Лоўрэнс (Лары) Ван Ісегем — прэзідэнт/генеральны дырэктар Van Technologies, Inc.
За час супрацоўніцтва з прамысловымі кліентамі на міжнароднай аснове мы адказалі на неверагодную колькасць пытанняў і прапанавалі мноства рашэнняў, звязаных з пакрыццямі, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання. Ніжэй прыведзены некаторыя з найбольш часта задаваных пытанняў, а прыведзеныя адказы могуць даць карысную інфармацыю.
1. Што такое пакрыцці, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання?
У дрэваапрацоўчай прамысловасці існуюць тры асноўныя тыпы пакрыццяў, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання.
100% актыўныя (часам іх называюць 100% цвёрдымі) пакрыцці, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання, — гэта вадкія хімічныя кампазіцыі, якія не ўтрымліваюць растваральнікаў або вады. Пасля нанясення пакрыццё адразу ж падвяргаецца ўздзеянню УФ-энергіі без неабходнасці высыхання або выпарэння перад зацвярдзеннем. Нанесенае пакрыццё ўступае ў рэакцыю, утвараючы цвёрды павярхоўны пласт праз апісаны рэакцыйны працэс, які адпаведна называецца фотапалімерызацыяй. Паколькі выпарэнне перад зацвярдзеннем не патрабуецца, працэс нанясення і зацвярдзення надзвычай эфектыўны і эканамічна выгадны.
Гібрыдныя пакрыцці на вадзяной або растваральнай аснове, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання, відавочна, утрымліваюць альбо ваду, альбо растваральнік для памяншэння ўтрымання актыўнага (або цвёрдага) рэчыва. Гэта зніжэнне ўтрымання цвёрдага рэчыва дазваляе лягчэй кантраляваць таўшчыню нанесенай мокрай плёнкі і/або глейкасць пакрыцця. Пры выкарыстанні гэтыя УФ-пакрыцці наносяцца на драўляныя паверхні рознымі спосабамі і павінны быць цалкам высушаныя перад зацвярдзеннем пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання.
Парашковыя пакрыцці, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, таксама з'яўляюцца 100% цвёрдымі кампазіцыямі і звычайна наносяцца на праводзячыя падкладкі шляхам электрастатычнага прыцягнення. Пасля нанясення падкладка награваецца, каб расплавіць парашок, які выцякае, утвараючы павярхоўную плёнку. Затым пакрытая падкладка можа быць неадкладна падвергнута ўздзеянню ультрафіялетавай энергіі для палягчэння зацвярдзення. Атрыманая павярхоўная плёнка больш не дэфармуецца або не адчувальная да нагрэву.
Існуюць варыянты гэтых пакрыццяў, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, якія маюць механізм другаснага зацвярдзення (актывавальны пад уздзеяннем цяпла, рэакцыя на вільгаць і г.д.), што дазваляе забяспечыць зацвярдзенне ў паверхнях, якія не падвяргаюцца ўздзеянню ультрафіялетавай энергіі. Такія пакрыцці звычайна называюць пакрыццямі падвойнага зацвярдзення.
Незалежна ад тыпу пакрыцця, якое зацвярдзее пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, канчатковая аздабленне паверхні або пласт забяспечвае выключную якасць, даўгавечнасць і ўстойлівасць.
2. Наколькі добра пакрыцці, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, счапляюцца з рознымі пародамі драўніны, у тым ліку з алейнымі тыпамі драўніны?
Пакрыцці, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, маюць выдатную адгезію да большасці парод драўніны. Важна пераканацца ў наяўнасці дастатковых умоў зацвярдзення, якія забяспечваюць поўнае зацвярдзенне і адпаведную адгезію да падкладкі.
Існуюць пэўныя пароды дрэва, якія па сваёй прыродзе вельмі тлустыя і могуць запатрабаваць нанясення грунтоўкі, якая паляпшае адгезію, або «связуючага пакрыцця». Кампанія Van Technologies правяла значныя даследаванні і распрацоўкі ў галіне адгезіі пакрыццяў, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, да гэтых парод драўніны. Нядаўнія распрацоўкі ўключаюць адзіны герметык, які зацвярдзее пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, які прадухіляе ўздзеянне алеяў, смолы і смалы на адгезію верхняга пакрыцця, якое зацвярдзее пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання.
