UV-teknologi anses af mange for at være den "up-and-coming"-teknologi til hærdning af industrielle belægninger. Selvom det kan være nyt for mange i industri- og bilindustrien, har det eksisteret i mere end tre årtier i andre industrier...
UV-teknologi anses af mange for at være den "up-and-coming"-teknologi til hærdning af industrielle belægninger. Selvom det kan være nyt for mange i industri- og bilindustrien, har det eksisteret i mere end tre årtier i andre industrier. Folk går på UV-belagte vinylgulve hver dag, og mange af os har dem i vores hjem. UV-hærdningsteknologi spiller også en stor rolle i forbrugerelektronikindustrien. For eksempel, i tilfælde af mobiltelefoner, bruges UV-teknologi til belægning af plastikhuse, belægninger til beskyttelse af intern elektronik, UV-klæbende komponenter og endda i produktionen af farveskærme, der findes på nogle telefoner. Tilsvarende bruger den optiske fiber- og DVD/CD-industri udelukkende UV-belægninger og klæbemidler og ville ikke eksistere, som vi kender dem i dag, hvis ikke UV-teknologien havde muliggjort deres udvikling.
Så hvad er UV-hærdning? Enkelt sagt er det en proces til at tværbinde (hærde) belægninger ved en kemisk proces, der initieres og understøttes af UV-energi. På mindre end et minut omdannes belægningen fra en væske til et fast stof. Der er grundlæggende forskelle i nogle af råmaterialerne og funktionaliteten på harpikserne i belægningen, men disse er gennemsigtige for belægningsbrugeren.
Konventionelt påføringsudstyr såsom luftforstøvede sprøjtepistoler, HVLP, roterende klokker, flowbelægning, rullebelægning og andet udstyr påfører UV-belægninger. Men i stedet for at gå ind i en termisk ovn efter påføring af belægning og opløsningsmiddel, hærdes belægningen med UV-energi genereret af UV-lampesystemer organiseret på en måde, der belyser belægningen med den minimale mængde energi, der kræves for at opnå hærdning.
Virksomheder og industrier, der udnytter UV-teknologiens egenskaber, har leveret ekstraordinær værdi ved at levere overlegen produktionseffektivitet og et overlegent slutprodukt, samtidig med at fortjenesten forbedres.
Udnyttelse af UV's egenskaber
Hvad er de vigtigste egenskaber, der kan udnyttes? For det første, som tidligere nævnt, er hærdning meget hurtig og kan udføres ved stuetemperatur. Dette muliggør effektiv hærdning af varmefølsomme underlag, og alle belægninger kan hærdes meget hurtigt. UV-hærdning er en nøgle til produktivitet, hvis begrænsningen (flaskehalsen) i din proces er en lang hærdetid. Også hastigheden tillader en proces med et meget mindre fodaftryk. Til sammenligning kræver en konventionel belægning, der kræver en 30-minutters bagning ved en linjehastighed på 15 fpm, 450 ft transportbånd i ovnen, mens en UV-hærdet belægning måske kun kræver 25 ft (eller mindre) transportbånd.
UV-tværbindingsreaktionen kan resultere i en belægning med meget overlegen fysisk holdbarhed. Selvom belægninger kan formuleres til at være hårde til applikationer som gulvbelægning, kan de også laves til at være meget fleksible. Begge typer belægninger, hårde og fleksible, bruges i bilindustrien.
Disse egenskaber er drivkraften bag den fortsatte udvikling og indtrængning af UV-teknologi til bilbelægninger. Selvfølgelig er der udfordringer forbundet med UV-hærdning af industrielle belægninger. Den primære bekymring for procesejeren er evnen til at udsætte alle områder af komplekse dele for UV-energi. Hele overfladen af belægningen skal udsættes for den minimale UV-energi, der kræves for at hærde belægningen. Dette kræver en omhyggelig analyse af delen, reoler af dele og arrangementet af lamper for at eliminere skyggeområder. Der er dog sket betydelige forbedringer i lamper, råmaterialer og formulerede produkter, der overvinder de fleste af disse begrænsninger.
