Negli ultimi decenni, l'obiettivo è stato quello di ridurre la quantità di solventi rilasciati nell'atmosfera. Questi sono chiamati COV (composti organici volatili) e, di fatto, includono tutti i solventi che utilizziamo, ad eccezione dell'acetone, che ha una reattività fotochimica molto bassa ed è stato esentato dall'obbligo di emissione di COV.
Ma cosa succederebbe se potessimo eliminare del tutto i solventi e ottenere comunque buoni risultati protettivi e decorativi con il minimo sforzo?
Sarebbe fantastico, e possiamo farlo. La tecnologia che lo rende possibile si chiama polimerizzazione UV. È utilizzata dagli anni '70 per tutti i tipi di materiali, tra cui metallo, plastica, vetro, carta e, sempre più spesso, anche per il legno.
I rivestimenti a polimerizzazione UV polimerizzano quando esposti a luce ultravioletta nell'intervallo nanometrico, a livelli bassi o appena inferiori alla luce visibile. I loro vantaggi includono una significativa riduzione o la completa eliminazione dei COV, meno sprechi, minore ingombro a pavimento, movimentazione e accatastamento immediati (quindi senza bisogno di stendini), riduzione dei costi di manodopera e velocità di produzione più elevate.
I due svantaggi principali sono l'elevato costo iniziale dell'attrezzatura e la difficoltà di finitura di oggetti 3D complessi. Pertanto, l'approccio alla polimerizzazione UV è solitamente limitato alle grandi aziende che producono oggetti piuttosto piatti come porte, pannelli, pavimenti, finiture e componenti pronti per il montaggio.
Il modo più semplice per comprendere le finiture a polimerizzazione UV è confrontarle con le comuni finiture catalizzate con cui probabilmente avete familiarità. Come le finiture catalizzate, le finiture a polimerizzazione UV contengono una resina per ottenere la copertura, un solvente o un sostituto per la diluizione, un catalizzatore per avviare la reticolazione e portare a termine la polimerizzazione e alcuni additivi come gli agenti opacizzante per conferire caratteristiche speciali.
Vengono utilizzate numerose resine primarie, tra cui derivati di epossidica, uretano, acrilico e poliestere.
In tutti i casi, queste resine polimerizzano in modo molto duro e sono resistenti ai solventi e ai graffi, simili a quelle delle vernici catalizzate (di conversione). Ciò rende difficili le riparazioni invisibili se la pellicola polimerizzata dovesse danneggiarsi.
Le finiture polimerizzate a UV possono essere al 100% solide in forma liquida. Ciò significa che lo spessore di ciò che viene depositato sul legno è uguale a quello del rivestimento polimerizzato. Non c'è nulla che possa evaporare. Tuttavia, la resina primaria è troppo densa per una facile applicazione. Quindi i produttori aggiungono molecole reattive più piccole per ridurne la viscosità. A differenza dei solventi, che evaporano, queste molecole aggiunte si reticolano con le molecole di resina più grandi per formare la pellicola.
Solventi o acqua possono anche essere aggiunti come diluenti quando si desidera uno strato più sottile, ad esempio per una mano di sigillante. Ma di solito non sono necessari per rendere la finitura spruzzabile. Quando si aggiungono solventi o acqua, è necessario lasciarli evaporare (o farli evaporare in forno) prima che inizi la polimerizzazione UV.
Il catalizzatore
A differenza della vernice catalizzata, che inizia a polimerizzare con l'aggiunta del catalizzatore, il catalizzatore di una finitura a polimerizzazione UV, chiamato "fotoiniziatore", non agisce finché non viene esposto all'energia della luce UV. A quel punto, innesca una rapida reazione a catena che lega tutte le molecole del rivestimento per formare la pellicola.
Questo processo è ciò che rende le finiture a polimerizzazione UV così uniche. La finitura non ha praticamente alcuna durata di conservazione o pot-life. Rimane liquida finché non viene esposta alla luce UV. A quel punto, polimerizza completamente in pochi secondi. Tenete presente che la luce solare può innescare la polimerizzazione, quindi è importante evitare questo tipo di esposizione.
Potrebbe essere più facile pensare al catalizzatore per le vernici UV come a due componenti anziché a uno solo. C'è il fotoiniziatore già presente nella finitura – circa il 5% del liquido – e c'è l'energia della luce UV che lo innesca. Senza entrambi, non succede nulla.
Questa caratteristica unica consente di recuperare l'overspray al di fuori del raggio d'azione della luce UV e di riutilizzare la finitura, eliminando quasi totalmente gli sprechi.
La lampada UV tradizionale è costituita da una lampadina a vapori di mercurio dotata di un riflettore ellittico che raccoglie e dirige la luce sul pezzo. L'idea è quella di concentrare la luce per ottenere il massimo effetto nell'attivazione del fotoiniziatore.
Nell'ultimo decennio circa, i LED (diodi a emissione luminosa) hanno iniziato a sostituire le lampadine tradizionali perché consumano meno elettricità, durano molto più a lungo, non devono riscaldarsi e hanno una gamma di lunghezze d'onda ristretta, quindi non creano così tanto calore, che causa problemi. Questo calore può liquefare le resine nel legno, come nel pino, e il calore deve essere smaltito.
Tuttavia, il processo di polimerizzazione è lo stesso. Tutto è "a vista". La finitura polimerizza solo se la luce UV la colpisce da una distanza fissa. Le aree in ombra o fuori fuoco non polimerizzano. Questo è un limite importante della polimerizzazione UV al momento.
Per polimerizzare il rivestimento su qualsiasi oggetto complesso, anche su qualcosa di quasi piatto come una modanatura profilata, le luci devono essere disposte in modo da colpire ogni superficie alla stessa distanza fissa, in modo da adattarsi alla formulazione del rivestimento. Questo è il motivo per cui gli oggetti piatti costituiscono la stragrande maggioranza dei progetti rivestiti con una finitura a polimerizzazione UV.
Le due soluzioni più comuni per l'applicazione e la polimerizzazione del rivestimento UV sono la linea piatta e la camera.
Con la linea piatta, gli oggetti piatti o quasi piatti scorrono lungo un nastro trasportatore sotto uno spruzzatore o un rullo o attraverso una camera a vuoto, quindi attraverso un forno, se necessario, per rimuovere solventi o acqua e infine sotto una serie di lampade UV per la polimerizzazione. Gli oggetti possono quindi essere immediatamente impilati.
Nelle camere, gli oggetti vengono solitamente appesi e movimentati lungo un nastro trasportatore seguendo gli stessi passaggi. Una camera consente la finitura di tutti i lati contemporaneamente e la finitura di oggetti tridimensionali non complessi.
Un'altra possibilità è quella di utilizzare un robot per ruotare l'oggetto davanti alle lampade UV oppure tenere una lampada UV e muovere l'oggetto attorno ad essa.
I fornitori svolgono un ruolo chiave
Con i rivestimenti e le attrezzature a polimerizzazione UV, la collaborazione con i fornitori è ancora più importante rispetto alle vernici catalizzate. Il motivo principale è il numero di variabili da coordinare. Tra queste, la lunghezza d'onda delle lampadine o dei LED e la loro distanza dagli oggetti, la formulazione del rivestimento e la velocità della linea se si utilizza una linea di finitura.
Data di pubblicazione: 23-04-2023