Акрамя таго, алей, які прысутнічае на паверхні драўніны, можна выдаліць непасрэдна перад нанясеннем пакрыцця, праціраючы яго ацэтонам або іншым прыдатным растваральнікам. Спачатку растваральнікам змочваецца ўбіраючая тканіна без ворса, а затым праціраецца паверхняй драўніны. Паверхні даюць высахнуць, а затым можна наносіць пакрыццё, якое зацвярдзее пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання. Выдаленне паверхневага алею і іншых забруджванняў спрыяе наступнай адгезіі нанесенага пакрыцця да паверхні драўніны.
3. Якія тыпы марылак сумяшчальныя з УФ-пакрыццямі?
Любую з апісаных тут марылак можна эфектыўна герметызаваць і пакрыць зверху парашковымі сістэмамі, якія на 100% зацвярдзеюць пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання, якія зацвярдзеюць з выкарыстаннем растваральніка з паніжаным утрыманнем растваральніка, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання на вадзе або якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання. Такім чынам, існуе шэраг жыццяздольных камбінацый, якія робяць амаль любую марылку на рынку прыдатнай для любога пакрыцця, якое зацвярдзее пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання. Аднак ёсць пэўныя меркаванні, якія неабходна ўлічваць, каб пераканацца ў сумяшчальнасці для якаснай аздаблення драўлянай паверхні.
Вадаразводныя фарбы і вадаразводныя фарбы, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання:Пры нанясенні герметыкаў/фінішных пакрыццяў, якія цалкам зацвярдзеюць пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання, якія зацвярдзеюць з выкарыстаннем растваральніка з паніжаным утрыманнем вады, або парашковых герметыкаў/фінішных пакрыццяў, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання, на водныя марылкі неабходна, каб марылка цалкам высахла, каб пазбегнуць дэфектаў аднастайнасці пакрыцця, у тым ліку з'яўлення «апельсінавай скарынкі», «рыбіных вачэй», кратэраў, лужын і калыж. Такія дэфекты ўзнікаюць з-за нізкага павярхоўнага нацяжэння нанесеных пакрыццяў у параўнанні з высокім рэшткавым павярхоўным нацяжэннем вады ад нанесенай марылкі.
Аднак нанясенне пакрыцця на воднай аснове, якое зацвярдзее пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, звычайна больш паблажлівае. Пры выкарыстанні некаторых герметыкаў/фінішных пакрыццяў на воднай аснове, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, нанесеная фарба можа заставацца вільготнай без негатыўных наступстваў. Рэшткавая вільгаць або вада ад нанясення фарбы лёгка пранікае праз нанесены герметык/фінішнае пакрыццё на воднай аснове падчас працэсу высыхання. Аднак настойліва рэкамендуецца праверыць любую камбінацыю фарбы і герметыка/фінішнага пакрыцця на рэпрэзентатыўным выпрабавальным узоры, перш чым прыступаць да аздаблення рэальнай паверхні.
Фарбы на алейнай аснове і на аснове растваральнікаў:Нягледзячы на тое, што можа існаваць сістэма, якую можна наносіць на недастаткова высушаныя алейныя або растваральныя марылкі, звычайна неабходна і настойліва рэкамендуецца цалкам высушыць гэтыя марылкі перад нанясеннем любога герметыку/фінішнага пакрыцця. Павольна высыхаючыя марылкі гэтых тыпаў могуць запатрабаваць ад 24 да 48 гадзін (ці больш) для дасягнення поўнага высыхання. Зноў жа, рэкамендуецца праверыць сістэму на тыповай драўлянай паверхні.
100% УФ-адцвярджальныя плямы:Як правіла, пакрыцці, якія 100% зацвярдзелі пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, валодаюць высокай хімічнай і воданепранікальнасцю пры поўным зацвярдзенні. Гэтая ўстойлівасць абцяжарвае добрае счапленне наступных пакрыццяў, калі толькі ніжэйшая паверхня, зацвярдзелая пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, не будзе належным чынам апрацавана для механічнага злучэння. Нягледзячы на тое, што прапануюцца 100% маркі, якія зацвярдзелі пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання і былі распрацаваны для ўспрымання наступных пакрыццяў, большасць з іх неабходна апрацаваць абразіяй або часткова (гэта называецца стадыяй «B» або рэжучай тэхнікай), каб палепшыць міжслаёвую адгезію. Стадыя «B» прыводзіць да ўтварэння рэактыўных участкаў у пласце маркі, якія будуць сумесна рэагаваць з нанесеным пакрыццём, якое зацвярдзела пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, калі яно падвяргаецца ўмовам поўнага зацвярдзення. Стадыя «B» таксама дазваляе лёгка апрацаваць шліфоўкай, каб ліквідаваць або зрэзаць любыя ўзняцці зерняў, якія могуць узнікнуць пры нанясенні маркі. Гладкае герметызацыя або нанясенне верхняга пакрыцця забяспечыць выдатную міжслаёвую адгезію.
