Di Lawrence (Larry) Van Iseghem è Presidente/CEO di Van Technologies, Inc.
Nel corso della nostra attività commerciale con clienti industriali su base internazionale, abbiamo affrontato un numero incredibile di domande e fornito molte soluzioni associate ai rivestimenti UV. Di seguito sono riportate alcune delle domande più frequenti e le risposte allegate possono fornire informazioni utili.
1. Cosa sono i rivestimenti polimerizzabili ai raggi UV?
Nel settore della finitura del legno esistono tre tipi principali di rivestimenti indurenti ai raggi UV.
I rivestimenti indurenti UV attivi al 100% (a volte indicati come solidi al 100%) sono composizioni chimiche liquide che non contengono solventi o acqua. Dopo l'applicazione, il rivestimento viene immediatamente esposto all'energia UV senza la necessità di asciugarsi o evaporare prima della polimerizzazione. La composizione di rivestimento applicata reagisce per formare uno strato superficiale solido attraverso il processo reattivo descritto e appropriatamente chiamato fotopolimerizzazione. Poiché non è necessaria l'evaporazione prima dell'indurimento, il processo di applicazione e indurimento è notevolmente efficiente ed economico.
I rivestimenti polimerizzabili UV ibridi a base acqua o a base solvente contengono ovviamente acqua o solvente per ridurre il contenuto attivo (o solido). Questa riduzione del contenuto solido consente una maggiore facilità nel controllare lo spessore della pellicola bagnata applicata e/o nel controllare la viscosità del rivestimento. Durante l'uso, questi rivestimenti UV vengono applicati alle superfici in legno attraverso una varietà di metodi e devono essere completamente asciugati prima della polimerizzazione UV.
Anche i rivestimenti in polvere polimerizzabili con raggi UV sono composizioni solide al 100% e tipicamente vengono applicati a substrati conduttivi attraverso l'attrazione elettrostatica. Una volta applicato, il supporto viene riscaldato per sciogliere la polvere, che fuoriesce formando una pellicola superficiale. Il substrato rivestito può quindi essere immediatamente esposto all'energia UV per facilitare l'indurimento. La pellicola superficiale risultante non è più deformabile né sensibile al calore.
Sono disponibili varianti di questi rivestimenti polimerizzabili con raggi UV che contengono un meccanismo di polimerizzazione secondario (attivato dal calore, reattivo all'umidità, ecc.) in grado di fornire polimerizzazione nelle regioni superficiali che non sono esposte all'energia UV. Questi rivestimenti vengono comunemente definiti rivestimenti a doppia polimerizzazione.
Indipendentemente dal tipo di rivestimento polimerizzabile ai raggi UV utilizzato, la finitura superficiale o lo strato finale offre proprietà eccezionali di qualità, durata e resistenza.
2. Quanto bene i rivestimenti a polimerizzazione UV aderiscono alle diverse specie di legno, compresi i tipi di legno oleoso?
I rivestimenti polimerizzabili ai raggi UV mostrano un'eccellente adesione alla maggior parte delle specie legnose. È importante assicurarsi che esistano condizioni di polimerizzazione sufficienti per garantire la polimerizzazione completa e la corrispondente adesione al substrato.
Ci sono alcune specie che sono naturalmente molto oleose e possono richiedere l'applicazione di un primer che promuova l'adesione, o "tiecoat". Van Technologies ha svolto notevoli attività di ricerca e sviluppo sull'adesione dei rivestimenti polimerizzabili ai raggi UV a queste specie di legno. I recenti sviluppi includono un unico sigillante polimerizzabile ai raggi UV che impedisce a oli, linfa e pece di interferire con l'adesione dello strato superiore polimerizzabile ai raggi UV.
In alternativa, l'olio presente sulla superficie del legno può essere rimosso immediatamente prima dell'applicazione del rivestimento strofinando con acetone o altro solvente adatto. Un panno assorbente e privo di lanugine viene prima inumidito con il solvente e poi passato sulla superficie del legno. La superficie viene lasciata asciugare e quindi è possibile applicare il rivestimento indurente ai raggi UV. La rimozione dell'olio superficiale e di altri contaminanti favorisce la successiva adesione del rivestimento applicato alla superficie del legno.
3. Che tipo di macchie sono compatibili con le vernici UV?
Qualsiasi macchia qui descritta può essere efficacemente sigillata e rivestita con sistemi di polvere polimerizzabile con raggi UV al 100%, con solvente ridotto, con polimerizzazione UV a base acqua o con polvere UV. Pertanto, esistono numerose combinazioni praticabili che rendono la maggior parte dei coloranti sul mercato adatti a qualsiasi rivestimento polimerizzabile con raggi UV. Esistono, tuttavia, alcune considerazioni importanti per garantire che esista la compatibilità per una finitura superficiale del legno di qualità.
