La tecnologia UV è considerata da molti la tecnologia “emergente” per la polimerizzazione dei rivestimenti industriali. Sebbene possa essere una novità per molti nel settore dei rivestimenti industriali e automobilistici, esiste da più di tre decenni in altri settori...
La tecnologia UV è considerata da molti la tecnologia “emergente” per la polimerizzazione dei rivestimenti industriali. Sebbene possa essere una novità per molti nel settore dei rivestimenti industriali e automobilistici, esiste da più di tre decenni in altri settori. Le persone camminano ogni giorno sui prodotti per pavimenti in vinile con rivestimento UV e molti di noi li hanno nelle nostre case. Anche la tecnologia di polimerizzazione UV svolge un ruolo importante nel settore dell'elettronica di consumo. Ad esempio, nel caso dei telefoni cellulari, la tecnologia UV viene utilizzata nel rivestimento di custodie in plastica, rivestimenti per proteggere i componenti elettronici interni, componenti incollati con adesivi UV e persino nella produzione degli schermi a colori presenti su alcuni telefoni. Allo stesso modo, le industrie delle fibre ottiche e dei DVD/CD utilizzano esclusivamente rivestimenti e adesivi UV e non esisterebbero come li conosciamo oggi se la tecnologia UV non ne avesse consentito lo sviluppo.
Allora, cos'è la polimerizzazione UV? Più semplicemente, si tratta di un processo di reticolazione (polimerizzazione) dei rivestimenti mediante un processo chimico avviato e sostenuto dall'energia UV. In meno di un minuto il rivestimento si trasforma da liquido a solido. Esistono differenze fondamentali in alcune materie prime e nella funzionalità delle resine nel rivestimento, ma queste sono trasparenti per l'utente del rivestimento.
Le apparecchiature di applicazione convenzionali come pistole a spruzzo ad aria atomizzata, HVLP, campane rotanti, rivestimento a flusso, rivestimento a rullo e altre apparecchiature applicano rivestimenti UV. Tuttavia, invece di entrare in un forno termico dopo l'applicazione del rivestimento e il flash del solvente, il rivestimento viene polimerizzato con energia UV generata da sistemi di lampade UV organizzati in modo da illuminare il rivestimento con la quantità minima di energia richiesta per ottenere la polimerizzazione.
Le aziende e le industrie che sfruttano le caratteristiche della tecnologia UV hanno prodotto un valore straordinario fornendo efficienze di produzione superiori e un prodotto finale superiore, migliorando al contempo i profitti.
Sfruttare gli attributi UV
Quali sono gli attributi chiave che possono essere sfruttati? Innanzitutto, come accennato in precedenza, la polimerizzazione è molto rapida e può essere eseguita a temperatura ambiente. Ciò consente una polimerizzazione efficiente dei substrati sensibili al calore e tutti i rivestimenti possono essere polimerizzati molto rapidamente. La polimerizzazione UV è fondamentale per la produttività se il vincolo (collo di bottiglia) nel processo è un tempo di polimerizzazione lungo. Inoltre, la velocità consente un processo con un ingombro molto ridotto. Per fare un confronto, un rivestimento convenzionale che richiede una cottura di 30 minuti a una velocità di linea di 15 piedi al minuto richiede 450 piedi di trasportatore nel forno, mentre un rivestimento polimerizzato con UV può richiedere solo 25 piedi (o meno) di trasportatore.
La reazione di reticolazione UV può dare come risultato un rivestimento con una durabilità fisica di gran lunga superiore. Sebbene i rivestimenti possano essere formulati per essere duri per applicazioni come la pavimentazione, possono anche essere realizzati per essere molto flessibili. Entrambi i tipi di rivestimenti, duri e flessibili, vengono utilizzati nelle applicazioni automobilistiche.
Questi attributi sono i fattori trainanti per il continuo sviluppo e penetrazione della tecnologia UV per i rivestimenti automobilistici. Naturalmente, ci sono sfide associate alla polimerizzazione UV dei rivestimenti industriali. La preoccupazione principale per il proprietario del processo è la capacità di esporre tutte le aree delle parti complesse all'energia UV. L'intera superficie del rivestimento deve essere esposta all'energia UV minima necessaria per polimerizzare il rivestimento. Ciò richiede un'attenta analisi del pezzo, la sua disposizione e la disposizione delle lampade per eliminare le zone d'ombra. Tuttavia, ci sono stati miglioramenti significativi nelle lampade, nelle materie prime e nei prodotti formulati che superano la maggior parte di questi vincoli.
