Η τεχνολογία UV θεωρείται από πολλούς ως η «ανερχόμενη» τεχνολογία για τη σκλήρυνση βιομηχανικών επιστρώσεων. Αν και μπορεί να είναι κάτι καινούργιο για πολλούς στη βιομηχανία βιομηχανικών και αυτοκινητοβιομηχανικών επιστρώσεων, υπάρχει εδώ και περισσότερες από τρεις δεκαετίες σε άλλους κλάδους...
Η τεχνολογία UV θεωρείται από πολλούς ως η «ανερχόμενη» τεχνολογία για τη σκλήρυνση βιομηχανικών επιστρώσεων. Αν και μπορεί να είναι νέα για πολλούς στη βιομηχανία επιστρώσεων βιομηχανικών και αυτοκινητοβιομηχανικών προϊόντων, υπάρχει εδώ και περισσότερες από τρεις δεκαετίες σε άλλους κλάδους. Οι άνθρωποι περπατούν πάνω σε προϊόντα βινυλίου με επικάλυψη UV κάθε μέρα και πολλοί από εμάς τα έχουμε στα σπίτια μας. Η τεχνολογία σκλήρυνσης UV παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης. Για παράδειγμα, στην περίπτωση των κινητών τηλεφώνων, η τεχνολογία UV χρησιμοποιείται στην επικάλυψη πλαστικών περιβλημάτων, σε επιστρώσεις για την προστασία εσωτερικών ηλεκτρονικών, σε εξαρτήματα με συγκολλητική ουσία UV, ακόμη και στην παραγωγή των έγχρωμων οθονών που βρίσκονται σε ορισμένα τηλέφωνα. Ομοίως, οι βιομηχανίες οπτικών ινών και DVD/CD χρησιμοποιούν αποκλειστικά επιστρώσεις και κόλλες UV και δεν θα υπήρχαν όπως τις γνωρίζουμε σήμερα, αν η τεχνολογία UV δεν είχε επιτρέψει την ανάπτυξή τους.
Τι είναι λοιπόν η σκλήρυνση με υπεριώδη ακτινοβολία; Με απλά λόγια, είναι μια διαδικασία διασύνδεσης (σκλήρυνσης) επιστρώσεων μέσω μιας χημικής διαδικασίας που ξεκινά και συντηρείται από την ενέργεια UV. Σε λιγότερο από ένα λεπτό, η επίστρωση μετατρέπεται από υγρό σε στερεό. Υπάρχουν θεμελιώδεις διαφορές σε ορισμένες από τις πρώτες ύλες και στη λειτουργικότητα των ρητινών στην επίστρωση, αλλά αυτές είναι διαφανείς για τον χρήστη της επίστρωσης.
Συμβατικός εξοπλισμός εφαρμογής, όπως πιστόλια ψεκασμού με αέρα, HVLP, περιστροφικά κουδούνια, επίστρωση ροής, επίστρωση με ρολό και άλλος εξοπλισμός, εφαρμόζει επιστρώσεις UV. Ωστόσο, αντί να εισέλθει σε θερμικό φούρνο μετά την εφαρμογή της επίστρωσης και την έκπλυση με διαλύτη, η επίστρωση σκληρύνεται με ενέργεια UV που παράγεται από συστήματα λαμπτήρων UV, οργανωμένα με τρόπο που φωτίζει την επίστρωση με την ελάχιστη ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την επίτευξη σκλήρυνσης.
Οι εταιρείες και οι βιομηχανίες που εκμεταλλεύονται τα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας UV έχουν προσφέρει εξαιρετική αξία παρέχοντας ανώτερη παραγωγική αποδοτικότητα και ένα ανώτερο τελικό προϊόν, βελτιώνοντας παράλληλα τα κέρδη.
