Az elmúlt évtizedek egyik fő célja a légkörbe kibocsátott oldószerek mennyiségének csökkentése volt. Ezeket VOC-oknak (illékony szerves vegyületek) nevezik, és gyakorlatilag minden általunk használt oldószert magukban foglalnak, kivéve az acetont, amelynek nagyon alacsony a fotokémiai reakcióképessége, és mentesült a VOC oldószerek alól.
De mi lenne, ha teljesen kiiktathatnánk az oldószereket, és minimális erőfeszítéssel mégis jó védő és dekoratív eredményt érhetnénk el?
Ez nagyszerű lenne – és meg is tudjuk tenni. A technológiát, amely ezt lehetővé teszi, UV-szárításnak nevezik. Az 1970-es évek óta használják mindenféle anyaghoz, beleértve a fémet, műanyagot, üveget, papírt és egyre inkább a fát is.
Az UV-vel kikeményedő bevonatok nanométeres ultraibolya fény hatására, a látható fény alsó végén vagy közvetlenül az alatt kikeményednek. Előnyeik közé tartozik a VOC-k jelentős csökkentése vagy teljes megszüntetése, a kevesebb hulladék, a kisebb alapterület-igény, az azonnali kezelés és rakásolás (így nincs szükség szárítóállványokra), a csökkentett munkaerőköltségek és a gyorsabb termelési sebesség.
A két fontos hátrány a berendezés magas kezdeti költsége és a komplex 3D-s tárgyak befejezésének nehézsége. Így az UV-szárítás általában a nagyobb műhelyekre korlátozódik, amelyek viszonylag lapos tárgyakat, például ajtókat, lambériákat, padlóburkolatokat, szegélyléceket és összeszerelésre kész alkatrészeket gyártanak.
Az UV-vel kikeményedett bevonatok megértésének legegyszerűbb módja, ha összehasonlítjuk őket a valószínűleg már ismerős, katalizált bevonatokkal. A katalizált bevonatokhoz hasonlóan az UV-vel kikeményedett bevonatok is tartalmaznak egy gyantát a rétegképződéshez, egy oldószert vagy hígítószert, egy katalizátort a térhálósodás megindításához és a kikeményedéshez, valamint néhány adalékanyagot, például simítószert a különleges tulajdonságok biztosításához.
Számos elsődleges gyantát használnak, beleértve az epoxi, uretán, akril és poliészter származékait.
Ezek a gyanták minden esetben nagyon keményre kötnek, oldószer- és karcállóak, hasonlóan a katalizált (konverziós) lakkhoz. Ez megnehezíti a láthatatlan javításokat, ha a kikeményedett film megsérülne.
Az UV-vel kikeményedett bevonatok 100%-ban szilárd anyagok lehetnek folyékony formában. Vagyis a fára lerakódott anyag vastagsága megegyezik a kikeményedett bevonat vastagságával. Nincs mit elpárologtatni. De az elsődleges gyanta túl sűrű a könnyű felvitelhez. Ezért a gyártók kisebb reaktív molekulákat adnak hozzá a viszkozitás csökkentése érdekében. Az elpárologó oldószerekkel ellentétben ezek a hozzáadott molekulák térhálósodnak a nagyobb gyantamolekulákkal, így képződik a film.
Oldószereket vagy vizet hígítószerként is lehet adni, ha vékonyabb filmrétegre van szükség, például egy tömítőréteghez. De általában nincs rájuk szükség ahhoz, hogy a felület szórható legyen. Amikor oldószereket vagy vizet adunk hozzá, azokat hagyni kell elpárologni, vagy elő kell készíteni (kemencében), mielőtt az UV-szárítás megkezdődne.
A katalizátor
A katalizált lakkal ellentétben, amely a katalizátor hozzáadásával kezd megkötni, az UV-fényrel kikeményedett bevonatban lévő katalizátor, amelyet „fotoiniciátornak” neveznek, nem tesz semmit, amíg UV-fény energiájának nem teszik ki. Ezután egy gyors láncreakciót indít el, amely a bevonatban lévő összes molekulát összekapcsolja, létrehozva a filmet.
