UV technológiu mnohí považujú za „sľubnú“ technológiu na vytvrdzovanie priemyselných náterov. Hoci pre mnohých môže byť v priemysle priemyselných a automobilových náterov novinkou, v iných odvetviach existuje už viac ako tri desaťročia…
UV technológiu mnohí považujú za „sľubnú“ technológiu na vytvrdzovanie priemyselných náterov. Hoci pre mnohých v priemysle priemyselných a automobilových náterov môže byť nová, v iných odvetviach existuje už viac ako tri desaťročia. Ľudia chodia po vinylových podlahách s UV náterom každý deň a mnohí z nás ich majú doma. UV technológia vytvrdzovania zohráva dôležitú úlohu aj v priemysle spotrebnej elektroniky. Napríklad v prípade mobilných telefónov sa UV technológia používa pri nanášaní povrchov na plastové kryty, náterov na ochranu vnútornej elektroniky, súčiastok spojených UV lepidlami a dokonca aj pri výrobe farebných obrazoviek, ktoré sa nachádzajú v niektorých telefónoch. Podobne aj priemysel s optickými vláknami a DVD/CD používa výlučne UV nátery a lepidlá a neexistoval by v takej podobe, v akej ich poznáme dnes, keby UV technológia neumožnila ich vývoj.
Čo je teda UV vytvrdzovanie? Najjednoduchšie povedané, ide o proces zosieťovania (vytvrdzovania) náterov chemickým procesom iniciovaným a udržiavaným UV energiou. Za menej ako minútu sa náter premení z kvapaliny na tuhú látku. Existujú zásadné rozdiely v niektorých surovinách a funkčnosti živíc v nátere, ale pre používateľa náteru sú zrejmé.
UV nátery sa nanášajú konvenčnými aplikačnými zariadeniami, ako sú striekacie pištole s rozprašovaním vzduchu, HVLP, rotačné zvony, prietokové nanášanie, valcovanie a iné zariadenia. Namiesto toho, aby sa náter po nanesení náteru a ožarovaní rozpúšťadlom dostal do tepelnej pece, sa však náter vytvrdzuje UV energiou generovanou systémami UV lámp usporiadanými tak, aby osvetľovali náter minimálnym množstvom energie potrebnej na dosiahnutie vytvrdnutia.
Spoločnosti a odvetvia, ktoré využívajú vlastnosti UV technológie, priniesli mimoriadnu hodnotu tým, že poskytli vynikajúcu výrobnú efektivitu a vynikajúci konečný produkt a zároveň zvýšili zisky.
Využívanie atribútov UV žiarenia
Aké sú kľúčové atribúty, ktoré možno využiť? Po prvé, ako už bolo spomenuté, vytvrdzovanie je veľmi rýchle a možno ho vykonať pri izbovej teplote. To umožňuje efektívne vytvrdzovanie teplocitlivých substrátov a všetky nátery je možné vytvrdiť veľmi rýchlo. UV vytvrdzovanie je kľúčom k produktivite, ak je obmedzením (úzkym hrdlom) vo vašom procese dlhý čas vytvrdzovania. Rýchlosť tiež umožňuje proces s oveľa menšou zastavanou plochou. Pre porovnanie, konvenčný náter vyžadujúci 30-minútové pečenie pri rýchlosti linky 15 fpm vyžaduje 450 stôp dopravníka v peci, zatiaľ čo UV vytvrdzovaný náter môže vyžadovať iba 25 stôp (alebo menej) dopravníka.
UV zosieťovacia reakcia môže viesť k náteru s výrazne vynikajúcou fyzikálnou odolnosťou. Hoci nátery môžu byť formulované tak, aby boli tvrdé na použitie ako podlahy, môžu byť tiež vyrobené tak, aby boli veľmi flexibilné. Oba typy náterov, tvrdé aj flexibilné, sa používajú v automobilových aplikáciách.
Tieto atribúty sú hnacou silou neustáleho vývoja a prenikania UV technológie pre automobilové nátery. Samozrejme, s UV vytvrdzovaním priemyselných náterov sú spojené aj výzvy. Hlavným záujmom majiteľa procesu je schopnosť vystaviť všetky oblasti zložitých dielov UV energii. Celý povrch náteru musí byť vystavený minimálnej UV energii potrebnej na vytvrdnutie náteru. To si vyžaduje starostlivú analýzu dielu, umiestnenie dielov a usporiadanie lámp tak, aby sa eliminovali tieňované oblasti. Došlo však k významným zlepšeniam v oblasti lámp, surovín a formulovaných produktov, ktoré prekonávajú väčšinu týchto obmedzení.
