Lawrence (Larry) Van Iseghem on Van Technologies, Inc:n toimitusjohtaja.
Teollisuusasiakkaiden kanssa kansainvälisesti tekemämme liiketoiminnan aikana olemme vastanneet uskomattoman moneen UV-kovettuviin pinnoitteisiin liittyvään kysymykseen ja tarjonneet monia ratkaisuja. Seuraavassa on joitakin yleisimpiä kysymyksiä, ja niihin liittyvät vastaukset voivat tarjota hyödyllistä tietoa.
1. Mitä ovat UV-kovettuvat pinnoitteet?
Puun viimeistelyteollisuudessa on olemassa kolme päätyyppiä UV-kovettuvia pinnoitteita.
100 % aktiiviset (joskus kutsutaan myös 100 % kiintoainepitoisiksi) UV-kovettuvat pinnoitteet ovat nestemäisiä kemiallisia koostumuksia, jotka eivät sisällä liuotinta tai vettä. Levityksen jälkeen pinnoite altistetaan välittömästi UV-energialle ilman, että sitä tarvitsee kuivua tai haihduttaa ennen kovettumista. Levitetty pinnoitekoostumus reagoi muodostaen kiinteän pintakerroksen reaktiivisen prosessin kautta, jota kuvataan ja kutsutaan asianmukaisesti fotopolymeroinniksi. Koska haihdutusta ei tarvita ennen kovettumista, levitys- ja kovetusprosessi ovat huomattavan tehokkaita ja kustannustehokkaita.
Vesiohenteiset tai liuotinohenteiset UV-kovettuvat hybridipinnoitteet sisältävät luonnollisesti joko vettä tai liuotinta aktiivisen (tai kiinteän) aineen pitoisuuden vähentämiseksi. Tämä kiinteän aineen pitoisuuden vähentäminen helpottaa levitetyn märän kalvon paksuuden ja/tai pinnoitteen viskositeetin hallintaa. Käytössä näitä UV-pinnoitteita levitetään puupinnoille useilla eri menetelmillä, ja ne on kuivattava kokonaan ennen UV-kovetusta.
UV-kovettuvat jauhemaalit ovat myös 100 % kiinteitä koostumuksia, ja ne levitetään tyypillisesti johtaville alustoille sähköstaattisen vetovoiman avulla. Levityksen jälkeen alusta kuumennetaan jauheen sulattamiseksi, jolloin jauhe valuu ulos muodostaen pintakalvon. Päällystetty alusta voidaan sitten välittömästi altistaa UV-energialle kovettumisen helpottamiseksi. Tuloksena oleva pintakalvo ei ole enää lämmönmuovautuva tai herkkä.
Näistä UV-kovettuvista pinnoitteista on saatavilla muunnelmia, joissa on toissijainen kovettumismekanismi (lämmöllä aktivoituva, kosteuden vaikutuksesta reagoiva jne.), joka voi kovettaa pinta-alueita, jotka eivät altistu UV-energialle. Näitä pinnoitteita kutsutaan yleisesti kaksoiskovettuviksi pinnoitteiksi.
Käytetystä UV-kovettuvasta pinnoitteesta riippumatta lopullinen pintakäsittely tai kerros tarjoaa poikkeuksellisen laadun, kestävyyden ja vastustuskyvyn.
2. Kuinka hyvin UV-kovettuvat pinnoitteet tarttuvat eri puulajeihin, mukaan lukien öljyiset puulajit?
UV-kovettuvilla pinnoitteilla on erinomainen tarttuvuus useimpiin puulajeihin. On tärkeää varmistaa, että kovettumisolosuhteet ovat riittävät läpikotaisin ja että pinnoite tarttuu alustaan asianmukaisesti.
Tietyt puulajit ovat luonnostaan erittäin öljyisiä ja saattavat vaatia tarttumista parantavan pohjamaalin eli "tiecoatin" levittämisen. Van Technologies on tehnyt huomattavaa tutkimus- ja kehitystyötä UV-kovettuvien pinnoitteiden tarttuvuudesta näihin puulajeihin. Viimeaikaisiin kehitysaskeliin kuuluu yksi UV-kovettuva tiiviste, joka estää öljyjä, mahlaa ja pihkaa häiritsemästä UV-kovettuvan pintamaalin tarttumista.