Яшчэ адна праблема, звязаная са 100% УФ-адцвярджальнымі фарбавальнікамі, тычыцца больш цёмных колераў. Моцна пігментаваныя фарбавальнікі (і пігментаваныя пакрыцці ў цэлым) лепш працуюць пры выкарыстанні УФ-лямпаў, якія выпраменьваюць энергію бліжэй да бачнага спектру святла. Звычайныя УФ-лямпы, легаваныя галіем, у спалучэнні са стандартнымі ртутнымі лямпамі з'яўляюцца выдатным выбарам. УФ-святлодыёдныя лямпы, якія выпраменьваюць 395 нм і/або 405 нм, лепш працуюць з пігментаванымі сістэмамі ў параўнанні з масівамі 365 нм і 385 нм. Акрамя таго, сістэмы УФ-лямпаў, якія выпраменьваюць большую УФ-магутнасць (мВт/см2) і шчыльнасць энергіі (мДж/см2) спрыяюць лепшаму зацвярдзенню праз нанесеную фарбу або пласт пігментаванага пакрыцця.
Нарэшце, як і ў выпадку з іншымі вышэйзгаданымі сістэмамі афарбоўвання, рэкамендуецца правесці тэставанне перад працай з паверхняй, якую трэба афарбаваць і аздабляць. Абавязкова праверце перад высыханне!
4. Якая максімальная/мінімальная таўшчыня плёнкі для 100% УФ-пакрыццяў?
Парашковыя пакрыцці, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, тэхнічна з'яўляюцца пакрыццямі, якія на 100% зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, і таўшчыня іх нанясення абмежаваная электрастатычнымі сіламі прыцягнення, якія звязваюць парашок з паверхняй, якая апрацоўваецца. Лепш за ўсё звярнуцца па кансультацыю да вытворцы парашковых пакрыццяў, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання.
Што тычыцца вадкіх пакрыццяў, якія на 100% зацвярдзеюць пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання, то таўшчыня нанесенай вільготнай плёнкі будзе прыблізна такой жа, як і таўшчыня сухой плёнкі пасля зацвярдзення пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання. Некаторая ўсаджванне непазбежная, але звычайна яна мае мінімальныя наступствы. Аднак існуюць высокатэхнічныя прымяненні, якія патрабуюць вельмі жорсткіх або вузкіх дапушчальных значэнняў таўшчыні плёнкі. У такіх абставінах можна правесці непасрэднае вымярэнне зацвярдзелай плёнкі, каб суаднесці таўшчыню вільготнай і сухой плёнкі.
Канчатковая таўшчыня зацвярдзення, якой можна дасягнуць, будзе залежаць ад хімічнага складу УФ-зацвярдзельнага пакрыцця і ад таго, як яно набыта. Існуюць сістэмы, распрацаваныя для забеспячэння вельмі тонкай плёнкі таўшчынёй ад 0,2 міл да 0,5 міл (5 мкм - 15 мкм), а таксама сістэмы, якія могуць забяспечыць таўшчыню больш за 0,5 цалі (12 мм). Як правіла, УФ-зацвярдзельныя пакрыцці з высокай шчыльнасцю зшывання, такія як некаторыя ўрэтана-акрылатныя склады, не здольныя да высокай таўшчыні плёнкі ў адным нанесеным пласце. Ступень ўсаджвання пры зацвярдзенні прывядзе да сур'ёзнага расколвання тоўстага слая пакрыцця. Высокай таўшчыні нанясення або аздаблення ўсё яшчэ можна дасягнуць з дапамогай УФ-зацвярдзельных пакрыццяў з высокай шчыльнасцю зшывання шляхам нанясення некалькіх тонкіх слаёў і шліфавання і/або этапнага нанясення "B" паміж кожным пластом для паляпшэння міжслаёвай адгезіі.
