UV-teknologiaa pidetään monien mielestä "nousevana" teknologiana teollisuuspinnoitteiden kovettamisessa. Vaikka se saattaa olla uusi monille teollisuus- ja autopinnoiteteollisuudessa, sitä on ollut olemassa yli kolme vuosikymmentä muilla teollisuudenaloilla…
UV-teknologiaa pidetään monien mielestä "nousevana" teknologiana teollisuuspinnoitteiden kovettamisessa. Vaikka se saattaa olla uusi monille teollisuus- ja autopinnoiteteollisuudessa, sitä on ollut olemassa yli kolme vuosikymmentä muilla teollisuudenaloilla. Ihmiset kävelevät UV-pinnoitettujen vinyylilattiatuotteiden päällä joka päivä, ja monilla meistä on niitä kotona. UV-kovetusteknologialla on myös merkittävä rooli kulutuselektroniikkateollisuudessa. Esimerkiksi matkapuhelimissa UV-teknologiaa käytetään muovikoteloiden pinnoittamiseen, sisäisen elektroniikan suojaamiseen tarkoitettuihin pinnoitteisiin, UV-liimalla sidottuihin komponentteihin ja jopa joidenkin puhelimien värinäyttöjen valmistukseen. Samoin optisten kuitujen ja DVD/CD-levyjen teollisuus käyttää yksinomaan UV-pinnoitteita ja -liimoja, eikä sitä olisi olemassa nykymuodossaan, jos UV-teknologia ei olisi mahdollistanut niiden kehitystä.
Mitä UV-kovetus sitten on? Yksinkertaisimmin sanottuna se on prosessi, jossa pinnoitteita silloitetaan (kovetaan) UV-energian käynnistämällä ja ylläpitämällä kemiallisella prosessilla. Alle minuutissa pinnoite muuttuu nesteestä kiinteäksi aineeksi. Joissakin raaka-aineissa ja pinnoitteen hartsien toiminnallisuudessa on perustavanlaatuisia eroja, mutta nämä ovat pinnoitteen käyttäjälle läpinäkyviä.
Perinteiset levityslaitteet, kuten ilmasuihkuruiskut, HVLP-ruiskut, pyörivät kellolaitteet, virtauspinnoitus, telapinnoitus ja muut laitteet, levittävät UV-pinnoitteita. Sen sijaan, että pinnoite menisi lämpöuuniin pinnoitteen levittämisen ja liuotinhöyrystyksen jälkeen, se kovetetaan UV-energialla, jota tuottavat UV-lamppujärjestelmät. UV-lamput valaisevat pinnoitteen mahdollisimman pienellä kovettumisen edellyttämällä energiamäärällä.
UV-teknologian ominaisuuksia hyödyntävät yritykset ja teollisuudenalat ovat tuottaneet poikkeuksellista arvoa tarjoamalla erinomaista tuotantotehokkuutta ja ensiluokkaista lopputuotetta samalla parantaen voittoja.
UV-ominaisuuksien hyödyntäminen
Mitä keskeisiä ominaisuuksia voidaan hyödyntää? Ensinnäkin, kuten aiemmin mainittiin, kovettuminen on erittäin nopeaa ja se voidaan tehdä huoneenlämmössä. Tämä mahdollistaa lämpöherkkien alustojen tehokkaan kovettumisen, ja kaikki pinnoitteet voidaan kovettaa erittäin nopeasti. UV-kovetus on avain tuottavuuteen, jos prosessisi rajoituksena (pullonkaulana) on pitkä kovettumisaika. Lisäksi nopeus mahdollistaa prosessin, jonka jalanjälki on paljon pienempi. Vertailun vuoksi perinteinen pinnoite, joka vaatii 30 minuutin paistamisen 15 jalkaa minuutissa (4,8 m/min) linjanopeudella, vaatii 450 jalkaa (133 m) kuljetinta uunissa, kun taas UV-kovetettu pinnoite saattaa vaatia vain 25 jalkaa (tai vähemmän) kuljetinta.
UV-silloittumisreaktio voi johtaa pinnoitteeseen, jolla on huomattavasti parempi fysikaalinen kestävyys. Vaikka pinnoitteita voidaan muodostaa koviksi esimerkiksi lattiapäällysteisiin, ne voidaan tehdä myös erittäin joustaviksi. Molempia pinnoitetyyppejä, sekä kovia että joustavia, käytetään autoteollisuudessa.
Nämä ominaisuudet ovat autopinnoitteiden UV-teknologian jatkuvan kehityksen ja yleistymisen ajureita. Teollisuuspinnoitteiden UV-kovetusprosessiin liittyy luonnollisesti haasteita. Prosessin omistajan ensisijainen huolenaihe on kyky altistaa monimutkaisten osien kaikki alueet UV-energialle. Pinnoitteen koko pinta on altistettava pinnoitteen kovettamiseen tarvittavalle vähimmäisUV-energialle. Tämä edellyttää osan huolellista analysointia, osien pakkailua ja lamppujen järjestelyä varjoalueiden poistamiseksi. Lampuissa, raaka-aineissa ja tuotteissa on kuitenkin tehty merkittäviä parannuksia, jotka voittavat suurimman osan näistä rajoituksista.
