Af Lawrence (Larry) Van Iseghem er administrerende direktør for Van Technologies, Inc.
I løbet af vores internationale forretningssamarbejde med industrikunder har vi besvaret et utroligt antal spørgsmål og leveret mange løsninger relateret til UV-hærdende belægninger. Følgende er nogle af de hyppigste spørgsmål, og de ledsagende svar kan give nyttig indsigt.
1. Hvad er UV-hærdende belægninger?
I træindustrien findes der tre hovedtyper af UV-hærdende belægninger.
100% aktive (undertiden omtalt som 100% faste stoffer) UV-hærdende belægninger er flydende kemiske sammensætninger, der ikke indeholder opløsningsmiddel eller vand. Ved påføring udsættes belægningen straks for UV-energi uden behov for at tørre eller fordampe før hærdning. Den påførte belægningssammensætning reagerer og danne et fast overfladelag via den reaktive proces, der er beskrevet og passende betegnet fotopolymerisation. Da der ikke er behov for fordampning før hærdning, er påførings- og hærdningsprocessen bemærkelsesværdigt effektiv og omkostningseffektiv.
Vandbaserede eller opløsningsmiddelbaserede hybride UV-hærdende belægninger indeholder naturligvis enten vand eller opløsningsmiddel for at reducere det aktive (eller faste) indhold. Denne reduktion i faststofindholdet gør det lettere at kontrollere den påførte vådfilmtykkelse og/eller kontrollere belægningens viskositet. I brug påføres disse UV-belægninger træoverflader ved hjælp af en række forskellige metoder og skal tørres helt før UV-hærdning.
UV-hærdende pulverlakker er også 100% faste sammensætninger og påføres typisk ledende substrater gennem elektrostatisk tiltrækning. Når substratet er påført, opvarmes det for at smelte pulveret, som flyder ud og danner en overfladefilm. Det belagte substrat kan derefter straks udsættes for UV-energi for at lette hærdningen. Den resulterende overfladefilm er ikke længere varmedeformerbar eller følsom.
Der findes varianter af disse UV-hærdende belægninger, der indeholder en sekundær hærdningsmekanisme (varmeaktiveret, fugtreaktiv osv.), der kan hærde i overfladeområder, der ikke udsættes for UV-energi. Disse belægninger kaldes almindeligvis dobbelthærdende belægninger.
Uanset hvilken type UV-hærdende belægning der anvendes, giver den endelige overfladefinish eller -lag enestående kvalitet, holdbarhed og modstandsdygtighed.
2. Hvor godt hæfter UV-hærdende belægninger på forskellige træsorter, herunder olierede trætyper?
UV-hærdende belægninger udviser fremragende vedhæftning til de fleste træsorter. Det er vigtigt at sikre, at der er tilstrækkelige hærdningsforhold til stede for at sikre gennemhærdning og tilsvarende vedhæftning til underlaget.
Der er visse træsorter, der naturligt er meget olierede og kan kræve påføring af en vedhæftningsfremmende primer eller "tiecoat". Van Technologies har udført betydelig forskning og udvikling inden for vedhæftning af UV-hærdende belægninger til disse træsorter. Nyere udviklinger omfatter en enkelt UV-hærdende forsegler, der forhindrer olier, saft og beg i at forstyrre vedhæftningen af UV-hærdende topcoats.
Alternativt kan olien på træoverfladen fjernes lige før påføring af belægningen ved at tørre den af med acetone eller et andet egnet opløsningsmiddel. En fnugfri, absorberende klud fugtes først med opløsningsmidlet og tørres derefter af over træoverfladen. Overfladen får lov til at tørre, og derefter kan den UV-hærdende belægning påføres. Fjernelsen af overfladeolie og andre forurenende stoffer fremmer den efterfølgende vedhæftning af den påførte belægning til træoverfladen.
3. Hvilke typer bejdser er kompatible med UV-belægninger?
Enhver af de bejdser, der er beskrevet her, kan effektivt forsegles og topcoates med 100% UV-hærdende, opløsningsmiddelreducerede UV-hærdende, vandbaserede UV-hærdende eller UV-hærdende pulversystemer. Derfor findes der en række brugbare kombinationer, der gør næsten enhver bejdse på markedet egnet til enhver UV-hærdende belægning. Der er dog visse overvejelser, der er bemærkelsesværdige for at sikre kompatibilitet for en træoverflade af høj kvalitet.
