UV-teknologi betragtes af mange som den "opadgående" 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 brancher ...
UV-teknologi betragtes af mange som den "fremadstormende" teknologi til hærdning af industrielle belægninger. Selvom den måske er ny for mange i industri- og bilindustrien, har den eksisteret i mere end tre årtier i andre brancher. Folk går på UV-belagte vinylgulvprodukter hver dag, og mange af os har dem i vores hjem. UV-hærdningsteknologi spiller også en vigtig rolle i forbrugerelektronikindustrien. For eksempel bruges UV-teknologi i tilfælde af mobiltelefoner til belægning af plastikkabinetter, belægninger til at beskytte intern elektronik, UV-klæbende komponenter og endda i produktionen af de farveskærme, der findes på nogle telefoner. Tilsvarende bruger optisk fiber- og DVD/CD-industrien udelukkende UV-belægninger og -klæbemidler og ville ikke eksistere, som vi kender dem i dag, hvis UV-teknologi ikke havde muliggjort deres udvikling.
Så hvad er UV-hærdning? Kort sagt er det en proces til at tværbinde (hærde) belægninger via en kemisk proces, der initieres og opretholdes 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 af harpikserne i belægningen, men disse er gennemsigtige for brugeren af belægningen.
Konventionelt påføringsudstyr såsom luftforstøvede sprøjtepistoler, HVLP, roterende klokker, flowcoating, valsecoating og andet udstyr påfører UV-belægninger. I stedet for at gå ind i en termisk ovn efter påføring af belægning og solventflash, hærdes belægningen dog med UV-energi genereret af UV-lampesystemer, der er 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 tilbyde overlegen produktionseffektivitet og et bedre slutprodukt, samtidig med at de forbedrer profitten.
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 substrater, og alle belægninger kan hærdes meget hurtigt. UV-hærdning er en nøgle til produktivitet, hvis begrænsningen (flaskehals) i din proces er en lang hærdningstid. Hastigheden muliggør også 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 fod transportbånd i ovnen, mens en UV-hærdet belægning muligvis kun kræver 25 fod (eller mindre) transportbånd.
UV-tværbindingsreaktionen kan resultere i en belægning med langt bedre fysisk holdbarhed. Selvom belægninger kan formuleres til at være hårde til anvendelser såsom gulvbelægning, kan de også gøres meget fleksible. Begge typer belægninger, hårde og fleksible, anvendes i bilindustrien.
Disse egenskaber er drivkraften bag den fortsatte udvikling og udbredelse af UV-teknologi til bilbelægninger. Der er naturligvis 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, opdeling af dele og placering af lamper for at eliminere skyggeområder. Der har dog været betydelige forbedringer i lamper, råmaterialer og formulerede produkter, der overvinder de fleste af disse begrænsninger.
Forlygter til biler
Den specifikke anvendelse i bilindustrien, hvor UV er blevet standardteknologi, er i bilindustrien forlygter, hvor UV-belægninger har været brugt i mere end 15 år og nu udgør 80% af markedet. Forlygter består 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 mishandling. Reflektorhuset har en UV-basecoat (primer), der forsegler substratet og giver en ultraglat overflade til metallisering. Markedet for reflektorbasecoat er nu stort set 100% UV-hærdet. De primære årsager til implementeringen har været forbedret produktivitet, lille procesfodaftryk og overlegne belægningsegenskaber.
Selvom de anvendte belægninger er UV-hærdede, indeholder de opløsningsmiddel. Det meste af oversprøjtningen genvindes dog og genanvendes i processen, hvilket opnår en overførselseffektivitet på tæt på 100%. 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 brugen af en UV-hærdende klarlak på støbte sidelister i samme farve. Oprindeligt blev denne belægning udviklet for at mindske gulfarvningen ved udvendig eksponering af vinyllister på sidelister. Belægningen skulle være meget stærk og fleksibel for at opretholde vedhæftningen uden revner fra genstande, der ramte listen. Drivkræfterne for brugen af UV-belægninger i denne anvendelse er hærdningshastigheden (lille procesfodaftryk) og overlegne ydeevneegenskaber.
SMC karosseripaneler
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 blevet støbt til plader. Disse plader placeres derefter i en kompressionsstøbeform og formes til karrosseripaneler. SMC kan vælges, fordi det sænker værktøjsomkostningerne til små produktionsserier, reducerer vægten, giver bule- og korrosionsbestandighed og giver stylister større spillerum. En af udfordringerne ved at bruge SMC er imidlertid efterbehandlingen af delen i samlefabrikken. SMC er et porøst substrat. Når karrosseripanelet, nu på et køretøj, går gennem klarlakovnen, kan der opstå en lakfejl kendt som et "porøsitetspop". Dette vil kræve mindst en pletreparation, eller hvis der er nok "pops", en fuldstændig omlakering af karrosseriet.