Vaihtoehtoisesti puupinnalla oleva öljy voidaan poistaa juuri ennen pinnoitteen levittämistä pyyhkimällä se asetonilla tai muulla sopivalla liuottimella. Nukkaamaton, imukykyinen liina kostutetaan ensin liuottimella ja pyyhitään sitten puun pinta. Pinnan annetaan kuivua, minkä jälkeen voidaan levittää UV-kovettuva pinnoite. Pinnan öljyn ja muiden epäpuhtauksien poistaminen edistää levitetyn pinnoitteen tarttumista puupintaan.
3. Minkä tyyppiset tahrat sopivat yhteen UV-pinnoitteiden kanssa?
Kaikki tässä kuvatut petsit voidaan tehokkaasti tiivistää ja päällystää 100 % UV-kovettuvilla, liuotinvähennetyillä UV-kovettuvilla, vesiohenteisilla UV-kovettuvilla tai UV-kovettuvilla jauhejärjestelmillä. Siksi on olemassa useita käyttökelpoisia yhdistelmiä, jotka tekevät useimmista markkinoilla olevista petseistä sopivia mille tahansa UV-kovettuvalle pinnoitteelle. On kuitenkin tiettyjä huomioitavia seikkoja, jotka varmistavat yhteensopivuuden laadukkaan puupinnan saavuttamiseksi.
Vesiohenteiset tahrat ja vesiohenteiset UV-kovettuvat tahrat:Kun vesiohenteisten petsien päälle levitetään joko 100 % UV-kovettuvia, liuotinvähennyskykyisiä tai UV-kovettuvia jauhemaalia/pintamaaleja, on tärkeää, että petsi on täysin kuiva, jotta vältytään pinnoitteen tasaisuusvirheiltä, kuten appelsiininkuori-, kalansilmä-, kraatterointi- ja lätäkkömäisyydeltä. Tällaisia virheitä esiintyy levitettyjen pinnoitteiden alhaisen pintajännityksen vuoksi suhteessa levitetyn petsin korkeaan jäännösvesipintajännitykseen.
Vesiohenteisen UV-kovettuvan pinnoitteen levittäminen on kuitenkin yleensä armollisempaa. Levitetty petsi voi kostua ilman haitallisia vaikutuksia käytettäessä tiettyjä vesiohenteisia UV-kovettuvia tiivisteitä/pintamaaleja. Petsin levityksestä jäänyt kosteus tai vesi diffundoituu helposti levitetyn vesiohenteisen UV-tiivisteen/pintamaalin läpi kuivumisprosessin aikana. On kuitenkin erittäin suositeltavaa testata kaikki petsin ja tiivisteen/pintamaalin yhdistelmät edustavalla koekappaleella ennen kuin sitoudutaan itse viimeisteltävään pintaan.
Öljypohjaiset ja liuotinohenteiset tahrat:Vaikka on olemassa järjestelmä, jota voidaan käyttää riittämättömästi kuivuneille öljypohjaisille tai liuotinohenteisille tahroille, on yleensä tarpeen ja erittäin suositeltavaa kuivata nämä tahrat kokonaan ennen minkään tiivisteen/pintamaalin levittämistä. Tämän tyyppiset hitaasti kuivuvat tahrat voivat kestää jopa 24–48 tuntia (tai kauemmin) saavuttaakseen täyden kuivumisen. Jälleen kerran on suositeltavaa testata järjestelmä edustavalla puupinnalla.
100 % UV-kovettuvia tahroja:Yleisesti ottaen 100 % UV-kovettuvilla pinnoitteilla on korkea kemikaalien ja veden kestävyys täysin kovettuneina. Tämä kestävyys vaikeuttaa myöhemmin levitettävien pinnoitteiden tarttumista hyvin, ellei alla olevaa UV-kovetettua pintaa hiota riittävästi mekaanisen tarttumisen mahdollistamiseksi. Vaikka tarjolla on 100 % UV-kovettuvia petsejä, jotka on suunniteltu kestämään myöhemmin levitettäviä pinnoitteita, useimmat 100 % UV-kovettuvat petsit on hiottava tai kovetettava osittain (ns. "B"-vaihe tai kohoumakovettuminen) välikerroksen tarttumisen edistämiseksi. "B"-vaihe johtaa petsauskerrokseen jääneisiin reaktiivisiin kohtiin, jotka reagoivat levitetyn UV-kovettuvan pinnoitteen kanssa sen kovettuessa täysin. "B"-vaihe mahdollistaa myös lievän hiomisen petsauslevityksestä mahdollisesti aiheutuvan rakeiden kohoamisen poistamiseksi tai leikkaamiseksi. Tasainen tiiviste tai pintamaalin levitys johtaa erinomaiseen välikerroksen tarttumiseen.