Macchie a base acquosa e macchie polimerizzabili con raggi UV a base acqua:Quando si applicano sigillanti/finiture in polvere polimerizzabili ai raggi UV al 100% con polimerizzazione UV, con solventi ridotti o con polimerizzazione UV su macchie a base acqua, è essenziale che la macchia sia completamente asciutta per evitare difetti nell'uniformità del rivestimento, tra cui buccia d'arancia, occhi di pesce, crateri , raggruppamento e pozzanghera. Tali difetti si verificano a causa della bassa tensione superficiale dei rivestimenti applicati rispetto all'elevata tensione superficiale dell'acqua residua dal colorante applicato.
L'applicazione di un rivestimento indurente ai raggi UV a base acqua, tuttavia, generalmente è più tollerante. Il colorante applicato può presentare umidità senza effetti negativi quando si utilizzano determinati sigillanti/finiture polimerizzabili ai raggi UV a base acqua. L'umidità residua o l'acqua derivante dall'applicazione del colorante si diffonderà facilmente attraverso il sigillante/finitura UV a base acqua applicato durante il processo di asciugatura. Si consiglia vivamente, tuttavia, di testare qualsiasi combinazione di colorante e sigillante/finitura su un campione rappresentativo prima di impegnarsi sulla superficie effettiva da rifinire.
Macchie a base di olio e solventi:Sebbene possa esistere un sistema che può essere applicato a macchie a base di olio o solventi non sufficientemente essiccate, di solito è necessario, e altamente raccomandato, asciugare completamente queste macchie prima dell'applicazione di qualsiasi sigillante/finitura. Le macchie ad asciugatura lenta di questi tipi possono richiedere fino a 24-48 ore (o più) per raggiungere la completa asciugatura. Anche in questo caso si consiglia di testare il sistema su una superficie di legno rappresentativa.
Macchie polimerizzabili ai raggi UV al 100%:In generale, i rivestimenti polimerizzabili ai raggi UV al 100% mostrano un'elevata resistenza chimica e all'acqua quando sono completamente polimerizzati. Questa resistenza rende difficile che i rivestimenti applicati successivamente aderiscano bene a meno che la superficie sottostante trattata con UV non sia adeguatamente abrasa per consentire il legame meccanico. Sebbene siano offerti coloranti polimerizzabili con UV al 100% progettati per essere ricettivi ai rivestimenti applicati successivamente, la maggior parte dei coloranti polimerizzabili con UV al 100% deve essere abrasa o parzialmente polimerizzata (definita fase "B" o polimerizzazione a rilievo) per favorire l'adesione tra gli strati. La stadiazione “B” dà luogo a siti reattivi residui nello strato colorante che co-reagiscono con il rivestimento polimerizzabile con raggi UV applicato quando è sottoposto a condizioni di polimerizzazione completa. La stadiazione “B” consente inoltre una leggera abrasione per eliminare o tagliare eventuali rilievi di grana che possono verificarsi a causa dell'applicazione del colorante. L'applicazione di una sigillatura o di una finitura liscia risulterà con un'eccellente adesione tra gli strati.
Un’altra preoccupazione con le macchie curabili ai raggi UV al 100% riguarda i colori più scuri. Le macchie molto pigmentate (e i rivestimenti pigmentati in generale) funzionano meglio quando si utilizzano lampade UV che forniscono energia più vicina allo spettro della luce visibile. Le lampade UV convenzionali drogate con gallio in combinazione con lampade al mercurio standard sono una scelta eccellente. Le lampade LED UV che emettono 395 nm e/o 405 nm funzionano meglio con i sistemi pigmentati rispetto agli array da 365 nm e 385 nm. Inoltre, i sistemi di lampade UV che forniscono una maggiore potenza UV (mW/cm2) e densità di energia (mJ/cm2) favoriscono una migliore polimerizzazione attraverso il colorante applicato o lo strato di rivestimento pigmentato.
Infine, come per gli altri sistemi di colorazione sopra menzionati, si consiglia di effettuare delle prove prima di lavorare sulla superficie vera e propria da colorare e rifinire. Assicurati prima di curare!
4. Qual è lo spessore massimo/minimo della pellicola per i rivestimenti UV al 100%?
Tecnicamente i rivestimenti in polvere polimerizzabili ai raggi UV sono rivestimenti polimerizzabili ai raggi UV al 100% e il loro spessore applicato è limitato dalle forze di attrazione elettrostatiche che legano la polvere alla superficie da rifinire. È meglio chiedere consiglio al produttore delle vernici in polvere UV.