Vandbaserede bejdser og vandbaserede UV-hærdende bejdser:Når man påfører enten 100 % UV-hærdende, opløsningsmiddelreduceret UV-hærdende eller UV-hærdende pulverforseglere/toplag oven på vandbaserede bejdser, er det vigtigt, at bejdsen er helt tør for at forhindre defekter i belægningens ensartethed, herunder appelsinskal, fiskeøjedannelse, kraterdannelse, pytter og vandpytter. Sådanne defekter opstår på grund af den lave overfladespænding af de påførte belægninger i forhold til den høje resterende vandoverfladespænding fra den påførte bejdse.
Påføring af en vandbaseret UV-hærdende belægning er dog generelt mere tilgivende. Den påførte bejdse kan udvise fugtighed uden negative virkninger, når der anvendes visse vandbaserede UV-hærdende forseglere/topcoats. Resterende fugt eller vand fra bejdsepåføringen vil let diffundere gennem den påførte vandbaserede UV-forsegler/topcoat under tørreprocessen. Det anbefales dog kraftigt at teste enhver kombination af bejdse og forsegler/topcoat på en repræsentativ testprøve, før man beslutter sig for den faktiske overflade, der skal behandles.
Oliebaserede og opløsningsmiddelbaserede pletter:Selvom der muligvis findes et system, der kan anvendes på utilstrækkeligt tørrede oliebaserede eller opløsningsmiddelbaserede bejdser, er det normalt nødvendigt, og stærkt anbefalet, at disse bejdser tørre helt, før der påføres forsegler/toplak. Langsomttørrende bejdser af denne type kan kræve op til 24 til 48 timer (eller længere) for at opnå fuldstændig tørhed. Igen anbefales det at teste systemet på en repræsentativ træoverflade.
100% UV-hærdende pletter:Generelt udviser 100 % UV-hærdende belægninger høj kemisk og vandbestandighed, når de er fuldt hærdede. Denne modstand gør det vanskeligt for efterfølgende påførte belægninger at klæbe godt, medmindre den underliggende UV-hærdede overflade er tilstrækkeligt slebet til at tillade mekanisk binding. Selvom der tilbydes 100 % UV-hærdende belægninger, der er designet til at være modtagelige for efterfølgende påførte belægninger, skal de fleste 100 % UV-hærdende belægninger slibes eller delvist hærdes (kaldet "B"-trin eller bump-hærdning) for at fremme vedhæftning mellem lagene. "B"-trin resulterer i resterende reaktive steder i bejdselaget, der vil samreagere med den påførte UV-hærdende belægning, når den udsættes for fuldt hærdningsforhold. "B"-trin muliggør også mild slibning for at fjerne eventuelle årehærninger, der kan opstå fra bejdsepåføring. Jævn forsegling eller toplagspåføring vil resultere i fremragende vedhæftning mellem lagene.
En anden bekymring med 100 % UV-hærdende pletter vedrører mørkere farver. Stærkt pigmenterede pletter (og pigmenterede belægninger generelt) klarer sig bedre, når man bruger UV-lamper, der leverer energi tættere på det synlige lysspektrum. Konventionelle UV-lamper doteret med gallium i kombination med standard kviksølvlamper er et glimrende valg. UV LED-lamper, der udsender 395 nm og/eller 405 nm, klarer sig bedre med pigmenterede systemer i forhold til 365 nm og 385 nm arrays. Desuden er UV-lampesystemer, der leverer større UV-effekt (mW/cm2) og energitæthed (mJ/cm²2) fremmer bedre hærdning gennem den påførte bejdse eller det pigmenterede belægningslag.
Endelig, ligesom med de andre bejdsesystemer nævnt ovenfor, anbefales det at teste, før man arbejder med den overflade, der skal bejdses og behandles. Vær sikker, inden du hærder!