Toinen huolenaihe täysin UV-kovettuvien petsien kanssa liittyy tummempiin väreihin. Voimakkaasti pigmentoidut petsit (ja pigmentoidut pinnoitteet yleensä) toimivat paremmin käytettäessä UV-lamppuja, jotka tuottavat energiaa lähempänä näkyvän valon spektriä. Perinteiset galliumilla seostetut UV-lamput yhdessä tavallisten elohopealamppujen kanssa ovat erinomainen valinta. 395 nm:n ja/tai 405 nm:n aallonpituuksilla toimivat UV-LED-lamput toimivat paremmin pigmentoitujen järjestelmien kanssa verrattuna 365 nm:n ja 385 nm:n matriiseihin. Lisäksi UV-lamppujärjestelmät, jotka tuottavat suuremman UV-tehon (mW/cm2) ja energiatiheys (mJ/cm2) edistävät parempaa kovettumista levitetyn petsaus- tai pigmentoidun pinnoitekerroksen kautta.
Lopuksi, kuten muidenkin edellä mainittujen petsausjärjestelmien kanssa, testaus on suositeltavaa ennen työskentelyä varsinaisella petsattavalla ja viimeisteltävällä pinnalla. Varmista ennen kovettumista!
4. Mikä on 100 % UV-pinnoitteiden suurin/pienin kalvonpaksuus?
UV-kovettuvat jauhemaalit ovat teknisesti 100 % UV-kovettuvia pinnoitteita, ja niiden levityspaksuutta rajoittavat sähköstaattiset vetovoimat, jotka sitovat jauheen viimeisteltävään pintaan. On parasta kysyä neuvoa UV-jauhemaalin valmistajalta.
Nestemäisten 100 % UV-kovettuvien pinnoitteiden osalta levitetty märkäkalvonpaksuus johtaa suunnilleen samaan kuivakalvonpaksuuteen UV-kovettumisen jälkeen. Jonkin verran kutistumista on väistämätöntä, mutta yleensä sillä on vain vähän merkitystä. On kuitenkin olemassa erittäin teknisiä sovelluksia, joissa kalvonpaksuuden toleranssit ovat erittäin tiukat tai kapeat. Näissä olosuhteissa voidaan suorittaa suora kovettunut kalvonmittaus märän ja kuivan kalvon paksuuden korreloimiseksi.
Lopullinen kovettumispaksuus riippuu UV-kovettuvan pinnoitteen kemiallisesta koostumuksesta ja sen formulaatiosta. Saatavilla on järjestelmiä, jotka on suunniteltu tuottamaan erittäin ohuita kalvoja, joiden paksuus on 0,2–0,5 mil (5–15 μm), ja muita, jotka voivat saavuttaa yli 0,5 tuuman (12 mm) paksuuden. Tyypillisesti UV-kovettuvat pinnoitteet, joilla on korkea ristisilloitustiheys, kuten jotkut uretaaniakrylaattiformulaatiot, eivät pysty saavuttamaan suurta kalvonpaksuutta yhdellä levitetyllä kerroksella. Kutistumisaste kovettumisen aikana aiheuttaa paksun pinnoitteen voimakasta halkeilua. Korkea kerros- tai viimeistelypaksuus voidaan silti saavuttaa käyttämällä UV-kovettuvia pinnoitteita, joilla on korkea ristisilloitustiheys, levittämällä useita ohuita kerroksia ja joko hiomalla ja/tai "B"-vaiheella jokaisen kerroksen välillä kerrosten välisen tarttumisen edistämiseksi.
