnih premaza preko mrlja na bazi vode, bitno je da mrlja bude potpuno suha kako bi se spriječile greške u jednoličnosti premaza, uključujući narančinu koru, riblje oči, stvaranje kratera , bazen i puddling. Takvi nedostaci nastaju zbog niske površinske napetosti nanesenih premaza u odnosu na visoku zaostalu površinsku napetost vode od nanesene boje.
Međutim, primjena premaza koji se stvrdnjava UV zračenjem na vodenoj bazi općenito je lakša. Nanesena lazura može pokazivati vlagu bez štetnih učinaka pri korištenju određenih premaza/površnih premaza koji se stvrdnjavaju na vodenoj bazi UV-zračenjem. Preostala vlaga ili voda od nanošenja bajca lako će difundirati kroz naneseni UV brtvilo na vodenoj bazi/završni premaz tijekom procesa sušenja. Ipak, snažno se savjetuje testirati bilo koju kombinaciju mrlja i brtvila/završnog premaza na reprezentativnom ispitnom uzorku prije nego što se posveti stvarnoj površini koju treba završno obraditi.
Mrlje na bazi ulja i otapala:Iako možda postoji sustav koji se može primijeniti na nedovoljno osušene mrlje na bazi ulja ili otapala, obično je potrebno, i toplo se preporučuje, da se ove mrlje potpuno osuše prije nanošenja bilo kakvog premaza/završnog premaza. Mrljama ove vrste koje se sporo suše može biti potrebno do 24 do 48 sati (ili više) da se postigne potpuno sušenje. Ponovno se savjetuje testiranje sustava na reprezentativnoj drvenoj površini.
100% mrlje koje se izlječuju UV-om:Općenito, 100% UV-stvrdnjavajući premazi pokazuju visoku otpornost na kemikalije i vodu kada su potpuno očvrsli. Ova otpornost otežava dobro prianjanje naknadno nanesenih premaza osim ako se donja površina očvrsla UV-om ne izbrusi kako bi se omogućilo mehaničko lijepljenje. Iako se nude 100% UV-stvrdnjavajuće lazure koje su dizajnirane da budu prijemljive za naknadno nanesene premaze, većinu 100% UV-stvrdnjavajućih lazura potrebno je izbrusiti ili djelomično stvrdnuti (naziva se "B" stupanj ili stvrdnjavanje udarcem) kako bi se pospješilo prianjanje među slojevima. Stupanj "B" rezultira zaostalim reaktivnim mjestima u sloju mrlja koji će koreagirati s nanesenim premazom koji se stvrdnjava UV-om dok bude podvrgnut uvjetima potpunog stvrdnjavanja. Stupanj "B" također omogućuje blago brušenje kako bi se uklonila ili izrezala svaka izbočina do koje može doći zbog nanošenja mrlja. Glatko brtvljenje ili nanošenje završnog sloja rezultirat će izvrsnim prianjanjem među slojevima.
Još jedan problem u vezi s mrljama koje se 100% stvrdnjavaju UV-om odnosi se na tamnije boje. Jako pigmentirane mrlje (i pigmentirani premazi općenito) imaju bolje rezultate kada se koriste UV lampe koje daju energiju bliže spektru vidljivog svjetla. Konvencionalne UV žarulje dopirane galijem u kombinaciji sa standardnim živinim žaruljama odličan su izbor. UV LED lampe koje emitiraju 395 nm i/ili 405 nm imaju bolje rezultate s pigmentiranim sustavima u odnosu na nizove od 365 nm i 385 nm. Nadalje, sustavi UV lampi koji daju veću UV snagu (mW/cm2) i gustoću energije (mJ/cm2) pospješuju bolje stvrdnjavanje kroz nanesenu boju ili pigmentirani sloj premaza.
Na kraju, kao i kod drugih gore spomenutih sustava bajca, savjetuje se testiranje prije rada sa stvarnom površinom koju treba bajcati i završiti. Budite sigurni prije kure!
4. Koji je maksimalni/minimalni sloj filma za 100% UV premaze?
Praškasti premazi koji se stvrdnjavaju UV-om tehnički su 100% premazi koji se stvrdnjavaju pod UV-zracima, a njihova nanesena debljina ograničena je elektrostatskim silama privlačenja koje vežu prah za površinu koja se obrađuje. Najbolje je potražiti savjet proizvođača UV praškastih premaza.
