¿Cuáles son los problemas técnicos relacionados con los recubrimientos curables por UV?
1 Historia del desarrollo
Desde 1990, se han informado en Europa de varias tecnologías de patentes públicas relacionadas con recubrimientos en polvo curables por UV. Mediante uno de 1995
Algunas de ellas han sido aprobadas. Las características más destacadas de este tipo de tecnología patentada son:
(1) Sin disolventes, sin emisiones de COV entre recubrimientos;
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(2) Ampliar la gama de aplicaciones de recubrimientos y realizar recubrimientos en polvo de materiales sensibles al calor;
(3) Acortar el tiempo de curado de los recubrimientos y ahorrar energía.
Las primeras empresas en promover la comercialización de esta nueva tecnología respetuosa con el medio ambiente son:
Recubrimientos en polvo curados por UV: Herbert de Suecia, ahora DuPont Powder Coatings;
Equipo de procesamiento de recubrimiento en polvo con curado UV: empresa sueca TRIAB;
Gestión de productos y recubrimientos de curado UV: empresa británica STILEXO.
El recubrimiento de superficies de tableros de fibra de densidad media es la aplicación más madura de la tecnología de recubrimiento en polvo curado con UV y tiene más ventajas que el recubrimiento líquido en términos de protección ambiental.
1.1 Aplicación de recubrimientos en polvo curados por UV en varios países
La empresa británica STILEXO está equipada con el dispositivo de curado dual UV-IR de TRIAB y utiliza recubrimientos en polvo de DuPont para recubrir tableros de fibra de densidad media. . Este tablero de fibra de densidad media con recubrimiento en polvo se utiliza principalmente en la fabricación de muebles, equipos de audio y material de oficina.
En 1998, British Power Electronics Company completó la depuración de la línea de producción de recubrimiento en polvo fotopolimerizable para motores y la puso en producción un año después. Muchos materiales de cableado dentro del motor se deforman fácilmente cuando se calientan, y el recubrimiento en polvo de curado UV es una forma eficaz de resolver este problema.
Durante 1999, Voleo Company llevó a cabo una transformación técnica en el recubrimiento de la segunda lechada de imprimación del automóvil y del radiador del automóvil, ambos utilizando recubrimiento en polvo curado con luz ultravioleta, y logró buenos resultados. Para los radiadores de automóviles revestidos con materiales de caucho, es muy beneficioso utilizar recubrimientos en polvo de curado UV para evitar daños térmicos a los materiales de caucho.
1.2 Ampliación de los campos de aplicación
Teóricamente, los campos de aplicación de los recubrimientos en polvo curados con UV son básicamente los mismos que los de los recubrimientos líquidos curados con UV. A juzgar por la situación del mercado en el año 2000, los recubrimientos en polvo curables por UV sobre superficies plásticas son muy prometedores. La empresa británica Polyflor utiliza recubrimientos en polvo curables por rayos UV para pulverizar suelos de PVC. Este suelo de PVC con recubrimiento en polvo tiene las siguientes propiedades:
No se desvanece con la luz solar prolongada;
La cantidad de limpiador para pisos se reduce en un 40%;
La dureza de la superficie mejora significativamente.
2 Características del recubrimiento de los recubrimientos en polvo curados con UV
El recubrimiento formado por la reacción de reticulación desencadenada por la irradiación ultravioleta tiene las siguientes propiedades físicas, químicas y económicas.
2.1 Propiedades físicas
Dureza superficial mejorada (la dureza del lápiz puede alcanzar 4h);
Resistencia al desgaste mejorada (200 veces con una carga de 1 kg);
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Se mejora la resistencia a la tracción de la película de recubrimiento;
Se reducen las burbujas.
2.2 Propiedades químicas
Resistencia a disolventes orgánicos (insoluble en metiletilcetona).
Anticontaminación.
2.3 Rendimiento económico
Menos pérdida de polvo al pulverizar
Pequeño impacto ambiental (sin liberación de COV
Recubrimiento y curado Bajo); consumo de energía;
El equipo de curado ocupa menos espacio;
Tiempo de curado corto
Puede dibujar objetos tridimensionales.
Los componentes de resina incluyen principalmente los siguientes tipos:
Sistema acrílico o metacrílico
Sistema de resina epoxi
Híbrido poliéster o poliéster epoxi; sistema;
Sistema de poliuretano;
Sistema de éter vinílico.
En el futuro, esperamos la aparición de sistemas poliméricos de alto rendimiento, como siliconas y organofluorados.