Illuminazione anteriore automobilistica
L'applicazione specifica nel settore automobilistico in cui gli UV sono diventati la tecnologia standard è nel settore dell'illuminazione anteriore automobilistica, dove i rivestimenti UV sono utilizzati da più di 15 anni e ora rappresentano l'80% del mercato. I fari sono composti da due componenti principali che devono essere rivestiti: la lente in policarbonato e l'alloggiamento del riflettore. L'obiettivo richiede un rivestimento molto duro e resistente ai graffi per proteggere il policarbonato dagli elementi e dagli abusi fisici. L'alloggiamento del riflettore è dotato di uno strato di base UV (primer) che sigilla il substrato e fornisce una superficie ultra liscia per la metallizzazione. Il mercato delle basi per riflettori è ora essenzialmente trattato con UV al 100%. Le ragioni principali per l'adozione sono state il miglioramento della produttività, il ridotto ingombro del processo e le proprietà di prestazione del rivestimento superiori.
Sebbene i rivestimenti utilizzati siano polimerizzati ai raggi UV, contengono solvente. Tuttavia, la maggior parte dell'overspray viene recuperata e riciclata nel processo, raggiungendo un'efficienza di trasferimento vicina al 100%. L'obiettivo per lo sviluppo futuro è aumentare i solidi al 100% ed eliminare la necessità di un ossidante.
Parti esterne in plastica
Una delle applicazioni meno conosciute è l'uso di un rivestimento trasparente polimerizzabile con raggi UV su modanature laterali della carrozzeria stampate in tinta. Inizialmente, questo rivestimento è stato sviluppato per ridurre l'ingiallimento dovuto all'esposizione esterna delle modanature laterali della carrozzeria in vinile. Il rivestimento doveva essere molto resistente e flessibile per mantenere l'adesione senza rompersi a causa di oggetti che colpivano la modanatura. I fattori determinanti per l'utilizzo dei rivestimenti UV in questa applicazione sono la velocità di polimerizzazione (minimo ingombro del processo) e proprietà prestazionali superiori.
Pannelli della carrozzeria SMC
Il composto per stampaggio fogli (SMC) è un materiale composito utilizzato come alternativa all'acciaio da oltre 30 anni. L'SMC è costituito da una resina poliestere caricata con fibra di vetro che è stata colata in fogli. Questi fogli vengono quindi posizionati in uno stampo di compressione e formati in pannelli della carrozzeria. L'SMC può essere scelto perché riduce i costi degli utensili per piccole serie di produzione, riduce il peso, fornisce resistenza alle ammaccature e alla corrosione e offre maggiore libertà agli stilisti. Tuttavia, una delle sfide nell’utilizzo dell’SMC è la finitura del pezzo nello stabilimento di assemblaggio. SMC è un substrato poroso. Quando il pannello della carrozzeria, ora su un veicolo, passa attraverso il forno di verniciatura trasparente, può verificarsi un difetto della vernice noto come “porosità pop”. Ciò richiederà almeno una riparazione puntuale o, se ci sono abbastanza “schiocchi”, una riverniciatura completa della carrozzeria.
Tre anni fa, nel tentativo di eliminare questo difetto, BASF Coatings ha commercializzato un sigillante ibrido UV/termico. Il motivo per utilizzare una polimerizzazione ibrida è che l'overspray verrà polimerizzato su superfici non critiche. Il passaggio chiave per eliminare i “porosità pop” è l’esposizione all’energia UV, aumentando significativamente la densità di reticolazione del rivestimento esposto sulle superfici critiche. Se il sigillante non riceve l'energia UV minima, il rivestimento soddisfa comunque tutti gli altri requisiti prestazionali.
L'uso della tecnologia a doppia polimerizzazione in questo caso fornisce nuove proprietà di rivestimento utilizzando la polimerizzazione UV fornendo allo stesso tempo un fattore di sicurezza per il rivestimento in un'applicazione di alto valore. Questa applicazione non solo dimostra come la tecnologia UV possa fornire proprietà di rivestimento uniche, ma mostra anche che un sistema di rivestimento a polimerizzazione UV è fattibile su parti automobilistiche di alto valore, di grandi volumi, grandi e complesse. Questo rivestimento è stato utilizzato su circa un milione di pannelli della carrozzeria.