Što se tiče tekućih 100% UV-stvrdnjavajućih premaza, nanesena debljina vlažnog filma će rezultirati približno istom debljinom suhog filma nakon UV-stvrdnjavanja. Određeno skupljanje je neizbježno, ali obično ima minimalne posljedice. Međutim, postoje visoko tehničke primjene koje određuju vrlo male ili uske tolerancije debljine filma. U tim se okolnostima može izvesti izravno mjerenje stvrdnutog filma kako bi se usporedila debljina mokrog i suhog filma.
Konačna stvrdnuta debljina koja se može postići ovisit će o kemijskom sastavu UV-stvrdnjavajućeg premaza i načinu na koji je formuliran. Dostupni su sustavi koji su dizajnirani da daju naslage vrlo tankog filma između 0,2 mil – 0,5 mil (5µ – 15µ) i drugi koji mogu dati debljinu veću od 0,5 inča (12 mm). Tipično, premazi stvrdnuti UV-om koji imaju visoku gustoću poprečnog povezivanja, kao što su neke formulacije uretan akrilata, nisu sposobni za veliku debljinu filma u jednom nanesenom sloju. Stupanj skupljanja nakon stvrdnjavanja uzrokovat će ozbiljno pucanje debelo nanesenog premaza. Visoka debljina sloja ili završne obrade i dalje se može postići upotrebom UV-stvrdnjavajućih premaza visoke gustoće poprečnih veza nanošenjem više tankih slojeva i bilo brušenjem i/ili "B" slojevima između svakog sloja kako bi se pospješilo prianjanje među slojevima.
Reaktivni mehanizam stvrdnjavanja većine UV-stvrdnjavajućih premaza naziva se "potaknut slobodnim radikalima". Ovaj reaktivni mehanizam stvrdnjavanja osjetljiv je na kisik u zraku koji usporava ili inhibira brzinu stvrdnjavanja. Ovo se usporavanje često naziva inhibicijom kisika i najvažnije je kada se pokušava postići vrlo tanka debljina filma. U tankim filmovima, površina prema ukupnom volumenu nanesenog premaza relativno je visoka u usporedbi s debelim slojem. Stoga su tanke debljine slojeva puno osjetljivije na inhibiciju kisika i stvrdnjavaju se vrlo sporo. Često, površina završne obrade ostaje nedovoljno osušena i pokazuje uljni/masni osjećaj. Kako bi se spriječila inhibicija kisika, inertni plinovi kao što su dušik i ugljični dioksid mogu se propustiti preko površine tijekom stvrdnjavanja kako bi se uklonila koncentracija kisika, čime se omogućuje potpuno, brzo stvrdnjavanje.
5. Koliko je proziran UV premaz?
100% UV-stvrdnjavajući premazi mogu pokazati izvrsnu jasnoću i bit će konkurent najboljim prozirnim lakovima u industriji. Osim toga, kada se nanose na drvo, ističu maksimalnu ljepotu i dubinu slike. Od posebnog interesa su različiti alifatski uretan akrilatni sustavi koji su izuzetno bistri i bezbojni kada se nanose na različite površine, uključujući drvo. Nadalje, alifatski poliuretanski akrilatni premazi vrlo su stabilni i otporni na promjenu boje s godinama. Važno je naglasiti da premazi s niskim sjajem raspršuju svjetlost puno više od sjajnih premaza i stoga će imati manju jasnoću. Međutim, u odnosu na druge kemijske sastave premaza, premazi koji se 100% stvrdnjavaju UV-om jednaki su, ako ne i bolji.
Premazi koji se stvrdnjavaju na bazi vode i UV zračenju dostupni u ovom trenutku mogu se formulirati kako bi pružili iznimnu čistoću, toplinu drva i odziv koji se mogu mjeriti s najboljim konvencionalnim završnim sustavima. Čistoća, sjaj, odziv drva i druga funkcionalna svojstva UV-stvrdnjavajućih premaza koji su danas dostupni na tržištu izvrsni su kada dolaze od kvalitetnih proizvođača.