Useimpien UV-kovettuvien pinnoitteiden reaktiivista kovettumismekanismia kutsutaan "vapaiden radikaalien initioimaksi". Tämä reaktiivinen kovettumismekanismi on altis ilman hapelle, joka hidastaa tai estää kovettumisen nopeutta. Tätä hidastumista kutsutaan usein hapen inhibitiomekanismiksi, ja se on tärkeintä pyrittäessä saavuttamaan erittäin ohuita kalvopaksuuksia. Ohuissa kalvoissa pinta-ala suhteessa levitetyn pinnoitteen kokonaistilavuuteen on suhteellisen suuri verrattuna paksuihin kalvopaksuuksiin. Siksi ohuet kalvot ovat paljon alttiimpia hapen inhibitiolle ja kovettuvat hyvin hitaasti. Usein pinnan kovettuminen jää riittämättömästi ja siinä on öljymäinen/rasvainen tuntu. Hapen inhibitiomekanismin torjumiseksi pinnan yli voidaan johtaa kovettumisen aikana inerttejä kaasuja, kuten typpeä ja hiilidioksidia, hapen poistamiseksi, mikä mahdollistaa täydellisen ja nopean kovettumisen.
5. Kuinka kirkas kirkas UV-pinnoite on?
100 % UV-kovettuvilla pinnoitteilla on erinomainen kirkkaus ja ne kilpailevat alan parhaiden kirkaslakkojen kanssa. Lisäksi puulle levitettynä ne tuovat esiin maksimaalisen kauneuden ja syvyyden kuvassa. Erityisen kiinnostavia ovat erilaiset alifaattiset uretaaniakrylaattijärjestelmät, jotka ovat huomattavan kirkkaita ja värittömiä levitettyinä monenlaisille pinnoille, mukaan lukien puu. Lisäksi alifaattiset polyuretaaniakrylaattipinnoitteet ovat erittäin stabiileja ja kestävät värjäytymistä iän myötä. On tärkeää huomata, että matalakiiltoiset pinnoitteet sirottavat valoa paljon enemmän kuin kiiltävät pinnoitteet ja ovat siten heikompia. Verrattuna muihin pinnoitekemikaaleihin 100 % UV-kovettuvat pinnoitteet ovat kuitenkin yhtä hyviä, elleivät jopa parempia.
Tällä hetkellä saatavilla olevat vesiohenteiset UV-kovettuvat pinnoitteet voidaan valmistaa tarjoamaan poikkeuksellista kirkkautta, puun lämpöä ja vastetta, joka kilpailee parhaiden perinteisten pintakäsittelyjärjestelmien kanssa. Markkinoilla nykyään saatavilla olevien UV-kovettuvien pinnoitteiden kirkkaus, kiilto, puun vaste ja muut toiminnalliset ominaisuudet ovat erinomaisia, kun ne hankitaan laadukkailta valmistajilta.
6. Onko olemassa värillisiä tai pigmentoituja UV-kovettuvia pinnoitteita?
Kyllä, värillisiä tai pigmentoituja pinnoitteita on helposti saatavilla kaikenlaisissa UV-kovettuvissa pinnoitteissa, mutta optimaalisten tulosten saavuttamiseksi on otettava huomioon tiettyjä tekijöitä. Ensimmäinen ja tärkein tekijä on se, että tietyt värit häiritsevät UV-energian kykyä läpäistä tai tunkeutua levitettyyn UV-kovettuvaan pinnoitteeseen. Sähkömagneettinen spektri on esitetty kuvassa 1, ja siitä voidaan nähdä, että näkyvän valon spektri on välittömästi UV-spektrin vieressä. Spektri on jatkumo ilman selkeitä rajaviivoja (aallonpituuksia). Siksi yksi alue sulautuu vähitellen viereiseen alueeseen. Näkyvän valon alueen osalta on joitakin tieteellisiä väitteitä, että se ulottuu 400 nm:stä 780 nm:iin, kun taas toisten väitteiden mukaan se ulottuu 350 nm:stä 800 nm:iin. Tässä keskustelussa on tärkeää vain ymmärtää, että tietyt värit voivat tehokkaasti estää tiettyjen UV- tai säteilyn aallonpituuksien läpäisyn.