Trasparente OEM
Probabilmente, il segmento di mercato della tecnologia UV con la massima visibilità è quello dei rivestimenti di Classe A dei pannelli esterni della carrozzeria automobilistica. Ford Motor Company ha esposto la tecnologia UV su un prototipo di veicolo, l'auto Concept U, al North American International Auto Show nel 2003. La tecnologia di rivestimento dimostrata era un rivestimento trasparente a polimerizzazione UV, formulato e fornito da Akzo Nobel Coatings. Questo rivestimento è stato applicato e polimerizzato su singoli pannelli della carrozzeria realizzati con vari materiali.
A Surcar, la principale conferenza mondiale sui rivestimenti per autoveicoli che si tiene ogni due anni in Francia, sia DuPont Performance Coatings che BASF hanno presentato nel 2001 e nel 2003 la tecnologia di essiccazione UV per le vernici trasparenti per autoveicoli. L'obiettivo di questo sviluppo è migliorare un problema primario di soddisfazione del cliente relativo alla resistenza della vernice ai graffi e ai danni. Entrambe le società hanno sviluppato rivestimenti a polimerizzazione ibrida (UV e termica). Lo scopo di perseguire il percorso della tecnologia ibrida è ridurre al minimo la complessità del sistema di polimerizzazione UV raggiungendo al contempo le proprietà prestazionali target.
Sia DuPont che BASF hanno installato linee pilota presso le loro strutture. La linea DuPont di Wuppertal ha la capacità di curare corpi interi. Le aziende di rivestimento non devono solo dimostrare buone prestazioni di rivestimento, ma devono anche dimostrare una soluzione per la linea di verniciatura. Uno degli altri vantaggi della polimerizzazione UV/termica citati da DuPont è che la lunghezza della porzione di vernice trasparente della linea di finitura può essere ridotta del 50% semplicemente riducendo la lunghezza del forno termico.
Dal punto di vista ingegneristico, Dürr System GmbH ha presentato un concetto di impianto di assemblaggio per l'essiccazione UV. Una delle variabili chiave in questi concetti era la posizione del processo di polimerizzazione UV nella linea di finitura. Le soluzioni ingegnerizzate includevano il posizionamento delle lampade UV prima, all'interno o dopo il forno termico. Dürr ritiene che esistano soluzioni ingegneristiche per la maggior parte delle opzioni di processo che coinvolgono le attuali formulazioni in fase di sviluppo. Fusion UV Systems ha presentato anche un nuovo strumento: una simulazione al computer del processo di polimerizzazione UV per le carrozzerie automobilistiche. Questo sviluppo è stato intrapreso per supportare e accelerare l’adozione della tecnologia di polimerizzazione UV negli impianti di assemblaggio.
Altre applicazioni
Continua il lavoro di sviluppo per rivestimenti in plastica utilizzati sugli interni automobilistici, rivestimenti per cerchi in lega e copricerchi, vernici trasparenti su grandi parti stampate a colori e per parti sotto il cofano. Il processo UV continua ad essere convalidato come piattaforma di polimerizzazione stabile. L’unica cosa che sta realmente cambiando è che i rivestimenti UV si stanno spostando verso parti più complesse e di maggior valore. La stabilità e la fattibilità a lungo termine del processo sono state dimostrate con l'applicazione di illuminazione avanzata. È iniziato più di 20 anni fa ed è ora lo standard del settore.
Sebbene la tecnologia UV abbia quello che alcuni considerano un fattore “interessante”, ciò che l'industria vuole fare con questa tecnologia è fornire le migliori soluzioni ai problemi dei finitori. Nessuno usa una tecnologia fine a se stessa. Deve fornire valore. Il valore può presentarsi sotto forma di una migliore produttività correlata alla velocità di polimerizzazione. Oppure può derivare da proprietà migliorate o nuove che non sei riuscito a ottenere con le tecnologie attuali. Può derivare da una qualità più elevata al primo tentativo perché il rivestimento è esposto allo sporco per meno tempo. Potrebbe fornire un mezzo per ridurre o eliminare i COV nella vostra struttura. La tecnologia può offrire valore. L'industria UV e gli impianti di finitura devono continuare a lavorare insieme per creare soluzioni che migliorino i profitti dell'azienda di finitura.
Orario di pubblicazione: 14 marzo 2023
