Lawrence (Larry) Van Iseghem je prezidentom/generálnym riaditeľom spoločnosti Van Technologies, Inc.
Počas spolupráce s priemyselnými zákazníkmi na medzinárodnej úrovni sme zodpovedali neuveriteľné množstvo otázok a poskytli sme mnoho riešení súvisiacich s UV vytvrditeľnými nátermi. Nasledujú niektoré z najčastejších otázok a sprievodné odpovede môžu poskytnúť užitočné informácie.
1. Čo sú UV vytvrditeľné nátery?
V priemysle povrchovej úpravy dreva existujú tri hlavné typy náterov vytvrdzovateľných UV žiarením.
100 % aktívne (niekedy označované ako 100 % pevné látky) UV vytvrditeľné nátery sú kvapalné chemické zloženia, ktoré neobsahujú žiadne rozpúšťadlo ani vodu. Po aplikácii je náter okamžite vystavený UV energii bez nutnosti sušenia alebo odparovania pred vytvrdnutím. Aplikované zloženie náteru reaguje a vytvára pevnú povrchovú vrstvu prostredníctvom opísaného reaktívneho procesu, ktorý sa vhodne nazýva fotopolymerizácia. Keďže pred vytvrdnutím nie je potrebné žiadne odparovanie, proces aplikácie a vytvrdzovania je pozoruhodne účinný a nákladovo efektívny.
Hybridné UV nátery na vodnej alebo rozpúšťadlovej báze, ktoré sa dajú vytvrdiť UV žiarením, samozrejme obsahujú buď vodu, alebo rozpúšťadlo na zníženie obsahu aktívnych (alebo pevných) látok. Toto zníženie obsahu pevných látok umožňuje jednoduchšiu kontrolu hrúbky naneseného mokrého filmu a/alebo kontrolu viskozity náteru. Pri použití sa tieto UV nátery nanášajú na drevené povrchy rôznymi metódami a pred UV vytvrdzovaním je potrebné ich úplne vysušiť.
Práškové nátery vytvrditeľné UV žiarením sú tiež 100 % pevné zloženia a zvyčajne sa nanášajú na vodivé substráty elektrostatickou príťažlivosťou. Po nanesení sa substrát zahreje, aby sa prášok roztavil, a ten vytečie a vytvorí povrchový film. Natretý substrát sa potom môže okamžite vystaviť UV energii, aby sa uľahčilo vytvrdnutie. Výsledný povrchový film už nie je tepelne deformovateľný ani citlivý.
Existujú varianty týchto UV vytvrdzovateľných náterov, ktoré obsahujú mechanizmus sekundárneho vytvrdzovania (aktivovaný teplom, reaktívny voči vlhkosti atď.), ktorý dokáže zabezpečiť vytvrdnutie v povrchových oblastiach, ktoré nie sú vystavené UV energii. Tieto nátery sa bežne označujú ako nátery s dvojitým vytvrdzovaním.
Bez ohľadu na použitý typ UV vytvrditeľného náteru, konečná povrchová úprava alebo vrstva poskytuje výnimočnú kvalitu, trvanlivosť a odolnosť.
2. Ako dobre priľnú UV vytvrditeľné nátery k rôznym druhom dreva vrátane mastných druhov dreva?
UV vytvrditeľné nátery vykazujú vynikajúcu priľnavosť k väčšine druhov dreva. Je dôležité zabezpečiť dostatočné podmienky na vytvrdnutie, aby sa zabezpečilo dôkladné vytvrdnutie a zodpovedajúca priľnavosť k podkladu.
Existujú určité druhy dreva, ktoré sú prirodzene veľmi mastné a môžu vyžadovať aplikáciu základného náteru podporujúceho priľnavosť alebo „tiecoat“. Spoločnosť Van Technologies vykonala rozsiahly výskum a vývoj v oblasti priľnavosti UV vytvrdzovateľných náterov na tieto druhy dreva. Medzi najnovšie vývoje patrí jediný UV vytvrdzovateľný tmel, ktorý zabraňuje olejom, miazge a smole narúšať priľnavosť UV vytvrdzovateľného vrchného náteru.
