Mnogi menijo, da je UV-tehnologija »vzhajajoča« tehnologija za strjevanje industrijskih premazov. Čeprav je za mnoge v industriji industrijskih in avtomobilskih premazov morda nova, v drugih panogah obstaja že več kot tri desetletja ...
Mnogi menijo, da je UV-tehnologija »vzhajajoča« tehnologija za strjevanje industrijskih premazov. Čeprav je za mnoge v industriji industrijskih in avtomobilskih premazov morda nova, v drugih panogah obstaja že več kot tri desetletja. Ljudje vsak dan hodimo po vinilnih talnih oblogah, prevlečenih z UV-žarki, in mnogi od nas jih imamo v svojih domovih. Tehnologija strjevanja z UV-žarki igra pomembno vlogo tudi v industriji potrošniške elektronike. Na primer, pri mobilnih telefonih se UV-tehnologija uporablja pri premazovanju plastičnih ohišij, premazih za zaščito notranje elektronike, komponentah, vezanih z UV-lepilom, in celo pri proizvodnji barvnih zaslonov, ki jih najdemo v nekaterih telefonih. Podobno industrija optičnih vlaken in DVD/CD uporablja izključno UV-premazov in lepil in ne bi obstajala, kot jih poznamo danes, če UV-tehnologija ne bi omogočila njihovega razvoja.
Kaj torej je UV-strjevanje? Najpreprosteje povedano, gre za postopek zamreženja (strjevanja) premazov s kemičnim procesom, ki ga sproži in vzdržuje UV-energija. V manj kot minuti se premaz pretvori iz tekočine v trdno snov. Obstajajo temeljne razlike v nekaterih surovinah in funkcionalnosti smol v premazu, vendar so te za uporabnika premaza očitne.
Konvencionalna oprema za nanašanje, kot so zračno atomizirane brizgalne pištole, HVLP, rotacijski zvonovi, pretočni premazi, valjčni premazi in druga oprema, nanašajo UV-premaz. Vendar pa se namesto v termični pečici po nanosu premaza in bliskavici s topilom premaz strdi z UV-energijo, ki jo ustvarjajo sistemi UV-svetilk, organizirani tako, da premaz osvetljujejo z minimalno količino energije, potrebno za dosego strjevanja.
Podjetja in panoge, ki izkoriščajo prednosti UV-tehnologije, so prinesle izjemno vrednost z zagotavljanjem vrhunske proizvodne učinkovitosti in vrhunskega končnega izdelka, hkrati pa so izboljšale dobiček.
Izkoriščanje lastnosti UV-žarkov
Katere so ključne lastnosti, ki jih je mogoče izkoristiti? Prvič, kot smo že omenili, je strjevanje zelo hitro in ga je mogoče izvesti pri sobni temperaturi. To omogoča učinkovito strjevanje toplotno občutljivih substratov, vse premaze pa je mogoče zelo hitro strditi. UV-strjevanje je ključnega pomena za produktivnost, če je omejitev (ozko grlo) v vašem procesu dolg čas strjevanja. Poleg tega hitrost omogoča postopek z veliko manjšim odtisom. Za primerjavo, običajen premaz, ki zahteva 30-minutno pečenje pri hitrosti linije 15 fpm, zahteva 450 ft transporterja v pečici, medtem ko UV-strjeni premaz lahko zahteva le 25 ft (ali manj) transporterja.
Reakcija zamreženja z UV-žarki lahko povzroči premaz z bistveno boljšo fizično vzdržljivostjo. Čeprav so premazi lahko oblikovani tako, da so trdi za uporabo, kot so talne obloge, so lahko tudi zelo fleksibilni. Obe vrsti premazov, trdi in fleksibilni, se uporabljata v avtomobilski industriji.
Te lastnosti so gonilna sila za nenehen razvoj in prodor UV-tehnologije za avtomobilske premaze. Seveda obstajajo izzivi, povezani z UV-strjevanjem industrijskih premazov. Glavna skrb lastnika procesa je možnost izpostavljanja vseh področij kompleksnih delov UV-energiji. Celotna površina premaza mora biti izpostavljena minimalni UV-energiji, ki je potrebna za strjevanje premaza. To zahteva skrbno analizo dela, razporeditev delov in razporeditev svetilk za odpravo senčnih območij. Vendar pa so bile dosežene znatne izboljšave pri svetilkah, surovinah in formuliranih izdelkih, ki premagajo večino teh omejitev.