Рэактыўны механізм зацвярдзення большасці пакрыццяў, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання, называецца «ініцыяваным свабоднымі радыкаламі». Гэты рэактыўны механізм зацвярдзення адчувальны да кіслароду паветра, які запавольвае або тармозіць хуткасць зацвярдзення. Гэта запаволенне часта называюць інгібіраваннем кіслародам і найбольш важна пры спробе дасягнуць вельмі тонкай таўшчыні плёнкі. У тонкіх плёнках плошча паверхні адносна агульнага аб'ёму нанесенага пакрыцця адносна вялікая ў параўнанні з тоўстымі плёнкамі. Такім чынам, тонкія плёнкі значна больш успрымальныя да інгібіравання кіслародам і зацвярдзеюць вельмі павольна. Часта паверхня пакрыцця застаецца недастаткова зацвярдзелай і мае алейны/тлусты адчуванне. Каб супрацьстаяць інгібіраванню кіслародам, падчас зацвярдзення праз паверхню можна прапускаць інэртныя газы, такія як азот і вуглякіслы газ, каб выдаліць канцэнтрацыю кіслароду, што дазваляе поўнае і хуткае зацвярдзенне.
5. Наколькі празрыстае празрыстае УФ-пакрыццё?
100% пакрыцці, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, могуць дэманстраваць выдатную празрыстасць і канкурыраваць з лепшымі празрыстымі пакрыццямі ў галіне. Акрамя таго, пры нанясенні на дрэва яны дазваляюць надаць максімальную прыгажосць і глыбіню малюнка. Асаблівую цікавасць выклікаюць розныя аліфатычныя ўрэтана-акрылатныя сістэмы, якія надзвычай празрыстыя і бясколерныя пры нанясенні на шырокі спектр паверхняў, у тым ліку на дрэва. Акрамя таго, аліфатычныя поліўрэтана-акрылатныя пакрыцці вельмі стабільныя і ўстойлівыя да змены колеру з узростам. Важна адзначыць, што пакрыцці з нізкім бляскам рассейваюць святло значна больш, чым глянцавыя пакрыцці, і таму маюць меншую празрыстасць. Аднак у параўнанні з іншымі хімічнымі складамі пакрыццяў, 100% пакрыцці, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, роўныя, калі не лепшыя.
Даступныя на сённяшні дзень вадзяныя пакрыцці, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, могуць быць распрацаваны такім чынам, каб забяспечыць выключную празрыстасць, цеплыню драўніны і рэакцыю на ўдар, якія могуць канкурыраваць з лепшымі традыцыйнымі сістэмамі аздаблення. Празрыстасць, бляск, рэакцыя драўніны і іншыя функцыянальныя ўласцівасці пакрыццяў, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, даступных на рынку сёння, выдатныя, калі яны пастаўляюцца ад якасных вытворцаў.
6. Ці існуюць каляровыя або пігментаваныя пакрыцці, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання?
Так, каляровыя або пігментаваныя пакрыцці лёгкадаступныя ва ўсіх тыпах пакрыццяў, якія зацвярджаюцца УФ-выпраменьваннем, але ёсць фактары, якія неабходна ўлічваць для дасягнення аптымальных вынікаў. Першы і найважнейшы фактар заключаецца ў тым, што некаторыя колеры перашкаджаюць здольнасці УФ-энергіі пранікаць у нанесенае пакрыццё, якое зацвярджаецца УФ-выпраменьваннем. Электрамагнітны спектр паказаны на малюнку 1, і відаць, што спектр бачнага святла непасрэдна прылягае да УФ-спектра. Спектр уяўляе сабой кантынуум без выразных ліній (даўжынь хваль) размежавання. Такім чынам, адна вобласць паступова пераходзіць у суседнюю вобласць. Калі казаць пра вобласць бачнага святла, то некаторыя навуковыя сцвярджэнні сцвярджаюць, што яна ахоплівае ад 400 нм да 780 нм, у той час як іншыя сцвярджэнні сцвярджаюць, што яна ахоплівае ад 350 нм да 800 нм. Для гэтага абмеркавання важна толькі тое, што мы разумеем, што некаторыя колеры могуць эфектыўна блакаваць прапусканне пэўных даўжынь хваль УФ-выпраменьвання або выпраменьвання.