Alternatívne je možné olej prítomný na povrchu dreva odstrániť tesne pred nanesením náteru utretím acetónom alebo iným vhodným rozpúšťadlom. Najprv sa rozpúšťadlom navlhčí savá handrička, ktorá nepúšťa vlákna, a potom sa ňou utrie povrch dreva. Povrch sa nechá uschnúť a potom sa môže naniesť UV vytvrditeľný náter. Odstránenie povrchového oleja a iných nečistôt podporuje následnú priľnavosť naneseného náteru k povrchu dreva.
3. Aké typy moridiel sú kompatibilné s UV nátermi?
Ktorýkoľvek z tu opísaných moridiel je možné účinne utesniť a natrieť vrchným náterom 100 % UV vytvrdzovateľným, UV vytvrdzovateľným s použitím rozpúšťadla so zníženým obsahom rozpúšťadla, UV vytvrdzovateľným na vodnej báze alebo UV vytvrdzovateľným práškovým systémom. Preto existuje množstvo životaschopných kombinácií, vďaka ktorým je takmer každé moridlo na trhu vhodné pre akýkoľvek UV vytvrdzovateľný náter. Existujú však určité aspekty, ktoré je potrebné zvážiť, aby sa zabezpečila kompatibilita pre kvalitnú povrchovú úpravu dreva.
Vodou riediteľné farbivá a vodou riediteľné farbivá vytvrditeľné UV žiarením:Pri nanášaní 100 % UV vytvrdzovateľných, UV vytvrdzovateľných s redukovaným rozpúšťadlom alebo UV vytvrdzovateľných práškových tesniacich/vrchných náterov na vodou riediteľné moridlá je nevyhnutné, aby moridlo úplne vyschlo, aby sa predišlo chybám v rovnomernosti náteru vrátane pomarančovej kôry, rybieho oka, kráterov, kaluží a zhlukovania. Takéto chyby vznikajú v dôsledku nízkeho povrchového napätia nanesených náterov v porovnaní s vysokým zvyškovým povrchovým napätím vody z naneseného moridla.
Aplikácia vodou riediteľného UV vytvrdzovateľného náteru je však vo všeobecnosti zhovievavejšia. Nanesený náter môže pri použití určitých vodou riediteľných UV vytvrdzovateľných tesniacich/vrchných náterov vykazovať vlhkosť bez nepriaznivých účinkov. Zvyšková vlhkosť alebo voda z naneseného náteru ľahko prenikne cez nanesený vodou riediteľný UV tesniaci/vrchný náter počas procesu schnutia. Dôrazne sa však odporúča otestovať akúkoľvek kombináciu náteru a tesniaceho/vrchného náteru na reprezentatívnej testovacej vzorke predtým, ako sa rozhodnete pre skutočnú povrchovú úpravu.
Moridlá na báze oleja a rozpúšťadiel:Hoci môže existovať systém, ktorý je možné aplikovať na nedostatočne vysušené moridlá na báze oleja alebo rozpúšťadla, zvyčajne je potrebné a dôrazne sa odporúča tieto moridlá pred nanesením akéhokoľvek tesniaceho/vrchného náteru úplne vysušiť. Pomaly schnúce moridlá tohto typu môžu vyžadovať až 24 až 48 hodín (alebo dlhšie), aby úplne vyschli. Opäť sa odporúča otestovať systém na reprezentatívnom drevenom povrchu.