Αξιοποίηση των χαρακτηριστικών της υπεριώδους ακτινοβολίας
Ποια είναι τα βασικά χαρακτηριστικά που μπορούν να αξιοποιηθούν; Πρώτον, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η σκλήρυνση είναι πολύ γρήγορη και μπορεί να γίνει σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτό επιτρέπει την αποτελεσματική σκλήρυνση υποστρωμάτων ευαίσθητων στη θερμότητα και όλες οι επιστρώσεις μπορούν να σκληρυνθούν πολύ γρήγορα. Η σκλήρυνση με υπεριώδη ακτινοβολία είναι το κλειδί για την παραγωγικότητα εάν ο περιορισμός (στόμιο συμφόρησης) στη διαδικασία σας είναι ο μεγάλος χρόνος σκλήρυνσης. Επίσης, η ταχύτητα επιτρέπει μια διαδικασία με πολύ μικρότερο αποτύπωμα. Για λόγους σύγκρισης, μια συμβατική επίστρωση που απαιτεί ψήσιμο 30 λεπτών με ταχύτητα γραμμής 15 fpm απαιτεί 450 πόδια μεταφορικού ιμάντα στον φούρνο, ενώ μια επίστρωση που σκληρύνεται με υπεριώδη ακτινοβολία μπορεί να απαιτεί μόνο 25 πόδια (ή λιγότερο) μεταφορικού ιμάντα.
Η αντίδραση διασύνδεσης με υπεριώδη ακτινοβολία μπορεί να οδηγήσει σε μια επίστρωση με εξαιρετικά ανώτερη φυσική ανθεκτικότητα. Αν και οι επιστρώσεις μπορούν να διαμορφωθούν ώστε να είναι σκληρές για εφαρμογές όπως τα δάπεδα, μπορούν επίσης να γίνουν πολύ εύκαμπτες. Και οι δύο τύποι επιστρώσεων, σκληρές και εύκαμπτες, χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές αυτοκινήτων.
Αυτά τα χαρακτηριστικά αποτελούν τους κινητήριους μοχλούς για τη συνεχή ανάπτυξη και διείσδυση της τεχνολογίας UV για τις επιστρώσεις αυτοκινήτων. Φυσικά, υπάρχουν προκλήσεις που σχετίζονται με τη σκλήρυνση με υπεριώδη ακτινοβολία των βιομηχανικών επιστρώσεων. Η κύρια ανησυχία για τον υπεύθυνο της διαδικασίας είναι η δυνατότητα έκθεσης όλων των περιοχών σύνθετων εξαρτημάτων στην ενέργεια UV. Ολόκληρη η επιφάνεια της επικάλυψης πρέπει να εκτίθεται στην ελάχιστη ενέργεια UV που απαιτείται για τη σκλήρυνση της επικάλυψης. Αυτό απαιτεί προσεκτική ανάλυση του εξαρτήματος, την τοποθέτηση εξαρτημάτων και τη διάταξη των λαμπτήρων για την εξάλειψη των σκιασμένων περιοχών. Ωστόσο, έχουν σημειωθεί σημαντικές βελτιώσεις στους λαμπτήρες, τις πρώτες ύλες και τα τυποποιημένα προϊόντα που ξεπερνούν τους περισσότερους από αυτούς τους περιορισμούς.
Εμπρόσθιος φωτισμός αυτοκινήτων
Η συγκεκριμένη εφαρμογή στην αυτοκινητοβιομηχανία όπου η υπεριώδης ακτινοβολία (UV) έχει γίνει η τυπική τεχνολογία είναι στον κλάδο του εμπρόσθιου φωτισμού αυτοκινήτων, όπου οι επιστρώσεις UV χρησιμοποιούνται για περισσότερα από 15 χρόνια και τώρα κατέχουν το 80% της αγοράς. Οι προβολείς αποτελούνται από δύο κύρια εξαρτήματα που πρέπει να επικαλυφθούν - τον φακό από πολυανθρακικό και το περίβλημα του ανακλαστήρα. Ο φακός απαιτεί μια πολύ σκληρή, ανθεκτική στις γρατσουνιές επίστρωση για την προστασία του πολυανθρακικού από τα στοιχεία της φύσης και τη φυσική καταπόνηση. Το περίβλημα του ανακλαστήρα διαθέτει μια βασική επίστρωση UV (αστάρι) που σφραγίζει το υπόστρωμα και παρέχει μια εξαιρετικά λεία επιφάνεια για επιμετάλλωση. Η αγορά βασικής επίστρωσης ανακλαστήρα είναι πλέον ουσιαστικά 100% σκληρυμένη με UV. Οι κύριοι λόγοι για την υιοθέτησή της ήταν η βελτιωμένη παραγωγικότητα, το μικρό αποτύπωμα διεργασίας και οι ανώτερες ιδιότητες απόδοσης της επίστρωσης.