Avtomobilska sprednja osvetlitev
Specifična avtomobilska uporaba, kjer je UV postal standardna tehnologija, je v industriji sprednjih luči za avtomobile, kjer se UV-premaz uporablja že več kot 15 let in zdaj obvladuje 80 % trga. Žarometi so sestavljeni iz dveh glavnih komponent, ki ju je treba premazati – polikarbonatne leče in ohišja reflektorja. Leča potrebuje zelo trden, proti praskam odporen premaz, ki zaščiti polikarbonat pred vremenskimi vplivi in fizično obrabo. Ohišje reflektorja ima UV-osnovni premaz (temeljni premaz), ki zatesni podlago in zagotavlja ultra gladko površino za metalizacijo. Trg osnovnih premazov reflektorjev je zdaj v bistvu 100 % UV-strjen. Glavni razlogi za sprejetje so bili izboljšana produktivnost, majhen odtis procesa in vrhunske lastnosti premaza.
Čeprav se uporabljeni premazi strjujejo z UV-žarki, vsebujejo topilo. Vendar pa se večina odvečnega razpršila ponovno uporabi in reciklira nazaj v postopek, s čimer se doseže skoraj 100-odstotna učinkovitost prenosa. Osredotočenost na prihodnji razvoj je povečanje trdnih snovi na 100 % in odprava potrebe po oksidantu.
Zunanji plastični deli
Ena manj znanih uporab je uporaba UV-strdljivega prozornega premaza na vlitih stranskih letvah karoserije v barvi karoserije. Sprva je bil ta premaz razvit za zmanjšanje rumenenja vinilnih stranskih letev karoserije pri zunanji izpostavljenosti. Premaz je moral biti zelo trpežen in prožen, da je ohranil oprijem, ne da bi pri tem prišlo do razpok zaradi predmetov, ki so udarjali v letev. Gonilna sila za uporabo UV-premazov v tej aplikaciji sta hitrost strjevanja (majhen odtis procesa) in vrhunske lastnosti delovanja.
Karoserijske plošče SMC
Kompozitni material za brizganje pločevine (SMC) je kompozitni material, ki se že več kot 30 let uporablja kot alternativa jeklu. SMC je sestavljen iz poliestrske smole, polnjene s steklenimi vlakni, ki se ulije v plošče. Te plošče se nato položijo v kompresijski kalup in oblikujejo v karoserijske plošče. SMC se lahko izbere, ker znižuje stroške orodij za majhne proizvodne serije, zmanjšuje težo, zagotavlja odpornost proti vdolbinam in koroziji ter daje večjo svobodo oblikovalcem. Vendar pa je eden od izzivov pri uporabi SMC končna obdelava dela v montažni tovarni. SMC je porozen substrat. Ko karoserijska plošča, ki je zdaj na vozilu, gre skozi peč za lakiranje s prozornim premazom, lahko pride do napake v barvi, znane kot »pok zaradi poroznosti«. To bo zahtevalo vsaj točkovno popravilo ali, če je »pokov« dovolj, popolno prebarvanje karoserije.
Pred tremi leti je podjetje BASF Coatings v prizadevanju za odpravo te pomanjkljivosti komercializiralo hibridno UV/termično tesnilno maso. Razlog za uporabo hibridnega strjevanja je, da se bo odvečni premaz strdil na nekritičnih površinah. Ključni korak za odpravo "poroznih izbruhov" je izpostavljenost UV-energiji, ki znatno poveča gostoto zamreženja izpostavljenega premaza na kritičnih površinah. Če tesnilna masa ne prejme minimalne UV-energije, premaz še vedno izpolnjuje vse druge zahteve glede učinkovitosti.
Uporaba tehnologije dvojnega strjevanja v tem primeru zagotavlja nove lastnosti premaza z uporabo UV-strjevanja, hkrati pa zagotavlja varnostni faktor za premaz pri visokovredni uporabi. Ta uporaba ne le dokazuje, kako lahko UV-tehnologija zagotovi edinstvene lastnosti premaza, temveč tudi kaže, da je UV-strjen sistem premaza uporaben na visokovrednih, visokoserijskih, velikih in kompleksnih avtomobilskih delih. Ta premaz je bil uporabljen na približno milijonu karoserijskih plošč.