100 % UV-vytvrditeľné farbivá:Vo všeobecnosti vykazujú 100 % UV vytvrditeľné nátery po úplnom vytvrdnutí vysokú chemickú a vodotesnú odolnosť. Táto odolnosť sťažuje dobrú priľnavosť následne nanášaných náterov, pokiaľ nie je podkladový UV vytvrdený povrch dostatočne obrúsený, aby umožnil mechanické spojenie. Hoci sa ponúkajú 100 % UV vytvrditeľné nátery, ktoré boli navrhnuté tak, aby boli vnímavé k následne nanášaným náterom, väčšina 100 % UV vytvrdzovateľných náterov sa musí obrúsiť alebo čiastočne vytvrdiť (nazývané to fáza „B“ alebo nárazové vytvrdzovanie), aby sa podporila priľnavosť medzi nátermi. Fáza „B“ má za následok zvyškové reaktívne miesta vo vrstve náteru, ktoré budú spolureagovať s naneseným UV vytvrdzovateľným náterom, keď je vystavený podmienkam úplného vytvrdnutia. Fáza „B“ tiež umožňuje mierne obrúsenie, aby sa odstránilo alebo odrezalo akékoľvek vyvýšenie zrnitosti, ktoré môže vzniknúť pri nanášaní náteru. Hladké nanesenie tesnenia alebo vrchného náteru bude mať za následok vynikajúcu priľnavosť medzi nátermi.
Ďalším problémom so 100 % UV vytvrditeľnými farbivami sú tmavšie farby. Silne pigmentované farbivá (a pigmentované nátery vo všeobecnosti) dosahujú lepšie výsledky pri použití UV lámp, ktoré dodávajú energiu bližšie k spektru viditeľného svetla. Konvenčné UV lampy dopované gáliom v kombinácii so štandardnými ortuťovými výbojkami sú vynikajúcou voľbou. UV LED lampy, ktoré vyžarujú 395 nm a/alebo 405 nm, dosahujú lepšie výsledky s pigmentovanými systémami v porovnaní s poliami 365 nm a 385 nm. Okrem toho, UV lampové systémy, ktoré poskytujú vyšší UV výkon (mW/cm2) a hustota energie (mJ/cm2) podporujú lepšie vytvrdnutie prostredníctvom naneseného farbiva alebo pigmentovanej náterovej vrstvy.
Nakoniec, rovnako ako pri iných vyššie uvedených systémoch farbenia, odporúča sa pred prácou s povrchom, ktorý sa má natierať a upravovať, vykonať test. Pred vytvrdnutím sa uistite!
4. Aká je maximálna/minimálna hrúbka filmu pre 100 % UV nátery?
Práškové nátery vytvrditeľné UV žiarením sú technicky 100 % UV vytvrditeľné nátery a ich nanášaná hrúbka je obmedzená elektrostatickými príťažlivými silami, ktoré viažu prášok k upravovanému povrchu. Najlepšie je vyhľadať radu výrobcu UV práškových náterov.
Pokiaľ ide o tekuté nátery 100 % vytvrditeľné UV žiarením, nanesená hrúbka mokrého filmu bude mať za následok približne rovnakú hrúbku suchého filmu po vytvrdnutí UV žiarením. Určité zmrštenie je nevyhnutné, ale zvyčajne má minimálny význam. Existujú však vysoko technické aplikácie, ktoré vyžadujú veľmi prísne alebo úzke tolerancie hrúbky filmu. Za týchto okolností je možné vykonať priame meranie vytvrdeného filmu na koreláciu hrúbky mokrého a suchého filmu.
Konečná dosiahnuteľná hrúbka vytvrdeného náteru bude závisieť od chemického zloženia UV vytvrditeľného náteru a od jeho formulácie. Existujú systémy, ktoré sú navrhnuté tak, aby poskytovali veľmi tenké vrstvy s hrúbkou medzi 0,2 mil – 0,5 mil (5 µ – 15 µ) a iné, ktoré dokážu poskytnúť hrúbku presahujúcu 0,5 palca (12 mm). UV vytvrdzované nátery s vysokou hustotou zosieťovania, ako napríklad niektoré uretán-akrylátové formulácie, zvyčajne nie sú schopné dosiahnuť vysokú hrúbku filmu v jednej nanesenej vrstve. Stupeň zmršťovania pri vytvrdzovaní spôsobí vážne praskanie hrubo naneseného náteru. Vysokú hrúbku náteru alebo konečnej úpravy je možné dosiahnuť použitím UV vytvrdzovateľných náterov s vysokou hustotou zosieťovania nanesením viacerých tenkých vrstiev a buď brúsením, alebo fázovaním „B“ medzi jednotlivými vrstvami na podporu medzivrstvovej priľnavosti.