Autojen etuvalot
Autoteollisuuden erityinen sovellus, jossa UV-pinnoitteista on tullut standarditeknologia, on autojen etuvalojen teollisuus, jossa UV-pinnoitteita on käytetty yli 15 vuotta ja ne hallitsevat nyt 80 %:a markkinoista. Ajovalot koostuvat kahdesta pääkomponentista, jotka on pinnoitettava – polykarbonaattilinssistä ja heijastinkotelosta. Linssi vaatii erittäin kovan, naarmuuntumattoman pinnoitteen suojaamaan polykarbonaattia säältä ja fyysiseltä rasitukselta. Heijastinkotelossa on UV-pohjamaali, joka tiivistää alustan ja tarjoaa erittäin sileän pinnan metallointia varten. Heijastimen pohjamaalimarkkinat ovat nyt käytännössä 100-prosenttisesti UV-kovetettuja. Pääasialliset syyt käyttöönotolle ovat olleet parantunut tuottavuus, pieni prosessijalanjälki ja erinomaiset pinnoitteen suorituskykyominaisuudet.
Vaikka käytetyt pinnoitteet kovetetaan UV-valolla, ne sisältävät liuotinta. Suurin osa ylimääräisestä ruiskutussumutteesta kuitenkin kerätään talteen ja kierrätetään takaisin prosessiin, jolloin saavutetaan lähes 100 %:n siirtotehokkuus. Tulevan kehityksen tavoitteena on nostaa kiintoainepitoisuus 100 %:iin ja poistaa hapettimen tarve.
Ulkopuoliset muoviosat
Yksi vähemmän tunnetuista sovelluksista on UV-kovettuvan kirkaslakan käyttö värillisissä korin sivulistoissa. Alun perin tämä pinnoite kehitettiin vähentämään vinyylisten korin sivulistojen kellastumista ulkotiloissa. Pinnoitteen piti olla erittäin kestävä ja joustava, jotta se säilyttäisi tarttuvuutensa ilman halkeilua listaan osuvien esineiden aiheuttamien vaurioiden vuoksi. UV-pinnoitteiden käytön ajureita tässä sovelluksessa ovat kovettumisen nopeus (pieni prosessijalanjälki) ja erinomaiset suorituskykyominaisuudet.
SMC-koripaneelit
Levymuovausmassa (SMC) on komposiittimateriaali, jota on käytetty teräksen vaihtoehtona yli 30 vuoden ajan. SMC koostuu lasikuidulla täytetystä polyesterihartsista, joka on valettu levyiksi. Nämä levyt asetetaan sitten puristusmuottiin ja muovataan koripaneeleiksi. SMC voidaan valita, koska se alentaa työkalukustannuksia pienissä tuotantoerissä, vähentää painoa, tarjoaa lommo- ja korroosionkestävyyttä sekä antaa enemmän liikkumavaraa muotoilijoille. Yksi SMC:n käytön haasteista on kuitenkin osan viimeistely kokoonpanotehtaalla. SMC on huokoinen alusta. Kun ajoneuvossa oleva koripaneeli kulkee kirkaslakkauunin läpi, voi syntyä maalivirhe, joka tunnetaan nimellä "huokoisuuspop". Tämä vaatii ainakin paikkakorjauksen tai, jos "popahduksia" on tarpeeksi, koko korin uudelleenmaalauksen.
Kolme vuotta sitten BASF Coatings kaupallisti UV/lämpöhybriditiivisteen poistaakseen tämän vian. Hybridikovetuksen käytön syy on, että ruiskutettava maali kovettuu ei-kriittisillä pinnoilla. Keskeinen vaihe "huokoisuuspomppien" poistamiseksi on altistaminen UV-energialle, mikä lisää merkittävästi paljaan pinnoitteen ristisidostiheyttä kriittisillä pinnoilla. Vaikka tiiviste ei saisikaan vähimmäismäärää UV-energiaa, pinnoite täyttää silti kaikki muut suorituskykyvaatimukset.
Kaksoiskovettumisteknologian käyttö tässä tapauksessa tarjoaa uusia pinnoitteen ominaisuuksia hyödyntämällä UV-kovettumista ja samalla parantaa pinnoitteen turvallisuutta arvokkaissa sovelluksissa. Tämä sovellus ei ainoastaan osoita, miten UV-teknologia voi tarjota ainutlaatuisia pinnoitteen ominaisuuksia, vaan se myös osoittaa, että UV-kovetettu pinnoitejärjestelmä on käyttökelpoinen arvokkaiden, suuria määriä valmistettujen, suurten ja monimutkaisten autonosien kanssa. Tätä pinnoitetta on käytetty noin miljoonassa koripaneelissa.