Per quanto riguarda i rivestimenti liquidi polimerizzabili con UV al 100%, lo spessore del film umido applicato risulterà approssimativamente nello stesso spessore del film secco dopo la polimerizzazione UV. Un certo restringimento è inevitabile, ma di solito ha conseguenze minime. Esistono, tuttavia, applicazioni altamente tecniche che richiedono tolleranze di spessore del film molto strette o ristrette. In queste circostanze, è possibile eseguire la misurazione diretta del film polimerizzato per correlare lo spessore del film umido con quello secco.
Lo spessore finale polimerizzato che può essere ottenuto dipenderà dalla chimica del rivestimento polimerizzabile con raggi UV e da come è formulato. Sono disponibili sistemi progettati per fornire depositi di film molto sottili tra 0,2 mil – 0,5 mil (5 µ – 15 µ) e altri che possono fornire uno spessore superiore a 0,5 pollici (12 mm). Tipicamente, i rivestimenti polimerizzati con UV che hanno un'elevata densità di reticolazione, come alcune formulazioni di uretano acrilato, non sono in grado di ottenere uno spessore di film elevato in un singolo strato applicato. Il grado di ritiro dopo l'indurimento causerà gravi screpolature del rivestimento spesso applicato. È comunque possibile ottenere un elevato spessore di costruzione o finitura utilizzando rivestimenti polimerizzabili agli UV con elevata densità di reticolazione applicando più strati sottili e levigando e/o stadiando "B" tra ciascuno strato per favorire l'adesione tra gli strati.
Il meccanismo di polimerizzazione reattiva della maggior parte dei rivestimenti polimerizzabili con raggi UV è definito “iniziato dai radicali liberi”. Questo meccanismo di polimerizzazione reattivo è sensibile all'ossigeno presente nell'aria che rallenta o inibisce la velocità di polimerizzazione. Questo rallentamento viene spesso definito inibizione dell'ossigeno ed è molto importante quando si cerca di ottenere spessori di film molto sottili. Nei film sottili, l'area superficiale rispetto al volume totale del rivestimento applicato è relativamente elevata se paragonata agli spessori dei film spessi. Pertanto, gli spessori di film sottili sono molto più suscettibili all'inibizione dell'ossigeno e polimerizzano molto lentamente. Spesso la superficie della finitura rimane insufficientemente stagionata e presenta una sensazione oleosa/grassa. Per contrastare l'inibizione dell'ossigeno, gas inerti come azoto e anidride carbonica possono essere fatti passare sulla superficie durante la polimerizzazione per rimuovere la concentrazione di ossigeno, consentendo così una polimerizzazione completa e rapida.
5. Quanto è trasparente un rivestimento UV trasparente?
I rivestimenti polimerizzabili ai raggi UV al 100% possono mostrare un'eccellente trasparenza e rivaleggiano con i migliori rivestimenti trasparenti del settore. Inoltre, se applicati al legno, esaltano la massima bellezza e profondità dell'immagine. Di particolare interesse sono vari sistemi di uretano acrilato alifatico che sono notevolmente trasparenti e incolori quando applicati su un'ampia varietà di superfici, compreso il legno. Inoltre, i rivestimenti in poliuretano acrilato alifatico sono molto stabili e resistono allo scolorimento con l'età. È importante sottolineare che i rivestimenti poco lucidi diffondono la luce molto più dei rivestimenti lucidi e quindi avranno una chiarezza inferiore. Rispetto ad altri prodotti chimici di rivestimento, tuttavia, i rivestimenti polimerizzabili ai raggi UV al 100% sono uguali se non superiori.
I rivestimenti polimerizzabili ai raggi UV a base acqua disponibili in questo momento possono essere formulati per fornire eccezionale chiarezza, calore del legno e risposta per rivaleggiare con i migliori sistemi di finitura convenzionali. La trasparenza, la brillantezza, la risposta del legno e altre proprietà funzionali dei rivestimenti indurenti agli UV disponibili oggi sul mercato sono eccellenti se forniti da produttori di qualità.