Predné osvetlenie pre automobily
Konkrétna automobilová aplikácia, kde sa UV žiarenie stalo štandardnou technológiou, je v priemysle predných svetlometov pre automobily, kde sa UV povlaky používajú už viac ako 15 rokov a v súčasnosti ovládajú 80 % trhu. Svetlomety sa skladajú z dvoch hlavných komponentov, ktoré je potrebné potiahnuť – polykarbonátovej šošovky a telesa reflektora. Šošovka vyžaduje veľmi tvrdý, odolný voči poškriabaniu povlak, ktorý chráni polykarbonát pred poveternostnými vplyvmi a fyzickým poškodením. Telo reflektora má UV základný náter (základný náter), ktorý utesňuje substrát a poskytuje ultra hladký povrch pre metalizáciu. Trh so základnými nátermi reflektorov je teraz v podstate 100 % vytvrdzovaný UV žiarením. Hlavnými dôvodmi pre prijatie tejto technológie boli zvýšená produktivita, malá plocha procesu a vynikajúce vlastnosti povlaku.
Hoci použité nátery sú vytvrdzované UV žiarením, obsahujú rozpúšťadlo. Väčšina prebytočného postreku sa však regeneruje a recykluje späť do procesu, čím sa dosahuje takmer 100 % účinnosť prenosu. Cieľom budúceho vývoja je zvýšiť podiel pevných látok na 100 % a eliminovať potrebu oxidačného činidla.
Vonkajšie plastové diely
Jednou z menej známych aplikácií je použitie UV vytvrditeľného číreho laku na bočné lišty karosérie vo farbe karosérie. Tento náter bol pôvodne vyvinutý na zníženie žltnutia vinylových bočných líšt karosérie pri vonkajšej expozícii. Náter musel byť veľmi pevný a flexibilný, aby si udržal priľnavosť bez praskania v dôsledku nárazu predmetov do lišty. Dôvodmi použitia UV náterov v tejto aplikácii sú rýchlosť vytvrdzovania (malá zastavaná plocha procesu) a vynikajúce výkonnostné vlastnosti.
Panely karosérie SMC
Tvarovacia zmes na plechy (SMC) je kompozitný materiál, ktorý sa používa ako alternatíva k oceli už viac ako 30 rokov. SMC pozostáva z polyesterovej živice plnenej sklenenými vláknami, ktorá sa odlieva do plechov. Tieto plechy sa potom umiestnia do lisovacej formy a tvarujú sa do panelov karosérie. SMC sa dá zvoliť, pretože znižuje náklady na nástroje pre malé výrobné série, znižuje hmotnosť, poskytuje odolnosť voči preliačinám a korózii a dáva väčšiu voľnosť stylistom. Jednou z výziev pri používaní SMC je však konečná úprava dielu v montážnom závode. SMC je pórovitý substrát. Keď panel karosérie, teraz na vozidle, prechádza pecou na lakovanie bezfarebným lakom, môže sa vyskytnúť chyba laku známa ako „prasknutie v pórovitosti“. To si bude vyžadovať aspoň bodovú opravu, alebo ak je „prasknutí“ dostatok, úplné premaľovanie karosérie.
Pred tromi rokmi spoločnosť BASF Coatings v snahe odstrániť túto chybu uviedla na trh hybridný UV/tepelný tmel. Dôvodom použitia hybridného vytvrdzovania je, že prestriekanie sa vytvrdí aj na nekritických povrchoch. Kľúčovým krokom k eliminácii „poréznych trhlín“ je vystavenie UV energii, čo výrazne zvyšuje hustotu zosieťovania exponovaného náteru na kritických povrchoch. Aj keď tmel nedostane minimálnu UV energiu, náter stále spĺňa všetky ostatné výkonnostné požiadavky.
Použitie technológie dvojitého vytvrdzovania v tomto prípade poskytuje nové vlastnosti náteru využitím UV vytvrdzovania a zároveň poskytuje bezpečnostný faktor pre náter vo vysokohodnotných aplikáciách. Táto aplikácia nielen demonštruje, ako môže UV technológia poskytnúť jedinečné vlastnosti náteru, ale tiež ukazuje, že UV vytvrdzovaný náterový systém je životaschopný na vysokohodnotných, vysokoobjemových, veľkých a zložitých automobilových dieloch. Tento náter bol použitý na približne jednom milióne panelov karosérie.