4. Hvad er den maksimale/minimale filmopbygning for 100% UV-belægninger?
UV-hærdende pulverlakker er teknisk set 100% UV-hærdende belægninger, og deres påførte tykkelse er begrænset af de elektrostatiske tiltrækningskræfter, der binder pulveret til den overflade, der skal behandles. Det er bedst at søge råd hos producenten af UV-pulverlakker.
For flydende 100% UV-hærdende belægninger vil den påførte vådfilmtykkelse resultere i omtrent den samme tørfilmtykkelse efter UV-hærdning. En vis krympning er uundgåelig, men normalt er den af minimal betydning. Der findes dog meget tekniske anvendelser, der specificerer meget snævre eller snævre filmtykkelsestolerancer. Under disse omstændigheder kan direkte måling af hærdet film udføres for at korrelere våd- til tørfilmtykkelse.
Den endelige hærdede tykkelse, der kan opnås, afhænger af den UV-hærdende belægnings kemi og formulering. Der findes systemer, der er konstrueret til at give meget tynde filmaflejringer mellem 0,2 mil – 0,5 mil (5µ – 15µ), og andre, der kan give en tykkelse på over 0,5 tommer (12 mm). Typisk er UV-hærdede belægninger med en høj tværbindingstæthed, såsom nogle urethanacrylatformuleringer, ikke i stand til at opnå en høj filmtykkelse i et enkelt påført lag. Krympningsgraden ved hærdning vil forårsage alvorlig revnedannelse i den tykt påførte belægning. En høj opbygnings- eller finishtykkelse kan stadig opnås ved hjælp af UV-hærdende belægninger med høj tværbindingstæthed ved at påføre flere tynde lag og enten slibning og/eller "B"-trin mellem hvert lag for at fremme vedhæftning mellem lagene.
Den reaktive hærdningsmekanisme i de fleste UV-hærdende belægninger kaldes "fri radikal-initieret". Denne reaktive hærdningsmekanisme er følsom over for ilt i luften, hvilket forsinker eller hæmmer hærdningshastigheden. Denne opbremsning kaldes ofte ilthærdning og er vigtigst, når man forsøger at opnå meget tynde filmtykkelser. I tynde film er overfladearealet i forhold til det samlede volumen af den påførte belægning relativt højt sammenlignet med tykke filmtykkelser. Derfor er tynde filmtykkelser meget mere modtagelige for ilthærdning og hærder meget langsomt. Ofte forbliver overfladen af finishen utilstrækkeligt hærdet og udviser en olieagtig/fedtet fornemmelse. For at modvirke ilthæmning kan inerte gasser som nitrogen og kuldioxid føres hen over overfladen under hærdning for at fjerne iltkoncentrationen og dermed muliggøre fuldstændig og hurtig hærdning.
5. Hvor klar er en klar UV-belægning?
100% UV-hærdende belægninger kan udvise fremragende klarhed og vil konkurrere med de bedste klarlakker i branchen. Derudover fremhæver de maksimal skønhed og dybde i billedet, når de påføres træ. Af særlig interesse er forskellige alifatiske urethanacrylatsystemer, der er bemærkelsesværdigt klare og farveløse, når de påføres en bred vifte af overflader, herunder træ. Desuden er alifatiske polyurethanacrylatbelægninger meget stabile og modstår misfarvning med alderen. Det er vigtigt at påpege, at lavglansbelægninger spreder lys meget mere end glansbelægninger og dermed vil have lavere klarhed. Sammenlignet med andre belægningskemier er 100% UV-hærdende belægninger dog lige så gode, hvis ikke bedre.
Vandbaserede UV-hærdende belægninger, der er tilgængelige på markedet i dag, kan formuleres til at give enestående klarhed, trævarme og respons, der kan konkurrere med de bedste konventionelle finishsystemer. Klarhed, glans, trærespons og andre funktionelle egenskaber ved UV-hærdende belægninger, der er tilgængelige på markedet i dag, er fremragende, når de kommer fra kvalitetsproducenter.