6. Postoje li obojeni ili pigmentirani premazi koji stvrdnjavaju UV zrakama?
Da, obojeni ili pigmentirani premazi dostupni su 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 prođe u naneseni UV-stvrdnjavajući premaz ili prodre kroz njega. Elektromagnetski spektar ilustriran je na slici 1, te se može vidjeti da je spektar vidljive svjetlosti neposredno uz UV spektar. Spektar je kontinuum bez jasnih linija (valnih duljina) razgraničenja. Stoga se jedna regija postupno stapa sa susjednom regijom. Što se tiče područja 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-a ili zračenja.
Budući da je fokus na UV valnoj duljini ili području zračenja, istražimo to područje detaljnije. Slika 2 prikazuje odnos između valne duljine vidljivog svjetla i odgovarajuće boje koja ga učinkovito blokira. Također je važno znati da bojila obično obuhvaćaju niz valnih duljina tako da crveno bojilo može obuhvatiti značajan raspon tako da se može djelomično apsorbirati u UVA području. Stoga će boje koje izazivaju najveću zabrinutost obuhvaćati žuto-narančasto-crveni raspon i te boje mogu ometati učinkovito liječenje.
Ne samo da boje ometaju UV stvrdnjavanje, već ih također treba uzeti u obzir pri korištenju bijelih pigmentiranih premaza, kao što su UV-stvrdnjavajući primeri i završni slojevi. Razmotrite spektar apsorbancije bijelog pigmenta titanijevog dioksida (TiO2), kao što je prikazano na slici 3. TiO2 pokazuje vrlo jaku apsorbanciju u cijelom UV području, a opet bijeli, UV-stvrdnjavajući premazi učinkovito stvrdnjavaju. Kako? Odgovor se nalazi u pažljivoj formulaciji od strane razvijača premaza i proizvođača u dogovoru 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 žarulja temelji se na živi, ali dopiranjem žive drugim metalnim elementom, emisija se može pomaknuti na druga područja valnih duljina. U slučaju bijelih premaza koji se stvrdnjavaju na bazi TiO2, energija koju isporučuje standardna živina lampa bit će učinkovito blokirana. Neke od isporučenih viših valnih duljina mogu osigurati izlječenje, ali duljina vremena potrebna za potpuno otvrdnjavanje možda nije praktična. Dopiranjem živine žarulje galijem, međutim, postoji obilje energije koja je korisna u području koje nije učinkovito blokirano TiO2. Korištenjem kombinacije obje vrste žarulja, može se postići stvrdnjavanje (upotrebom dopiranog galija) i površinsko stvrdnjavanje (upotrebom standardne žive) (Slika 5).
Naposljetku, obojene ili pigmentirane premaze koji se stvrdnjavaju UV-zračenjem potrebno je formulirati korištenjem optimalnih fotoinicijatora tako da se UV energija – raspon valne duljine vidljive svjetlosti koju isporučuju lampe – pravilno koristi za učinkovito stvrdnjavanje.
Ostala pitanja?
Za sva pitanja koja se pojave, nemojte se ustručavati pitati sadašnjeg ili budućeg dobavljača premaza, opreme i sustava za kontrolu procesa tvrtke. Dostupni su dobri odgovori koji pomažu u donošenju učinkovitih, sigurnih i isplativih odluka. u
Lawrence (Larry) Van Iseghem je predsjednik/izvršni direktor Van Technologies, Inc. Van Technologies ima više od 30 godina iskustva u premazima koji se stvrdnjavaju UV zračenjem, počevši od tvrtke za istraživanje i razvoj, ali se brzo transformirao u proizvođača Application Specific Advanced Coatings™ za industrijske premaze objekata širom svijeta. UV-stvrdnjavajući premazi oduvijek su bili primarni fokus, zajedno s drugim "zelenim" tehnologijama premaza, s naglaskom na učinkovitost jednaku ili nadmašujuću konvencionalne tehnologije. Van Technologies proizvodi robnu marku GreenLight Coatings™ industrijskih premaza prema ISO-9001:2015 certificiranom sustavu upravljanja kvalitetom. Za više informacija, posjetitewww.greenlightcoatings.com.
Vrijeme objave: 22. srpnja 2023