OEM číry lak
Pravdepodobne najviditeľnejším segmentom trhu s UV technológiou sú nátery vonkajších panelov karosérie automobilov triedy A. Spoločnosť Ford Motor Company predstavila UV technológiu na prototype vozidla, koncepte U, na Severoamerickom medzinárodnom autosalóne v roku 2003. Predvedená technológia náteru bol UV vytvrdzovaný číry lak, ktorý vyvinula a dodala spoločnosť Akzo Nobel Coatings. Tento náter bol nanesený a vytvrdený na jednotlivé panely karosérie vyrobené z rôznych materiálov.
Na konferencii Surcar, poprednej svetovej konferencii o automobilových náteroch, ktorá sa koná každé dva roky vo Francúzsku, spoločnosti DuPont Performance Coatings aj BASF v rokoch 2001 a 2003 predniesli prezentácie o technológii UV vytvrdzovania pre automobilové číre laky. Dôvodom tohto vývoja je zlepšenie primárneho problému spokojnosti zákazníkov s náterom – odolnosti voči poškriabaniu a poškodeniu. Obe spoločnosti vyvinuli hybridné (UV a tepelné) nátery. Účelom cesty hybridnej technológie je minimalizovať zložitosť systému UV vytvrdzovania a zároveň dosiahnuť cieľové výkonnostné vlastnosti.
Spoločnosti DuPont aj BASF nainštalovali vo svojich zariadeniach pilotné linky. Linka DuPont vo Wuppertale je schopná vytvrdzovať celé karosérie. Náterové spoločnosti musia nielen preukázať dobrý výkon náteru, ale musia tiež preukázať riešenie pre lakovaciu linku. Jednou z ďalších výhod UV/tepelného vytvrdzovania, ktorú uvádza DuPont, je, že dĺžku časti s čírym lakom na dokončovacej linke možno skrátiť o 50 % jednoducho skrátením dĺžky tepelnej pece.
Z technického hľadiska spoločnosť Dürr System GmbH prezentovala koncept montážneho závodu na UV vytvrdzovanie. Jednou z kľúčových premenných v týchto konceptoch bolo umiestnenie procesu UV vytvrdzovania v dokončovacej linke. Medzi technické riešenia patrilo umiestnenie UV lámp pred, dovnútra alebo za tepelnou pecou. Spoločnosť Dürr sa domnieva, že pre väčšinu procesných možností existujú technické riešenia zahŕňajúce aktuálne vyvíjané receptúry. Spoločnosť Fusion UV Systems tiež predstavila nový nástroj – počítačovú simuláciu procesu UV vytvrdzovania karosérií automobilov. Tento vývoj bol vykonaný s cieľom podporiť a urýchliť zavádzanie technológie UV vytvrdzovania v montážnych závodoch.
Iné aplikácie
Vývojové práce pokračujú v oblasti plastových náterov používaných v interiéroch automobilov, náterov na disky kolies z ľahkých zliatin a kryty kolies, čírych náterov na veľké diely vo farbe karosérie a na diely pod kapotou. UV proces sa naďalej overuje ako stabilná platforma na vytvrdzovanie. Jediné, čo sa skutočne mení, je to, že UV nátery sa presúvajú na zložitejšie a hodnotnejšie diely. Stabilita a dlhodobá životaschopnosť tohto procesu sa preukázali pri aplikácii predného osvetlenia. Začal sa pred viac ako 20 rokmi a teraz je to priemyselný štandard.
Hoci UV technológia má to, čo niektorí považujú za „cool“ faktor, to, čo chce priemysel s ňou dosiahnuť, je poskytnúť najlepšie riešenia problémov finišérov. Nikto nepoužíva technológiu len kvôli technológii samotnej. Musí prinášať hodnotu. Hodnota môže mať formu zvýšenej produktivity súvisiacej s rýchlosťou vytvrdzovania. Alebo môže pochádzať zo zlepšených alebo nových vlastností, ktoré ste so súčasnými technológiami nedokázali dosiahnuť. Môže pochádzať z vyššej kvality pri prvom použití, pretože náter je kratší čas vystavený nečistotám. Môže poskytnúť prostriedok na zníženie alebo elimináciu prchavých organických zlúčenín (VOC) vo vašom zariadení. Technológia môže prinášať hodnotu. UV priemysel a finišéri musia naďalej spolupracovať na vytváraní riešení, ktoré zlepšia hospodárske výsledky finišérov.
Čas uverejnenia: 14. marca 2023