6. Findes der farvede eller pigmenterede UV-hærdende belægninger?
Ja, farvede eller pigmenterede belægninger er let tilgængelige i alle typer UV-hærdende belægninger, men der er faktorer at overveje for at opnå optimale resultater. Den første og vigtigste faktor er, at visse farver forstyrrer UV-energiens evne til at transmittere ind i eller trænge igennem den påførte UV-hærdende belægning. Det elektromagnetiske spektrum er illustreret i billede 1, og det kan ses, at det synlige lysspektrum støder op til UV-spektret. Spektret er et kontinuum uden klare grænselinjer (bølgelængder). Derfor blandes et område gradvist ind i et tilstødende område. I betragtning af det synlige lysområde er der nogle videnskabelige påstande om, at det spænder fra 400 nm til 780 nm, mens andre påstande angiver, at det spænder fra 350 nm til 800 nm. I denne diskussion er det kun vigtigt, at vi anerkender, at visse farver effektivt kan blokere transmissionen af bestemte bølgelængder af UV eller stråling.
Da fokus er på UV-bølgelængden eller strålingsområdet, lad os undersøge dette område mere detaljeret. Billede 2 viser forholdet mellem bølgelængden af synligt lys og den tilsvarende farve, der effektivt blokerer det. Det er også vigtigt at vide, at farvestoffer typisk spænder over et område af bølgelængder, således at et rødt farvestof kan spænde over et betydeligt område, så det delvist kan absorberes i UVA-området. Derfor vil de farver, der giver størst anledning til bekymring, spænde over det gul-orange-røde område, og disse farver kan forstyrre en effektiv hærdning.
Farvestoffer forstyrrer ikke kun UV-hærdning, de er også en overvejelse ved brug af hvidpigmenterede belægninger, såsom UV-hærdende primere og toplakmaling. Overvej absorbansspektret for det hvide pigment titandioxid (TiO2), som vist på billede 3. TiO2 udviser meget stærk absorbans i hele UV-området, og alligevel hærdes hvide, UV-hærdende belægninger effektivt. Hvordan? Svaret ligger i en omhyggelig formulering af belægningsudvikleren og producenten i samspil med brugen af de rigtige UV-lamper til hærdning. De almindelige, konventionelle UV-lamper, der er i brug, udsender energi, som illustreret på billede 4.
Hver illustreret lampe er baseret på kviksølv, men ved at dope kviksølvet med et andet metallisk element kan emissionen skifte til andre bølgelængdeområder. I tilfælde af TiO2-baserede, hvide, UV-hærdende belægninger vil den energi, der leveres af en standard kviksølvlampe, blive effektivt blokeret. Nogle af de højere bølgelængder, der leveres, kan give hærdning, men den tid, der kræves for fuld hærdning, er muligvis ikke praktisk. Ved at dope en kviksølvlampe med gallium er der imidlertid en overflod af energi, der er nyttig i et område, der ikke effektivt blokeres af TiO2. Ved at bruge en kombination af begge lampetyper kan både gennem hærdning (ved brug af galliumdoteret) og overfladehærdning (ved brug af standard kviksølv) opnås (Billede 5).
Endelig skal farvede eller pigmenterede UV-hærdende belægninger formuleres ved hjælp af de optimale fotoinitiatorer, så UV-energien – det synlige lysbølgelængdeområde, der leveres af lamperne – udnyttes korrekt til effektiv hærdning.
Andre spørgsmål?
Hvis du har spørgsmål, så tøv aldrig med at spørge virksomhedens nuværende eller fremtidige leverandør af belægninger, udstyr og processtyringssystemer. Gode svar er tilgængelige for at hjælpe med at træffe effektive, sikre og rentable beslutninger.
Lawrence (Larry) Van Iseghem er administrerende direktør for Van Technologies, Inc. Van Technologies har over 30 års erfaring med UV-hærdende belægninger. Det startede som en forsknings- og udviklingsvirksomhed, men blev hurtigt omdannet til en producent af Application Specific Advanced Coatings™, der betjener industrielle belægningsfaciliteter over hele verden. UV-hærdende belægninger har altid været et primært fokus, sammen med andre "grønne" belægningsteknologier, med vægt på ydeevne, der svarer til eller overgår konventionelle teknologier. Van Technologies fremstiller GreenLight Coatings™-mærket af industrielle belægninger i henhold til et ISO-9001:2015-certificeret kvalitetsstyringssystem. For mere information, besøgwww.greenlightcoatings.com.
Opslagstidspunkt: 22. juli 2023