Ez a folyamat teszi az UV-fényre száradó bevonatokat olyan egyedivé. A bevonatnak gyakorlatilag nincs eltarthatósági vagy fazékideje. Folyékony formában marad, amíg UV-fénynek nem éri. Ezután néhány másodpercen belül teljesen megköt. Ne feledje, hogy a napfény beindíthatja a kötést, ezért fontos elkerülni az ilyen típusú expozíciót.
Könnyebb lehet az UV-bevonatok katalizátorát két részből állónak tekinteni, mint egyből. Ott van a fotoiniciátor, amely már a bevonatban van – a folyadék körülbelül 5 százaléka –, és ott van az UV-fény energiája, amely beindítja. Kettő nélkül semmi sem történik.
Ez az egyedülálló tulajdonság lehetővé teszi az UV-fény hatókörén kívüli túlfújt festék újrahasznosítását és a bevonat újbóli felhasználását. Így a hulladék szinte teljesen kiküszöbölhető.
A hagyományos UV-lámpa egy higanygőzlámpa egy ellipszis alakú reflektorral együtt, amely összegyűjti és a fényt az alkatrészre irányítja. Az ötlet az, hogy a fényt fókuszálják a fotoiniciátor maximális beindítása érdekében.
Az elmúlt évtizedben a LED-ek (fénykibocsátó diódák) elkezdték felváltani a hagyományos izzókat, mivel kevesebb áramot fogyasztanak, sokkal tovább tartanak, nem kell bemelegedniük, és szűk hullámhossz-tartományúak, így közel sem termelnek annyi problémát okozó hőt. Ez a hő feloldhatja a fában, például a fenyőben lévő gyantákat, és a hőt el kell vezetni.
A kikeményedési folyamat azonban ugyanaz. Minden „rálátási vonalban” történik. A bevonat csak akkor köt meg, ha az UV-fény fix távolságból esik rá. Az árnyékban lévő vagy a fény fókuszán kívül eső területek nem kötnek meg. Ez az UV-keményedés jelenlegi fontos korlátja.
Bármely összetett tárgy, még egy olyan közel sík felület, mint egy profilozott díszléc kikeményítéséhez a fényeket úgy kell elrendezni, hogy minden felületre azonos, rögzített távolságra esszenek, hogy megfeleljenek a bevonat összetételének. Ez az oka annak, hogy a sík tárgyak alkotják az UV-szárítású felülettel bevont projektek túlnyomó többségét.
Az UV-bevonat felvitelének és kikeményítésének két gyakori elrendezése a síkvezetékes és a kamrás eljárás.
A síkvonalas eljárással a sík vagy majdnem sík tárgyak egy szállítószalagon szórófej vagy henger alatt, illetve vákuumkamrán keresztül haladnak, majd szükség esetén egy kemencén keresztül az oldószerek vagy víz eltávolítása érdekében, végül pedig UV-lámpák sorozata alatt a kikeményedés elősegítése érdekében. A tárgyak ezután azonnal egymásra rakhatók.
A kamrákban a tárgyakat általában felakasztják és egy szállítószalagon mozgatják ugyanazon lépéseken keresztül. A kamra lehetővé teszi az összes oldal egyidejű megmunkálását, valamint a nem összetett, háromdimenziós tárgyak megmunkálását.
Egy másik lehetőség, hogy egy robotot használunk a tárgy UV-lámpák előtti forgatására, vagy egy UV-lámpát tartunk, és a tárgyat körülötte mozgatjuk.
A beszállítók kulcsszerepet játszanak
Az UV-vel kikeményedő bevonatok és berendezések esetében még fontosabb a beszállítókkal való együttműködés, mint a katalizált lakkok esetében. Ennek fő oka a koordinálandó változók száma. Ezek közé tartozik az izzók vagy LED-ek hullámhossza és távolsága a tárgyaktól, a bevonat összetétele és a gyártósor sebessége, ha simítósort használ.
Közzététel ideje: 2023. április 23.