Reaktívny mechanizmus vytvrdzovania väčšiny UV vytvrdzovateľných náterov sa nazýva „iniciovaný voľnými radikálmi“. Tento reaktívny mechanizmus vytvrdzovania je citlivý na kyslík vo vzduchu, ktorý spomaľuje alebo inhibuje rýchlosť vytvrdzovania. Toto spomalenie sa často označuje ako inhibícia kyslíka a je najdôležitejšie pri snahe dosiahnuť veľmi tenké hrúbky filmu. V tenkých vrstvách je povrchová plocha k celkovému objemu naneseného náteru relatívne vysoká v porovnaní s hrubými hrúbkami filmu. Preto sú tenké vrstvy oveľa náchylnejšie na inhibíciu kyslíka a vytvrdzujú veľmi pomaly. Povrch povrchovej úpravy často zostáva nedostatočne vytvrdený a vykazuje olejovitý/mastný pocit. Na potlačenie inhibície kyslíka sa počas vytvrdzovania môžu cez povrch preháňať inertné plyny, ako je dusík a oxid uhličitý, aby sa odstránila koncentrácia kyslíka, čím sa umožní úplné a rýchle vytvrdnutie.
5. Aký priehľadný je priehľadný UV náter?
100 % UV vytvrditeľné nátery môžu vykazovať vynikajúcu čírosť a budú konkurovať najlepším bezfarebným náterom v tomto odvetví. Navyše, pri aplikácii na drevo dosahujú maximálnu krásu a hĺbku obrazu. Obzvlášť zaujímavé sú rôzne alifatické uretán-akrylátové systémy, ktoré sú pozoruhodne číre a bezfarebné pri aplikácii na širokú škálu povrchov vrátane dreva. Okrem toho sú alifatické polyuretán-akrylátové nátery veľmi stabilné a odolávajú zmene farby s vekom. Je dôležité zdôrazniť, že nízkolesklé nátery rozptyľujú svetlo oveľa viac ako lesklé nátery, a preto majú nižšiu čírosť. V porovnaní s inými chemickými zloženiami náterov sú však 100 % UV vytvrditeľné nátery rovnaké, ak nie lepšie.
V súčasnosti dostupné nátery na vodnej báze vytvrdzované UV žiarením je možné formulovať tak, aby poskytovali výnimočnú čírosť, teplo dreva a odozvu, ktoré konkurujú najlepším konvenčným povrchovým systémom. Čírosť, lesk, odozva dreva a ďalšie funkčné vlastnosti náterov vytvrdzovaných UV žiarením, ktoré sú dnes na trhu, sú vynikajúce, ak pochádzajú od kvalitných výrobcov.
6. Existujú farebné alebo pigmentované UV vytvrditeľné nátery?
Áno, farebné alebo pigmentované nátery sú ľahko dostupné vo všetkých typoch UV vytvrditeľných náterov, ale pre dosiahnutie optimálnych výsledkov je potrebné zvážiť faktory. Prvým a najdôležitejším faktorom je skutočnosť, že určité farby narúšajú schopnosť UV energie prechádzať do naneseného UV vytvrditeľného náteru alebo ním prenikať. Elektromagnetické spektrum je znázornené na obrázku 1 a je vidieť, že spektrum viditeľného svetla bezprostredne susedí s UV spektrom. Spektrum je kontinuum bez jasných čiar (vlnových dĺžok). Preto jedna oblasť postupne prechádza do susednej oblasti. Pokiaľ ide o oblasť viditeľného svetla, existujú niektoré vedecké tvrdenia, že sa rozprestiera od 400 nm do 780 nm, zatiaľ čo iné tvrdenia uvádzajú, že sa rozprestiera od 350 nm do 800 nm. Pre túto diskusiu je dôležité len to, aby sme si uvedomili, že určité farby môžu účinne blokovať prenos určitých vlnových dĺžok UV žiarenia.