Forlæns belysning til biler
Den specifikke bilapplikation, hvor UV er blevet standardteknologien, er inden for automotive fremadbelysningsindustrien, hvor UV-belægninger har været brugt i mere end 15 år og nu råder over 80% af markedet. Forlygter er sammensat af to primære komponenter, der skal belægges - polycarbonatlinsen og reflektorhuset. Linsen kræver en meget hård, ridsefast belægning for at beskytte polycarbonatet mod elementerne og fysisk misbrug. Reflektorhuset har en UV basecoat (primer), der forsegler underlaget og giver en ultraglat overflade til metallisering. Markedet for reflektorbaselak er nu i det væsentlige 100 % UV-hærdet. De primære årsager til adoption har været forbedret produktivitet, lille procesfodaftryk og overlegne belægningsegenskaber.
Selvom de anvendte belægninger er UV-hærdet, indeholder de opløsningsmiddel. Det meste af oversprayet bliver dog genvundet og genbrugt tilbage i processen, hvilket opnår tæt på 100 % overførselseffektivitet. Fokus for fremtidig udvikling er at øge tørstofindholdet til 100% og eliminere behovet for et oxidationsmiddel.
Udvendige plastdele
En af de mindre kendte anvendelser er anvendelsen af en UV-hærdelig klarlak over formstøbte kropssidelister. Oprindeligt blev denne belægning udviklet for at mindske gulfarvningen ved udvendig eksponering af sidelister af vinylkroppe. Belægningen skulle være meget sej og fleksibel for at bevare vedhæftningen uden at revne fra genstande, der ramte formen. Drivkraften for brugen af UV-belægninger i denne applikation er hærdningshastigheden (lille procesfodaftryk) og overlegne ydeevneegenskaber.
SMC kropspaneler
Sheet molding compound (SMC) er et kompositmateriale, der har været brugt som et alternativ til stål i mere end 30 år. SMC består af en glasfiberfyldt polyesterharpiks, der er støbt til plader. Disse plader placeres derefter i en kompressionsform og formes til kropspaneler. SMC kan vælges, fordi det sænker værktøjsomkostningerne til små produktionsserier, reducerer vægten, giver buler og korrosionsbestandighed og giver større spillerum til stylister. En af udfordringerne ved at bruge SMC er dog færdiggørelsen af delen i samlefabrikken. SMC er et porøst substrat. Når karrosseripanelet, nu på et køretøj, går gennem klarlaklakovnen, kan der opstå en malingsfejl kendt som "porøsitetspop". Dette vil i det mindste kræve en pletreparation, eller hvis der er nok "pops", en fuld genmaling af kropsskallen.
For tre år siden, i et forsøg på at eliminere denne defekt, kommercialiserede BASF Coatings en UV/termisk hybridforsegler. Grunden til at bruge en hybridkur er, at oversprayet vil blive hærdet på ikke-kritiske overflader. Nøgletrinet til at eliminere "porøsitetspop" er eksponeringen for UV-energi, hvilket markant øger tværbindingstætheden af den eksponerede belægning på de kritiske overflader. Hvis forsegleren ikke modtager den minimale UV-energi, opfylder belægningen stadig alle andre ydeevnekrav.
Brugen af dobbelthærdningsteknologi i dette tilfælde giver nye belægningsegenskaber ved at bruge UV-hærdning, samtidig med at det giver en sikkerhedsfaktor for belægningen i en høj værdianvendelse. Denne applikation demonstrerer ikke kun, hvordan UV-teknologi kan give unikke belægningsegenskaber, den viser også, at et UV-hærdet belægningssystem er levedygtigt på højværdi, højvolumen, store og komplekse autodele. Denne belægning er blevet brugt på cirka en million kropspaneler.