OEM-kirkaslakka
UV-teknologian markkinasegmentti, jolla on luultavasti näkyvin ominaisuus, on autojen ulkopaneelien luokan A pinnoitteet. Ford Motor Company esitteli UV-teknologiaa prototyyppiajoneuvossa, Concept U -autossa, Pohjois-Amerikan kansainvälisessä autonäyttelyssä vuonna 2003. Esitelty pinnoiteteknologia oli Akzo Nobel Coatingsin kehittämä ja toimittama UV-kovetettu kirkaslakka. Tämä pinnoite levitettiin ja kovetettiin yksittäisten, eri materiaaleista valmistettujen koripaneelien päälle.
Surcarissa, joka toinen vuosi Ranskassa järjestettävässä maailmanlaajuisessa autopinnoitteiden konferenssissa, sekä DuPont Performance Coatings että BASF pitivät esityksiä UV-kovetusteknologiasta autolakoissa vuosina 2001 ja 2003. Tämän kehitystyön tavoitteena on parantaa maalipintojen ensisijaista asiakastyytyväisyyttä – naarmuuntumisen ja kulumisen kestävyyttä. Molemmat yritykset ovat kehittäneet hybridikovettumispinnoitteita (UV- ja lämpöpinnoitteita). Hybriditeknologian tavoittelun tarkoituksena on minimoida UV-kovetusjärjestelmän monimutkaisuus ja samalla saavuttaa tavoitellut suorituskykyominaisuudet.
Sekä DuPont että BASF ovat asentaneet pilottilinjoja laitoksiinsa. DuPontin Wuppertalin linjalla voidaan kovettaa kokonaisia kappaleita. Pinnoitusyritysten on osoitettava paitsi hyvä pinnoituskyky, myös maalauslinjaratkaisu. Yksi muu DuPontin mainitsemista UV/lämpökovettamisen eduista on se, että kirkaslakkaosuuden pituutta viimeistelylinjalla voidaan lyhentää 50 % yksinkertaisesti lyhentämällä lämpöuunin pituutta.
Suunnittelun puolelta Dürr System GmbH piti esityksen UV-kovetustekniikan kokoonpanotehtaan konseptista. Yksi näiden konseptien keskeisistä muuttujista oli UV-kovetusprosessin sijainti viimeistelylinjalla. Suunniteltuihin ratkaisuihin kuului UV-lamppujen sijoittaminen lämpöuunin eteen, sisään tai jälkeen. Dürrin mielestä useimmille nykyisille kehitteillä oleville formulaatioille on olemassa suunnitteluratkaisuja. Fusion UV Systems esitteli myös uuden työkalun – tietokonesimulaation autonkorien UV-kovetusprosessista. Tämä kehitystyö tehtiin UV-kovetusteknologian käyttöönoton tukemiseksi ja nopeuttamiseksi kokoonpanotehtaissa.
Muut sovellukset
Autojen sisätilojen muovipinnoitteiden, kevytmetallivanteiden ja pyöränkapseleiden pinnoitteiden, suurten värillisten osien kirkaslakkojen ja moottoritilan osien kehitystyö jatkuu. UV-prosessia pidetään edelleen vakaana kovettumisalustana. Ainoa todellinen muutos on se, että UV-pinnoitteita käytetään yhä monimutkaisempien ja arvokkaampien osien valmistuksessa. Prosessin vakaus ja pitkän aikavälin elinkelpoisuus on osoitettu eteenpäin suuntautuvassa valonheitinsovelluksessa. Se alkoi yli 20 vuotta sitten ja on nyt alan standardi.
Vaikka UV-teknologialla on joidenkin mielestä "hieno" ominaisuus, teollisuus haluaa tällä teknologialla tarjota parhaat ratkaisut viimeistelijöiden ongelmiin. Kukaan ei käytä teknologiaa teknologian itsensä vuoksi. Sen on tuotettava arvoa. Arvo voi tulla parantuneena tuottavuutena, joka liittyy kovettumisnopeuteen. Tai se voi tulla parantuneista tai uusista ominaisuuksista, joita ei ole pystytty saavuttamaan nykyisillä teknologioilla. Se voi tulla korkeammasta ensimmäisellä kerralla saavutettavasta laadusta, koska pinnoite on alttiina likaantumiselle lyhyemmän aikaa. Se voi tarjota keinon vähentää tai poistaa VOC-yhdisteitä laitoksessasi. Teknologia voi tuottaa arvoa. UV-teollisuuden ja viimeistelijöiden on jatkettava yhteistyötä kehittääkseen ratkaisuja, jotka parantavat viimeistelijän tulosta.
Julkaisun aika: 14.3.2023