OEM prozorni premaz
Verjetno je segment trga UV-tehnologije z največjo prepoznavnostjo premazi razreda A za zunanje karoserijske plošče avtomobilov. Podjetje Ford Motor Company je UV-tehnologijo predstavilo na prototipnem vozilu, konceptnem avtomobilu U, na severnoameriškem mednarodnem avtomobilskem salonu leta 2003. Predstavljena tehnologija premaza je bil UV-strjeni prozorni premaz, ki ga je oblikovalo in dobavilo podjetje Akzo Nobel Coatings. Ta premaz je bil nanesen in strjen na posamezne karoserijske plošče, izdelane iz različnih materialov.
Na konferenci Surcar, vodilni svetovni konferenci o avtomobilskih premazih, ki poteka vsako drugo leto v Franciji, sta tako DuPont Performance Coatings kot BASF v letih 2001 in 2003 predstavila tehnologijo UV-strjevanja za avtomobilske prozorne premaze. Gonilo tega razvoja je izboljšanje glavnega vprašanja zadovoljstva strank pri barvanju – odpornosti na praske in madeže. Obe podjetji sta razvili hibridne premaze (UV in termično strjevanje). Namen sledenja poti hibridne tehnologije je zmanjšati kompleksnost sistema UV-strjevanja in hkrati doseči ciljne lastnosti delovanja.
Tako DuPont kot BASF sta v svojih obratih namestila pilotne linije. Linija DuPont v Wuppertalu ima sposobnost strjevanja celotnih karoserij. Podjetja, ki se ukvarjajo s premazi, morajo pokazati ne le dobro delovanje premazov, temveč tudi rešitev za linijo barvanja. Ena od drugih prednosti UV/termičnega strjevanja, ki jo navaja DuPont, je, da se lahko dolžina dela prozornega premaza na liniji za končno obdelavo skrajša za 50 % zgolj z zmanjšanjem dolžine termične peči.
Z inženirskega vidika je podjetje Dürr System GmbH predstavilo koncept montažnega obrata za UV-strjevanje. Ena ključnih spremenljivk v teh konceptih je bila lokacija procesa UV-strjevanja v zaključni liniji. Inženirske rešitve so vključevale namestitev UV-žarnic pred, znotraj ali za termično pečjo. Dürr meni, da obstajajo inženirske rešitve za večino procesnih možnosti, ki vključujejo trenutne formulacije, ki so v razvoju. Podjetje Fusion UV Systems je predstavilo tudi novo orodje – računalniško simulacijo procesa UV-strjevanja za avtomobilske karoserije. Ta razvoj je bil izveden za podporo in pospešitev uvajanja tehnologije UV-strjevanja v montažnih obratih.
Druge aplikacije
Razvojno delo se nadaljuje na področju plastičnih premazov, ki se uporabljajo v notranjosti avtomobilov, premazov za lita platišča in pokrove koles, prozornih premazov za velike dele, vlite v barvo, in za dele pod pokrovom motorja. UV-postopek se še naprej potrjuje kot stabilna platforma za strjevanje. Vse, kar se resnično spreminja, je, da se UV-premazovanje uporablja za bolj kompleksne in dragocene dele. Stabilnost in dolgoročna izvedljivost postopka sta bili dokazani z uporabo pri sprednji osvetlitvi. Začel se je pred več kot 20 leti in je zdaj industrijski standard.
Čeprav ima UV-tehnologija tisto, kar nekateri smatrajo za »kul« dejavnik, želi industrija s to tehnologijo zagotoviti najboljše rešitve za težave obdelovalcev površinske obdelave. Nihče ne uporablja tehnologije zaradi same tehnologije. Tehnologija mora prinesti vrednost. Vrednost je lahko v obliki izboljšane produktivnosti, povezane s hitrostjo strjevanja. Lahko pa izhaja iz izboljšanih ali novih lastnosti, ki jih s trenutnimi tehnologijami niste mogli doseči. Lahko izhaja iz višje kakovosti ob prvem nanosu, ker je premaz krajši čas izpostavljen umazaniji. Lahko zagotovi sredstvo za zmanjšanje ali odpravo HOS v vašem obratu. Tehnologija lahko prinese vrednost. UV-industrija in obdelovalci površinske obdelave morajo še naprej sodelovati pri oblikovanju rešitev, ki izboljšujejo dobiček obdelovalcev površinske obdelave.
Čas objave: 14. marec 2023