Keďže sa zameriavame na vlnovú dĺžku alebo oblasť UV žiarenia, preskúmajme túto oblasť podrobnejšie. Obrázok 2 zobrazuje vzťah medzi vlnovou dĺžkou viditeľného svetla a zodpovedajúcou farbou, ktorá ho účinne blokuje. Je tiež dôležité vedieť, že farbivá zvyčajne pokrývajú široký rozsah vlnových dĺžok, takže červené farbivo môže pokrývať značný rozsah, takže sa môže čiastočne absorbovať do oblasti UVA. Preto najväčšie obavy prinášajú farby v rozsahu žltej – oranžovej – červenej a tieto farby môžu rušiť účinné vytvrdzovanie.
Farbivá nielenže interferujú s UV vytvrdzovaním, ale sú tiež potrebné pri použití bielych pigmentovaných náterov, ako sú UV vytvrditeľné základné nátery a vrchné nátery. Zvážte absorpčné spektrum bieleho pigmentu oxidu titaničitého (TiO2), ako je znázornené na obrázku 3. TiO2 vykazuje veľmi silnú absorbanciu v celej UV oblasti a napriek tomu sa biele UV vytvrditeľné nátery účinne vytvrdzujú. Ako? Odpoveď spočíva v starostlivom zložení náteru vývojárom a výrobcom v súlade s použitím vhodných UV lámp na vytvrdzovanie. Bežne používané konvenčné UV lampy vyžarujú energiu, ako je znázornené na obrázku 4.
Každá znázornená lampa je založená na ortuti, ale dopovaním ortuti iným kovovým prvkom sa emisia môže posunúť do iných oblastí vlnových dĺžok. V prípade bielych, UV vytvrditeľných povlakov na báze TiO2 bude energia dodávaná štandardnou ortuťovou lampou účinne blokovaná. Niektoré z vyšších dodávaných vlnových dĺžok môžu zabezpečiť vytvrdnutie, ale čas potrebný na úplné vytvrdnutie nemusí byť praktický. Dopovaním ortuťovej lampy gáliom sa však získa množstvo energie, ktorá je užitočná v oblasti, ktorú TiO2 účinne neblokuje. Použitím kombinácie oboch typov lámp je možné dosiahnuť vytvrdzovanie priebežne (s použitím gália) aj povrchové vytvrdzovanie (s použitím štandardnej ortuti) (Obrázok 5).
Nakoniec, farebné alebo pigmentované UV vytvrditeľné nátery musia byť formulované s použitím optimálnych fotoiniciátorov, aby sa UV energia – rozsah vlnových dĺžok viditeľného svetla dodávaný lampami – správne využila na efektívne vytvrdzovanie.
Ďalšie otázky?
V prípade akýchkoľvek otázok sa neváhajte obrátiť na súčasného alebo budúceho dodávateľa náterov, zariadení a systémov riadenia procesov spoločnosti. K dispozícii sú dobré odpovede, ktoré vám pomôžu robiť efektívne, bezpečné a ziskové rozhodnutia.
Lawrence (Larry) Van Iseghem je prezidentom/generálnym riaditeľom spoločnosti Van Technologies, Inc. Spoločnosť Van Technologies má viac ako 30 rokov skúseností s UV vytvrditeľnými nátermi. Začínala ako výskumná a vývojová spoločnosť, no rýchlo sa transformovala na výrobcu Application Specific Advanced Coatings™, ktorý slúži priemyselným náterovým zariadeniam po celom svete. UV vytvrditeľné nátery boli vždy hlavným zameraním, spolu s ďalšími „zelenými“ technológiami náterov, s dôrazom na výkon rovnaký alebo prekonávajúci konvenčné technológie. Spoločnosť Van Technologies vyrába priemyselné nátery značky GreenLight Coatings™ v súlade so systémom riadenia kvality certifikovaným podľa normy ISO-9001:2015. Viac informácií nájdete nawww.greenlightcoatings.com.
Čas uverejnenia: 22. júla 2023