Паколькі ўвага надаецца даўжыні хвалі або вобласці ультрафіялетавага выпраменьвання, давайце больш падрабязна разгледзім гэтую вобласць. На малюнку 2 паказана сувязь паміж даўжынёй хвалі бачнага святла і адпаведным колерам, які эфектыўна яго блакуе. Важна таксама ведаць, што фарбавальнікі звычайна ахопліваюць дыяпазон даўжынь хваль, такім чынам чырвоны фарбавальнік можа ахопліваць значны дыяпазон, так што ён можа часткова паглынацца ў вобласці ультрафіялетавага выпраменьвання A. Такім чынам, найбольшую занепакоенасць выклікаюць колеры жоўта-аранжава-чырвонага дыяпазону, і гэтыя колеры могуць перашкаджаць эфектыўнаму зацвярдзенню.
Фарбавальнікі не толькі перашкаджаюць УФ-зацвярдзенню, але і з'яўляюцца важнымі пры выкарыстанні белых пігментных пакрыццяў, такіх як грунтоўкі, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання, і фінішныя фарбы. Разгледзьце спектр паглынання белага пігмента дыяксіду тытана (TiO2), як паказана на малюнку 3. TiO2 праяўляе вельмі моцнае паглынанне ва ўсім УФ-дыяпазоне, і тым не менш белыя пакрыцці, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем УФ-выпраменьвання, эфектыўна зацвярдзеюць. Як? Адказ заключаецца ў стараннай распрацоўцы рэцэптуры распрацоўшчыкам і вытворцам пакрыцця сумесна з выкарыстаннем адпаведных УФ-лямпаў для зацвярдзення. Звычайныя УФ-лямпы, якія выкарыстоўваюцца, выпраменьваюць энергію, як паказана на малюнку 4.
Кожная з паказаных лямпаў вырабляецца на аснове ртуці, але пры легаванні ртуці іншым металічным элементам выпраменьванне можа зрушыцца ў іншыя дыяпазоны даўжынь хваль. У выпадку белых пакрыццяў на аснове TiO2, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, энергія, якая выпраменьваецца стандартнай ртутнай лямпай, будзе эфектыўна блакіравана. Некаторыя з больш высокіх даўжынь хваль могуць забяспечыць зацвярдзенне, але час, неабходны для поўнага зацвярдзення, можа быць непрактычным. Аднак пры легаванні ртутнай лямпы галіем атрымліваецца вялікая колькасць энергіі, карыснай у вобласці, якая не эфектыўна блакуецца TiO2. Выкарыстоўваючы камбінацыю абодвух тыпаў лямпаў, можна дасягнуць як скразнога зацвярдзення (з выкарыстаннем легаванага галіем), так і павярхоўнага зацвярдзення (з выкарыстаннем стандартнай ртуці) (Малюнак 5).
Нарэшце, каляровыя або пігментаваныя пакрыцці, якія зацвярдзеюць пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, павінны быць распрацаваны з выкарыстаннем аптымальных фотаініцыятараў, каб ультрафіялетавая энергія — дыяпазон даўжынь хваль бачнага святла, які падаецца лямпамі, — належным чынам выкарыстоўвалася для эфектыўнага зацвярдзення.
Іншыя пытанні?
Па любых пытаннях, якія ўзнікаюць, ніколі не саромейцеся звяртацца да цяперашняга або будучага пастаўшчыка пакрыццяў, абсталявання і сістэм кіравання працэсамі кампаніі. Даступныя добрыя адказы, якія дапамогуць прыняць эфектыўныя, бяспечныя і прыбытковыя рашэнні.
Лоўрэнс (Лары) Ван Ісегем — прэзідэнт/генеральны дырэктар кампаніі Van Technologies, Inc. Van Technologies мае больш за 30 гадоў вопыту ў вытворчасці пакрыццяў, якія зацвярдзелі пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання. Кампанія пачынала як навукова-даследчая кампанія, але хутка ператварылася ў вытворцу спецыялізаваных пакрыццяў для спецыялізаваных прыкладанняў (Application Specific Advanced Coatings™), якія абслугоўваюць прамысловыя пакрыцці па ўсім свеце. Пакрыцці, якія зацвярдзелі пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпраменьвання, заўсёды былі ў цэнтры ўвагі, разам з іншымі «зялёнымі» тэхналогіямі пакрыццяў, з акцэнтам на прадукцыйнасць, роўную або пераўзыходзячую традыцыйныя тэхналогіі. Van Technologies вырабляе прамысловыя пакрыцці маркі GreenLight Coatings™ у адпаведнасці з сертыфікаванай сістэмай менеджменту якасці ISO-9001:2015. Для атрымання дадатковай інфармацыі наведайцеwww.greenlightcoatings.com.
Час публікацыі: 22 ліпеня 2023 г.