OEM klarlak
UV-teknologi markedssegmentet med den højeste synlighed er formentlig automotive udvendige karrosseripaneler Klasse A belægninger. Ford Motor Company udstillede UV-teknologi på en prototypebil, Concept U-bilen, på den nordamerikanske internationale biludstilling i 2003. Den viste coatingteknologi var en UV-hærdet klarlak, formuleret og leveret af Akzo Nobel Coatings. Denne belægning blev påført og hærdet over individuelle kropspaneler lavet af forskellige materialer.
På Surcar, den førende globale konference om overtræk til biler, der afholdes hvert andet år i Frankrig, holdt både DuPont Performance Coatings og BASF præsentationer i 2001 og 2003 om UV-hærdende teknologi til klarlakker til biler. Drivkraften bag denne udvikling er at forbedre et primært kundetilfredshedsproblem for maling – ridse- og brudbestandighed. Begge virksomheder har udviklet hybrid-hærdende (UV & termiske) belægninger. Formålet med at forfølge hybridteknologien er at minimere UV-hærdningssystemets kompleksitet, samtidig med at målegenskaberne opnås.
Både DuPont og BASF har installeret pilotlinjer på deres faciliteter. DuPont-linjen i Wuppertal har evnen til at helbrede hele kroppe. Ikke alene skal coatingvirksomhederne udvise god coatingydelse, de skal også demonstrere en malingslinjeløsning. En af de andre fordele ved UV/termisk hærdning nævnt af DuPont er, at længden af klarlakdelen af finishlinjen kan reduceres med 50 % blot ved at reducere længden af den termiske ovn.
Fra ingeniørsiden holdt Dürr System GmbH et oplæg om et montagefabrikskoncept til UV-hærdning. En af nøglevariablerne i disse koncepter var placeringen af UV-hærdningsprocessen i mållinjen. Konstruerede løsninger omfattede placering af UV-lamper før, inde i eller efter den termiske ovn. Dürr mener, at der findes tekniske løsninger til de fleste procesmuligheder, der involverer nuværende formuleringer under udvikling. Fusion UV Systems præsenterede også et nyt værktøj - en computersimulering af UV-hærdningsprocessen for bilkarosserier. Denne udvikling blev foretaget for at understøtte og fremskynde anvendelsen af UV-hærdningsteknologi i samlefabrikker.
Andre applikationer
Udviklingsarbejdet fortsætter for plastbelægninger, der anvendes til bilinteriør, belægninger til alufælge og hjulkapsler, klarlakker over store støbte-i-farvede dele og til dele under motorhjelmen. UV-processen bliver fortsat valideret som en stabil hærdningsplatform. Det eneste, der virkelig ændrer sig, er, at UV-belægninger bevæger sig op til mere komplekse dele af højere værdi. Processens stabilitet og langsigtede levedygtighed er blevet demonstreret med den fremadrettede belysningsapplikation. Det startede for over 20 år siden og er nu industristandarden.
Selvom UV-teknologi har, hvad nogle betragter som en "fed" faktor, er det, industrien ønsker at gøre med denne teknologi, at levere de bedste løsninger på slagtesvines problemer. Ingen bruger en teknologi for teknologiens skyld. Det skal levere værdi. Værdien kan komme i form af forbedret produktivitet relateret til kurens hastighed. Eller det kan komme fra forbedrede eller nye egenskaber, som man ikke har kunnet opnå med de nuværende teknologier. Det kan komme fra højere førstegangskvalitet, fordi belægningen er åben for snavs i kortere tid. Det kan være et middel til at reducere eller eliminere VOC på dit anlæg. Teknologien kan levere værdi. UV-industrien og slagtesvin skal fortsætte med at arbejde sammen om at lave løsninger, der forbedrer slagtesvinens bundlinje.
Post tid: Mar-14-2023