Koska keskitytään UV-aallonpituuteen eli säteilyalueeseen, tutkitaanpa kyseistä aluetta tarkemmin. Kuva 2 näyttää näkyvän valon aallonpituuden ja sitä tehokkaasti estävän värin välisen suhteen. On myös tärkeää tietää, että väriaineet tyypillisesti kattavat useiden aallonpituuksien alueen, joten punainen väriaine voi kattaa huomattavan alueen, jolloin se voi osittain absorboitua UVA-alueelle. Siksi eniten huolta aiheuttavat värit kattavat keltaisen, oranssin ja punaisen alueen, ja nämä värit voivat häiritä tehokasta kovettumista.
Väriaineet eivät ainoastaan häiritse UV-kovettumista, vaan ne ovat myös otettava huomioon käytettäessä valkoisia pigmenttisiä pinnoitteita, kuten UV-kovettuvia pohjamaaleja ja pintamaaleja. Tarkastellaan valkoisen titaanidioksidin (TiO2) absorbanssispektriä, kuten kuvassa 3 on esitetty. TiO2:lla on erittäin voimakas absorbanssi koko UV-alueella, ja silti valkoiset, UV-kovettuvat pinnoitteet kovettuvat tehokkaasti. Miten? Vastaus piilee pinnoitteen kehittäjän ja valmistajan huolellisessa formuloinnissa yhdessä oikeiden UV-lamppujen käytön kanssa kovettumista varten. Yleisesti käytössä olevat, perinteiset UV-lamput lähettävät energiaa, kuten kuvassa 4 on esitetty.
Jokainen kuvattu lamppu perustuu elohopeaan, mutta seostamalla elohopeaa toisella metallisella alkuaineella emissio voi siirtyä muille aallonpituusalueille. TiO2-pohjaisten, valkoisten, UV-kovettuvien pinnoitteiden tapauksessa standardin elohopealampun tuottama energia estyy tehokkaasti. Jotkut tuotetut korkeammat aallonpituudet voivat kovettaa, mutta täydelliseen kovettumiseen tarvittava aika ei välttämättä ole käytännöllinen. Seostamalla elohopealamppu galliumilla saadaan kuitenkin runsaasti energiaa, joka on hyödyllinen alueella, jota TiO2 ei tehokkaasti estä. Käyttämällä molempien lampputyyppien yhdistelmää voidaan saavuttaa sekä läpikotaisin tapahtuva (galliumilla seostettu) että pintakovetus (standardielohopea) (kuva 5).
Lopuksi, värilliset tai pigmentoidut UV-kovettuvat pinnoitteet on valmistettava käyttämällä optimaalisia fotoinitiaattoreita, jotta UV-energia – lamppujen tuottama näkyvän valon aallonpituusalue – hyödynnetään oikein tehokkaan kovettumisen takaamiseksi.
Muita kysymyksiä?
Jos sinulla on kysyttävää, älä epäröi kysyä yrityksen nykyiseltä tai tulevalta pinnoitteiden, laitteiden ja prosessinohjausjärjestelmien toimittajalta. Saatavilla on hyviä vastauksia, jotka auttavat tekemään tehokkaita, turvallisia ja kannattavia päätöksiä.
Lawrence (Larry) Van Iseghem on Van Technologies, Inc:n toimitusjohtaja. Van Technologiesilla on yli 30 vuoden kokemus UV-kovettuvista pinnoitteista. Se aloitti tutkimus- ja kehitysyrityksenä, mutta on nopeasti kehittynyt Application Specific Advanced Coatings™ -pinnoitteiden valmistajaksi, joka palvelee teollisuuspinnoituslaitoksia maailmanlaajuisesti. UV-kovettuvat pinnoitteet ovat aina olleet ensisijainen painopiste, yhdessä muiden "vihreiden" pinnoiteteknologioiden kanssa, ja painotus on perinteisten teknologioiden kanssa yhtä hyvä tai parempi suorituskyky. Van Technologies valmistaa GreenLight Coatings™ -tuotemerkin teollisuuspinnoitteita ISO-9001:2015 -sertifioidun laatujärjestelmän mukaisesti. Lisätietoja on osoitteessawww.greenlightcoatings.com.
Julkaisun aika: 22.7.2023