6. Esistono rivestimenti UV colorati o pigmentati?
Sì, i rivestimenti colorati o pigmentati sono facilmente disponibili in tutti i tipi di rivestimenti polimerizzabili con raggi UV, ma ci sono fattori da considerare per ottenere risultati ottimali. Il primo e più importante fattore è il fatto che alcuni colori interferiscono con la capacità dell'energia UV di trasmettersi o penetrare nel rivestimento indurente UV applicato. Lo spettro elettromagnetico è illustrato nell'immagine 1 e si può vedere che lo spettro della luce visibile è immediatamente adiacente allo spettro UV. Lo spettro è un continuum senza linee chiare (lunghezze d'onda) di demarcazione. Pertanto, una regione si fonde gradualmente con una regione adiacente. Considerando la regione della luce visibile, alcuni affermano scientificamente che si estende da 400 nm a 780 nm, mentre altre affermazioni affermano che si estende da 350 nm a 800 nm. Per questa discussione, è importante solo riconoscere che determinati colori possono bloccare efficacemente la trasmissione di determinate lunghezze d'onda dei raggi UV o delle radiazioni.
Poiché l'attenzione è rivolta alla lunghezza d'onda UV o regione della radiazione, esploriamo tale regione in maggiore dettaglio. L'immagine 2 mostra la relazione tra la lunghezza d'onda della luce visibile e il colore corrispondente efficace nel bloccarla. È anche importante sapere che i coloranti tipicamente coprono un intervallo di lunghezze d'onda tale che un colorante rosso può estendersi su un intervallo considerevole tale da poter essere parzialmente assorbito nella regione UVA. Pertanto, i colori di maggiore preoccupazione abbracciano la gamma del giallo – arancione – rosso e questi colori possono interferire con una cura efficace.
I coloranti non solo interferiscono con la polimerizzazione UV, ma costituiscono anche un fattore da tenere in considerazione quando si utilizzano rivestimenti pigmentati bianchi, come i primer polimerizzabili con UV e le vernici di finitura. Consideriamo lo spettro di assorbanza del pigmento bianco biossido di titanio (TiO2), come mostrato nell'immagine 3. TiO2 mostra un'assorbanza molto forte in tutta la regione UV e tuttavia i rivestimenti bianchi polimerizzabili con UV vengono polimerizzati efficacemente. Come? La risposta risiede in un'attenta formulazione da parte dello sviluppatore e del produttore del rivestimento, insieme all'uso delle lampade UV adeguate per la polimerizzazione. Le comuni lampade UV convenzionali in uso emettono energia come illustrato nell'immagine 4.
Ciascuna lampada illustrata è basata sul mercurio, ma drogando il mercurio con un altro elemento metallico, l'emissione può spostarsi verso altre regioni di lunghezza d'onda. Nel caso dei rivestimenti bianchi a base di TiO2, polimerizzabili con raggi UV, l'energia fornita da una lampada al mercurio standard verrà effettivamente bloccata. Alcune delle lunghezze d'onda più elevate erogate possono fornire la polimerizzazione, ma il tempo necessario per la polimerizzazione completa potrebbe non essere pratico. Drogando una lampada al mercurio con gallio, tuttavia, si ottiene un'abbondanza di energia utile in una regione non efficacemente bloccata dal TiO2. Utilizzando una combinazione di entrambi i tipi di lampade, è possibile ottenere sia la polimerizzazione completa (utilizzando gallio drogato) che la polimerizzazione superficiale (utilizzando mercurio standard) (Immagine 5).
Infine, i rivestimenti polimerizzabili agli UV colorati o pigmentati devono essere formulati utilizzando fotoiniziatori ottimali in modo che l'energia UV (intervallo di lunghezze d'onda della luce visibile fornita dalle lampade) sia utilizzata correttamente per una polimerizzazione efficace.
Altre domande?
Per quanto riguarda qualsiasi domanda che possa sorgere, non esitate a chiedere al fornitore attuale o futuro dell'azienda di rivestimenti, attrezzature e sistemi di controllo dei processi. Sono disponibili buone risposte per aiutare a prendere decisioni efficaci, sicure e redditizie. tu
Lawrence (Larry) Van Iseghem è presidente/CEO di Van Technologies, Inc. Van Technologies vanta oltre 30 anni di esperienza nei rivestimenti polimerizzabili con raggi UV, iniziando come azienda di ricerca e sviluppo ma trasformandosi rapidamente in un produttore di Application Specific Advanced Coatings™ al servizio dei rivestimenti industriali strutture in tutto il mondo. I rivestimenti polimerizzabili ai raggi UV sono sempre stati un obiettivo primario, insieme ad altre tecnologie di rivestimento “verdi”, con l’accento su prestazioni pari o superiori alle tecnologie convenzionali. Van Technologies produce il marchio GreenLight Coatings™ di rivestimenti industriali secondo un sistema di gestione della qualità certificato ISO-9001:2015. Per ulteriori informazioni, visitarewww.greenlightcoatings.com.
Orario di pubblicazione: 22 luglio 2023