For tre år siden, i et forsøg på at eliminere denne defekt, lancerede BASF Coatings en UV/termisk hybridforsegler. Årsagen til at bruge en hybridhærdning er, at oversprøjtningen hærder på ikke-kritiske overflader. Det vigtigste trin for at eliminere "porøsitetsfejl" er eksponeringen for UV-energi, hvilket øger tværbindingstætheden af den eksponerede belægning på de kritiske overflader betydeligt. 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 udnytte UV-hærdning, samtidig med at der gives en sikkerhedsfaktor for belægningen i en værdifuld applikation. Denne applikation demonstrerer ikke kun, hvordan UV-teknologi kan give unikke belægningsegenskaber, den viser også, at et UV-hærdet belægningssystem er brugbart på store og komplekse bildele af høj værdi, store volumener. Denne belægning er blevet brugt på cirka en million karrosseripaneler.
OEM klarlak
Det markedssegment inden for UV-teknologi med størst synlighed er uden tvivl klasse A-belægninger til udvendige karrosseripaneler. Ford Motor Company udstillede UV-teknologi på en prototypebil, Concept U-bilen, på North American International Auto Show i 2003. Den demonstrerede belægningsteknologi var en UV-hærdet klarlak, formuleret og leveret af Akzo Nobel Coatings. Denne belægning blev påført og hærdet på individuelle karrosseripaneler lavet af forskellige materialer.
På Surcar, den førende globale konference for bilbelægninger, der afholdes hvert andet år i Frankrig, gav 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 lak - ridse- og slidbestandighed. Begge virksomheder har udviklet hybridhærdende (UV og termiske) belægninger. Formålet med at forfølge hybridteknologien er at minimere UV-hærdningssystemets kompleksitet, samtidig med at de ønskede ydeevneegenskaber opnås.
Både DuPont og BASF har installeret pilotlinjer på deres faciliteter. DuPont-linjen i Wuppertal har evnen til at hærde hele karrosserier. Ikke alene skal lakeringsvirksomhederne vise god ydeevne, de skal også demonstrere en løsning til lakeringslinjen. En af de andre fordele ved UV/termisk hærdning, som DuPont nævner, er, at længden af klarlakdelen af finishlinjen kan reduceres med 50 % blot ved at reducere længden af den termiske ovn.
Fra ingeniørsiden gav Dürr System GmbH en præsentation af et samlefabrikskoncept til UV-hærdning. En af nøglevariablerne i disse koncepter var placeringen af UV-hærdningsprocessen i færdiggørelseslinjen. De tekniske 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 de nuværende formuleringer under udvikling. Fusion UV Systems præsenterede også et nyt værktøj - en computersimulering af UV-hærdningsprocessen til bilkarosserier. Denne udvikling blev foretaget for at understøtte og fremskynde implementeringen af UV-hærdningsteknologi i samlefabrikker.
Andre applikationer
Udviklingsarbejdet fortsætter for plastbelægninger, der anvendes på bilinteriør, belægninger til alufælge og hjulkapsler, klarlakker på store støbte dele i samme farve som andre dele og til dele under motorhjelmen. UV-processen valideres fortsat som en stabil hærdningsplatform. Alt, der virkelig ændrer sig, er, at UV-belægninger bevæger sig op til mere komplekse dele med højere værdi. Processens stabilitet og langsigtede levedygtighed er blevet demonstreret med fremadrettet belysning. Det startede for over 20 år siden og er nu industristandarden.
Selvom UV-teknologi har, hvad nogle anser for at være en "cool" faktor, er det, industrien ønsker at gøre med denne teknologi, at levere de bedste løsninger på slagtedyrenes problemer. Ingen bruger en teknologi for teknologiens skyld. Den skal levere værdi. Værdien kan komme i form af forbedret produktivitet relateret til hærdningshastigheden. Eller den kan komme fra forbedrede eller nye egenskaber, som man ikke har været i stand til at opnå med de nuværende teknologier. Den kan komme fra højere kvalitet første gang, fordi belægningen er åben for snavs i kortere tid. Det kan give et middel til at reducere eller eliminere VOC på dit anlæg. Teknologien kan levere værdi. UV-industrien og slagtedyrsindustrien skal fortsætte med at arbejde sammen om at skabe løsninger, der forbedrer slagtedyrsvirksomhedens bundlinje.
Opslagstidspunkt: 14. marts 2023