Παρόλο που οι επιστρώσεις που χρησιμοποιούνται έχουν σκληρυνθεί με υπεριώδη ακτινοβολία, περιέχουν διαλύτη. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος του υπερβολικού ψεκασμού ανακτάται και ανακυκλώνεται ξανά στη διαδικασία, επιτυγχάνοντας απόδοση μεταφοράς σχεδόν 100%. Στόχος για μελλοντική ανάπτυξη είναι η αύξηση των στερεών στο 100% και η εξάλειψη της ανάγκης για οξειδωτικό.
Εξωτερικά πλαστικά μέρη
Μία από τις λιγότερο γνωστές εφαρμογές είναι η χρήση ενός διαφανούς επιχρίσματος που σκληρύνεται με υπεριώδη ακτινοβολία (UV) πάνω σε έγχρωμα πλαϊνά διακοσμητικά αμαξώματος. Αρχικά, αυτή η επίστρωση αναπτύχθηκε για να μειώσει το κιτρίνισμα κατά την εξωτερική έκθεση των πλαϊνών διακοσμητικών αμαξώματος από βινύλιο. Η επίστρωση έπρεπε να είναι πολύ ανθεκτική και εύκαμπτη για να διατηρεί την πρόσφυση χωρίς να ραγίζει από αντικείμενα που χτυπούσαν το διακοσμητικό. Οι παράγοντες που οδηγούν στη χρήση επιστρώσεων UV σε αυτήν την εφαρμογή είναι η ταχύτητα σκλήρυνσης (μικρό αποτύπωμα διεργασίας) και οι ανώτερες ιδιότητες απόδοσης.
Πάνελ αμαξώματος SMC
Το μείγμα χύτευσης φύλλων (SMC) είναι ένα σύνθετο υλικό που χρησιμοποιείται ως εναλλακτική λύση στον χάλυβα για περισσότερα από 30 χρόνια. Το SMC αποτελείται από μια πολυεστερική ρητίνη γεμισμένη με υαλονήματα που έχει χυτευθεί σε φύλλα. Αυτά τα φύλλα τοποθετούνται στη συνέχεια σε ένα καλούπι συμπίεσης και διαμορφώνονται σε πάνελ αμαξώματος. Το SMC μπορεί να επιλεγεί επειδή μειώνει το κόστος εργαλείων για μικρές παραγωγές, μειώνει το βάρος, παρέχει αντοχή σε βαθουλώματα και διάβρωση και δίνει μεγαλύτερη ελευθερία στους στυλίστες. Ωστόσο, μία από τις προκλήσεις στη χρήση του SMC είναι το φινίρισμα του εξαρτήματος στο εργοστάσιο συναρμολόγησης. Το SMC είναι ένα πορώδες υπόστρωμα. Όταν το πάνελ αμαξώματος, που τώρα βρίσκεται σε ένα όχημα, περνάει από τον φούρνο βαφής με διαφανές χρώμα, μπορεί να εμφανιστεί ένα ελάττωμα βαφής γνωστό ως «porosity spak». Αυτό θα απαιτήσει τουλάχιστον μια τοπική επισκευή ή, εάν υπάρχουν αρκετά «pops», μια πλήρη επαναβαφή του κελύφους του αμαξώματος.
Πριν από τρία χρόνια, σε μια προσπάθεια να εξαλείψει αυτό το ελάττωμα, η BASF Coatings εμπορευματοποίησε ένα υβριδικό στεγανωτικό UV/θερμικής ακτινοβολίας. Ο λόγος χρήσης υβριδικής σκλήρυνσης είναι ότι το υπερβολικό ψέκασμα θα σκληρυνθεί σε μη κρίσιμες επιφάνειες. Το βασικό βήμα για την εξάλειψη των «ανοιγμάτων πορώδους» είναι η έκθεση στην υπεριώδη ενέργεια, αυξάνοντας σημαντικά την πυκνότητα διασταυρούμενων συνδέσεων της εκτεθειμένης επίστρωσης στις κρίσιμες επιφάνειες. Εάν το στεγανωτικό δεν λάβει την ελάχιστη ενέργεια UV, η επίστρωση εξακολουθεί να πληροί όλες τις άλλες απαιτήσεις απόδοσης.