La velocidad de curado de los recubrimientos en polvo curables por UV se ve muy afectada por los componentes del pigmento. Por ejemplo, cuando se usa dióxido de titanio para preparar polvo blanco curable por ultravioleta, las longitudes de onda de absorción de UV del dióxido de titanio anatasa y del dióxido de titanio rutilo son diferentes, lo que afectará significativamente el proceso de curado de la película de recubrimiento. La Figura 1 muestra los espectros de absorción UV de anatasa y dióxido de titanio rutilo.
Figura 1 Espectros de absorción UV de anatasa y dióxido de titanio rutilo.
Los fotoiniciadores y aceleradores de curado son garantías importantes para el curado de polvos fotocurables. BAPO (hidróxido de diacilfosfina) y AHK (2-hidroxicetona) son fotoiniciadores y aceleradores de curado recientemente desarrollados con muy buenos efectos de aplicación. La Figura 2 muestra los espectros de absorción UV y las estructuras químicas de AHK y BAPO.
Las condiciones del proceso de calentamiento y fusión (radiación infrarroja) del recubrimiento en polvo de curado UV son las siguientes:
Velocidad de la línea de ensamblaje: 0,5 ~ 2 m/min;
Longitud de la tubería: 195 cm;
Intensidad de radiación: 32 kW/㎡;
Longitud total del horno de calentamiento: 2 m.
Un dispositivo de calefacción por infrarrojos típico tiene 2 m de largo y está equipado con 5 lámparas de infrarrojos, dependiendo de las necesidades de los diferentes sustratos (como tableros de fibra de densidad media, placas de hierro).
Las temperaturas de calentamiento de la superficie son diferentes.
Las condiciones del proceso de curado UV para el polvo curable por UV son las siguientes:
Longitud total del horno de curado: 155 cm;
La velocidad de la tubería es de 1 ~ 5 m/min ;
Potencia: 80 ~ 160 w/cm;
Longitud de onda de la lámpara UV: 320 ~ 420 nanómetros.
Para permitir que la luz ultravioleta pase a través de un recubrimiento con un espesor de 60 ~ 100 μm y lograr el curado completo del recubrimiento, se debe utilizar una lámpara ultravioleta que pueda emitir longitudes de onda largas y sellar con galio y mercurio. en el tubo de la lámpara durante la fabricación. La radiación UV pulsada tiene un amplio rango de longitudes de onda, intensidad de radiación media y alta transmitancia.
5 Progreso tecnológico de los recubrimientos en polvo curados por UV
Las lámparas de mercurio de media presión tradicionales y las lámparas de halogenuros metálicos utilizadas en el proceso de curado por UV de los recubrimientos en polvo tienen los siguientes problemas:
Los recubrimientos con un espesor de 50 ~ 100 μm tienen una transmisión de luz deficiente;
Los recubrimientos en polvo curables por UV llenos de pigmentos elevados no se curan lo suficiente;
Negro o dióxido de titanio y contenido de pigmento amarillo Los recubrimientos en polvo con alto contenido de UV no se pueden curar en el rango de UV de onda corta;
Para sustratos recubiertos tridimensionales, el curado UV de la película de recubrimiento es difícil.
Las piezas de trabajo recubiertas a gran escala requieren el uso de dispositivos de curado de alta potencia al aplicar recubrimientos en polvo UV, lo cual es difícil de lograr en operaciones reales. La tecnología de curado UV pulsado recientemente desarrollada es un medio eficaz para resolver los problemas anteriores. Usando una lámpara de xenón, los recubrimientos en polvo UV que contienen pigmentos blancos se pueden curar completamente en 30 segundos, mientras que los recubrimientos en polvo UV transparentes se pueden curar en 15 segundos. La Tabla 6 muestra una comparación de rendimiento de los nuevos dispositivos de radiación UV pulsada.
El nuevo dispositivo de radiación ultravioleta pulsada tiene las siguientes características:
La longitud de onda de la radiación está en el rango de 300 ~ 1000 nm, la intensidad de la radiación se distribuye uniformemente y el rango de selección del fotoiniciador es ancho;
La luz UV de onda corta (alrededor de 300 nm) es adecuada para curar recubrimientos en polvo transparentes;
La luz UV de onda larga (alrededor de 400 nm) es adecuada para curar recubrimientos en polvo UV de colores;
La potencia de las lámparas de pulso es de hasta 1 × 105 W, pueden alcanzar la producción de energía especificada en poco tiempo (65438+2 millonésimas de segundo), por lo que la energía de radiación puede penetrar la película gruesa. y curarlo por completo. La figura 4-7 muestra los espectros de radiación de lámparas ultravioleta pulsadas y lámparas ultravioleta ordinarias.