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 escluso dalla categoria dei COV.
Ma cosa succederebbe se potessimo eliminare completamente i solventi e ottenere comunque ottimi risultati protettivi e decorativi con il minimo sforzo?
Sarebbe fantastico, e possiamo farlo. La tecnologia che lo rende possibile si chiama polimerizzazione UV. È in uso dagli anni '70 per svariati materiali, tra cui metallo, plastica, vetro, carta e, sempre più spesso, legno.
I rivestimenti a polimerizzazione UV polimerizzano se esposti a luce ultravioletta nella gamma dei nanometri, a bassa intensità o appena al di sotto della luce visibile. I loro vantaggi includono una significativa riduzione o l'eliminazione completa dei VOC (composti organici volatili), meno sprechi, minore ingombro, manipolazione e impilamento immediati (quindi non è necessario utilizzare stendini di essiccazione), riduzione dei costi di manodopera e velocità di produzione più elevate.
I due principali svantaggi sono l'elevato costo iniziale delle attrezzature e la difficoltà di rifinire oggetti tridimensionali complessi. Pertanto, l'utilizzo della polimerizzazione UV è solitamente limitato alle officine più grandi che producono oggetti piuttosto piatti come porte, pannelli, pavimenti, modanature e componenti da assemblare.
Il modo più semplice per comprendere le finiture a polimerizzazione UV è confrontarle con le comuni finiture catalizzate, che probabilmente già conoscete. Come le finiture catalizzate, anche quelle a polimerizzazione UV contengono una resina per ottenere lo spessore desiderato, un solvente o un sostituto per la diluizione, un catalizzatore per avviare la reticolazione e favorire la polimerizzazione, e alcuni additivi, come gli agenti opacizzanti, per conferire caratteristiche specifiche.
Vengono utilizzate diverse resine primarie, tra cui derivati di epossidica, uretanica, acrilica e poliestere.
In tutti i casi, queste resine induriscono notevolmente e sono resistenti ai solventi e ai graffi, analogamente alle vernici catalizzate (a conversione). Ciò rende difficili le riparazioni invisibili qualora la pellicola indurita dovesse danneggiarsi.
Le finiture a polimerizzazione UV possono essere composte al 100% da solidi in forma liquida. Ciò significa che lo spessore del materiale depositato sul legno è lo stesso dello spessore del rivestimento polimerizzato. Non c'è nulla che possa evaporare. Tuttavia, la resina primaria è troppo densa per una facile applicazione. Pertanto, i produttori aggiungono molecole reattive più piccole per ridurne la viscosità. A differenza dei solventi, che evaporano, queste molecole aggiunte si legano tra loro alle molecole di resina più grandi per formare la pellicola.
È possibile aggiungere solventi o acqua come diluenti quando si desidera uno spessore di pellicola più sottile, ad esempio per una mano di sigillante. Tuttavia, di solito non sono necessari per rendere la finitura spruzzabile. Quando si aggiungono solventi o acqua, è necessario lasciarli evaporare (anche in forno) prima che inizi la polimerizzazione UV.
Il catalizzatore
A differenza delle vernici catalizzate, che iniziano a indurirsi al momento dell'aggiunta del catalizzatore, nelle finiture a polimerizzazione UV il catalizzatore, chiamato "fotoiniziatore", non entra in funzione finché non viene esposto all'energia della luce UV. A quel punto, innesca una rapida reazione a catena che lega insieme 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 di lavorazione. Rimane allo stato liquido finché non viene esposta alla luce UV. A quel punto polimerizza completamente in pochi secondi. È importante ricordare che la luce solare può accelerare il processo di polimerizzazione, quindi è fondamentale evitare questo tipo di esposizione.
Potrebbe essere più semplice pensare al catalizzatore per i rivestimenti UV come a un processo composto da due parti anziché una sola. C'è il fotoiniziatore già presente nella finitura, che costituisce circa il 5% del liquido, e c'è l'energia della luce UV che lo attiva. Senza entrambi, non succede nulla.
Questa caratteristica unica permette di recuperare la vernice in eccesso spruzzata anche al di fuori del raggio d'azione della luce UV e di riutilizzare la finitura. In questo modo, gli sprechi possono essere quasi completamente eliminati.
La tradizionale lampada UV è composta da una lampada a vapori di mercurio con un riflettore ellittico per raccogliere e dirigere la luce sul pezzo. L'obiettivo è concentrare la luce per ottenere il massimo effetto nell'attivazione del fotoiniziatore.
Negli ultimi dieci anni circa, i LED (diodi a emissione di luce) hanno iniziato a sostituire le lampadine tradizionali perché consumano meno elettricità, durano molto più a lungo, non necessitano di riscaldamento e hanno una gamma di lunghezze d'onda ristretta, quindi non generano quasi per niente il calore che può causare problemi. Questo calore può liquefare le resine del legno, ad esempio nel pino, e deve essere dissipato.
Il processo di polimerizzazione, tuttavia, rimane lo stesso. Tutto avviene "in linea d'aria". La finitura polimerizza solo se colpita dalla luce UV da una distanza fissa. Le aree in ombra o fuori dal campo visivo della luce non polimerizzano. Questa è un'importante limitazione della polimerizzazione UV allo stato attuale.
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 base alla formulazione del rivestimento. Questo è il motivo per cui gli oggetti piani costituiscono la grande maggioranza dei progetti che vengono rivestiti con una finitura a polimerizzazione UV.
Le due configurazioni più comuni per l'applicazione e la polimerizzazione dei rivestimenti UV sono a linea piana e a camera.
Con il processo flat line, gli oggetti piatti o quasi piatti si muovono lungo un nastro trasportatore passando sotto un getto d'acqua o un rullo, oppure 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 completare la polimerizzazione. Gli oggetti possono quindi essere impilati immediatamente.
Nelle camere di lavorazione, gli oggetti vengono solitamente appesi e movimentati lungo un nastro trasportatore seguendo gli stessi passaggi. Una camera di lavorazione consente la finitura simultanea di tutti i lati 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 o di tenere una lampada UV e muovere l'oggetto attorno ad essa.
I fornitori svolgono un ruolo chiave
Con le vernici e le attrezzature a polimerizzazione UV, la collaborazione con i fornitori è ancora più importante rispetto alle vernici catalizzate. Il motivo principale risiede nel numero di variabili che devono essere coordinate. Tra queste, la lunghezza d'onda delle lampade o dei LED e la loro distanza dagli oggetti, la formulazione del rivestimento e la velocità della linea, qualora si utilizzi una linea di finitura.
Data di pubblicazione: 23 aprile 2023