Η χρήση της τεχνολογίας διπλής σκλήρυνσης σε αυτή την περίπτωση παρέχει νέες ιδιότητες επίστρωσης χρησιμοποιώντας σκλήρυνση UV, παρέχοντας παράλληλα έναν παράγοντα ασφαλείας για την επίστρωση σε μια εφαρμογή υψηλής αξίας. Αυτή η εφαρμογή όχι μόνο καταδεικνύει πώς η τεχνολογία UV μπορεί να προσφέρει μοναδικές ιδιότητες επίστρωσης, αλλά δείχνει επίσης ότι ένα σύστημα επίστρωσης που σκληρύνεται με UV είναι βιώσιμο σε εξαρτήματα αυτοκινήτων υψηλής αξίας, μεγάλου όγκου, μεγάλων και σύνθετων. Αυτή η επίστρωση έχει χρησιμοποιηθεί σε περίπου ένα εκατομμύριο πάνελ αμαξώματος.
Διαφανές χρώμα OEM
Αναμφισβήτητα, το τμήμα της αγοράς τεχνολογίας UV με την υψηλότερη προβολή είναι οι επιστρώσεις εξωτερικών πάνελ αμαξώματος κατηγορίας Α. Η Ford Motor Company παρουσίασε την τεχνολογία UV σε ένα πρωτότυπο όχημα, το αυτοκίνητο Concept U, στο Διεθνές Σαλόνι Αυτοκινήτου της Βόρειας Αμερικής το 2003. Η τεχνολογία επίστρωσης που παρουσιάστηκε ήταν ένα διαφανές χρώμα σκληρυμένο με υπεριώδη ακτινοβολία, το οποίο διαμορφώθηκε και προμηθεύτηκε από την Akzo Nobel Coatings. Αυτή η επίστρωση εφαρμόστηκε και σκληρύνθηκε σε μεμονωμένα πάνελ αμαξώματος κατασκευασμένα από διάφορα υλικά.
Στο Surcar, το κορυφαίο παγκόσμιο συνέδριο για τις επιστρώσεις αυτοκινήτων που πραγματοποιείται κάθε δύο χρόνια στη Γαλλία, τόσο η DuPont Performance Coatings όσο και η BASF πραγματοποίησαν παρουσιάσεις το 2001 και το 2003 σχετικά με την τεχνολογία σκλήρυνσης με υπεριώδη ακτινοβολία για βερνίκια αυτοκινήτων. Ο κινητήριος μοχλός αυτής της εξέλιξης είναι η βελτίωση ενός πρωταρχικού ζητήματος ικανοποίησης των πελατών όσον αφορά τη βαφή - την αντοχή στις γρατσουνιές και τα φθορές. Και οι δύο εταιρείες έχουν αναπτύξει επιστρώσεις υβριδικής σκλήρυνσης (UV & θερμικές). Ο σκοπός της επιδίωξης της υβριδικής τεχνολογίας είναι η ελαχιστοποίηση της πολυπλοκότητας του συστήματος σκλήρυνσης με υπεριώδη ακτινοβολία, επιτυγχάνοντας παράλληλα τις στοχευμένες ιδιότητες απόδοσης.
Τόσο η DuPont όσο και η BASF έχουν εγκαταστήσει πιλοτικές γραμμές στις εγκαταστάσεις τους. Η γραμμή DuPont στο Βούπερταλ έχει την ικανότητα να σκληραίνει ολόκληρα σώματα. Οι εταιρείες επίστρωσης όχι μόνο πρέπει να επιδεικνύουν καλή απόδοση επίστρωσης, αλλά πρέπει επίσης να επιδεικνύουν μια λύση για τη γραμμή βαφής. Ένα από τα άλλα οφέλη της UV/θερμικής σκλήρυνσης που αναφέρει η DuPont είναι ότι το μήκος του τμήματος διαφανούς χρώματος της γραμμής φινιρίσματος μπορεί να μειωθεί κατά 50% απλώς μειώνοντας το μήκος του θερμικού φούρνου.
Από την πλευρά της μηχανικής, η Dürr System GmbH παρουσίασε μια ιδέα για μια μονάδα συναρμολόγησης για σκλήρυνση με υπεριώδη ακτινοβολία. Μία από τις βασικές μεταβλητές σε αυτές τις ιδέες ήταν η θέση της διαδικασίας σκλήρυνσης με υπεριώδη ακτινοβολία στη γραμμή τελικής επεξεργασίας. Οι μηχανικές λύσεις περιελάμβαναν την τοποθέτηση λαμπτήρων UV πριν, μέσα ή μετά τον θερμικό φούρνο. Η Dürr πιστεύει ότι υπάρχουν μηχανικές λύσεις για τις περισσότερες από τις επιλογές διεργασίας που αφορούν τις τρέχουσες συνθέσεις που βρίσκονται υπό ανάπτυξη. Η Fusion UV Systems παρουσίασε επίσης ένα νέο εργαλείο - μια προσομοίωση σε υπολογιστή της διαδικασίας σκλήρυνσης με υπεριώδη ακτινοβολία για αμαξώματα αυτοκινήτων. Αυτή η ανάπτυξη πραγματοποιήθηκε για να υποστηρίξει και να επιταχύνει την υιοθέτηση της τεχνολογίας σκλήρυνσης με υπεριώδη ακτινοβολία σε εργοστάσια συναρμολόγησης.
Άλλες εφαρμογές
Συνεχίζονται οι εργασίες ανάπτυξης για πλαστικές επιστρώσεις που χρησιμοποιούνται σε εσωτερικούς χώρους αυτοκινήτων, επιστρώσεις για ζάντες αλουμινίου και τάσια τροχών, διαφανείς επιστρώσεις πάνω σε μεγάλα χυτευμένα χρωματιστά εξαρτήματα και για εξαρτήματα κάτω από το καπό. Η διαδικασία UV συνεχίζει να επικυρώνεται ως μια σταθερή πλατφόρμα σκλήρυνσης. Το μόνο που πραγματικά αλλάζει είναι ότι οι επιστρώσεις UV μετακινούνται σε πιο σύνθετα, υψηλότερης αξίας εξαρτήματα. Η σταθερότητα και η μακροπρόθεσμη βιωσιμότητα της διαδικασίας έχουν αποδειχθεί με την εφαρμογή εμπρόσθιου φωτισμού. Ξεκίνησε πριν από 20 χρόνια και πλέον αποτελεί το βιομηχανικό πρότυπο.
Αν και η τεχνολογία UV έχει αυτό που ορισμένοι θεωρούν «κουλ», αυτό που θέλει να κάνει η βιομηχανία με αυτήν την τεχνολογία είναι να παρέχει τις καλύτερες λύσεις στα προβλήματα των κατασκευαστών φινιρίσματος. Κανείς δεν χρησιμοποιεί μια τεχνολογία για χάρη της τεχνολογίας. Πρέπει να προσφέρει αξία. Η αξία μπορεί να προέλθει από βελτιωμένη παραγωγικότητα που σχετίζεται με την ταχύτητα σκλήρυνσης. Ή μπορεί να προέλθει από βελτιωμένες ή νέες ιδιότητες που δεν έχετε καταφέρει να επιτύχετε με τις τρέχουσες τεχνολογίες. Μπορεί να προέλθει από υψηλότερη ποιότητα με την πρώτη εφαρμογή, επειδή η επίστρωση είναι εκτεθειμένη στη βρωμιά για λιγότερο χρόνο. Μπορεί να παρέχει ένα μέσο για τη μείωση ή την εξάλειψη των VOC στις εγκαταστάσεις σας. Η τεχνολογία μπορεί να προσφέρει αξία. Η βιομηχανία UV και οι κατασκευαστές φινιρίσματος πρέπει να συνεχίσουν να συνεργάζονται για να δημιουργήσουν λύσεις που βελτιώνουν τα καθαρά κέρδη των κατασκευαστών φινιρίσματος.
Ώρα δημοσίευσης: 14 Μαρτίου 2023
