¿Cuáles son los problemas técnicos relacionados con los recubrimientos curables por UV?

La tecnología de recubrimiento en polvo de curado con luz ultravioleta es una nueva tecnología que combina tecnologías de recubrimiento en polvo y curado con luz ultravioleta. Sus diversas ventajas técnicas permiten que su rango de aplicación supere los recubrimientos en polvo termoestables y termoplásticos anteriores. Se puede decir que es un material emergente que se puede industrializar en este campo.

1 Historia del desarrollo

Desde principios de la década de 1990, se han informado en Europa de varias tecnologías de patentes públicas relacionadas con recubrimientos en polvo curables por UV. En 1995, parte de ella fue aprobada.

Las características más destacadas de este tipo de tecnología patentada son:

(1) Sin solvatación desde la pintura hasta el revestimiento, sin emisiones de COV;

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(2) Se amplía el alcance de uso de los recubrimientos, lo que permite el recubrimiento en polvo de materiales sensibles al calor;

(3) El tiempo de curado de los recubrimientos se acorta y se ahorra energía.

La primera empresa en comercializar esta nueva tecnología respetuosa con el medio ambiente es:

·Recubrimiento en polvo curado con luz UV - Swedish Herbert Company (HERBERT), ahora empresa DuPont Powder Paint;

·Equipo de procesamiento de recubrimientos en polvo fotopolimerizables con luz UV: empresa sueca TRIAB;

·Gestión de productos y recubrimientos fotopolimerizables UV: empresa británica STILEXO.

La aplicación más madura de la tecnología de recubrimiento en polvo curable por UV es el recubrimiento de superficies de tableros de fibra de densidad media (MDF). Se trata de una tecnología de recubrimiento respetuosa con el medio ambiente que es más superior que los recubrimientos líquidos.

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, audio, material de oficina, etc.

En 1998, la compañía británica Baldor Electronics completó la depuración de la línea de producción de recubrimiento en polvo fotopolimerizable para motores y la puso en producción formal un año después. Muchos materiales de cableado dentro del motor son materiales que se pueden quitar fácilmente. deformado por el calor El uso de recubrimientos en polvo curados con UV es una forma eficaz de resolver este problema.

En 1999, Voleo Company llevó a cabo una transformación técnica en la imprimación de superficie del automóvil y en el recubrimiento del radiador del automóvil, cambiando a un recubrimiento en polvo de curado UV para el recubrimiento, y logró buenos resultados. Para radiadores de automóviles revestidos con materiales de caucho, es muy ventajoso utilizar un recubrimiento en polvo de curado UV para evitar daños térmicos a los materiales de caucho.

1.2 Ampliación de los campos de aplicación

Teóricamente hablando, los campos de aplicación de los recubrimientos en polvo de curado UV son básicamente los mismos que los de los recubrimientos líquidos de curado UV. A juzgar por la situación del mercado en el año 2000, el recubrimiento en polvo de curado UV sobre superficies plásticas es muy prometedor. La empresa británica Polyflor ha utilizado recubrimientos en polvo curables por UV para recubrir suelos de PVC. Este piso de PVC con recubrimiento en polvo tiene las siguientes propiedades de rendimiento:

·No se desvanece con la exposición prolongada a la luz solar;

·Reduce el consumo de detergente para pisos 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 de luz 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 la resistencia al desgaste con una carga de 1 kg)) ;

·Se mejora la resistencia a la tracción de la película de recubrimiento;

·Se reducen las burbujas.

2.2 Propiedades químicas

·Resistente a disolventes orgánicos (insoluble en metiletilcetona);

·Resistente a la contaminación.

2.3 Rendimiento económico

·Poca pérdida de polvo durante el recubrimiento;

·Poco impacto sobre el medio ambiente (sin liberación de COV);

·Bajo consumo de energía para el curado de la película de recubrimiento;

·El equipo de curado ocupa un área pequeña;

·Tiempo de curado corto;

·Lata de recubrimiento tridimensional llevarse a cabo.

Los componentes de resina incluyen principalmente los siguientes tipos:

·Sistema acrílico o metacrílico;

·Sistema de resina epoxi;

·Poliéster o sistema mixto poliéster-epoxi;

·Sistema poliuretano;

·Sistema vinil éter.

Esperamos con ansias la aparición en el futuro de sistemas poliméricos de alto rendimiento como la silicona y el flúor orgánico.

La velocidad de fotocurado de los recubrimientos en polvo de curado UV se ve muy afectada por la composición del pigmento. Por ejemplo, cuando se utiliza dióxido de titanio para preparar polvo de curado UV blanco,

Dos tipos de dióxido de titanio. son de tipo anatasa y de tipo rutilo. Las diferentes longitudes de onda de absorción de luz ultravioleta afectarán significativamente el proceso de curado de la película de recubrimiento. La Figura 1 es el espectro 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 de curado UV (hidróxido de fosfina) y AHK (2-hidroxicetona). Son fotoiniciadores y aceleradores de curado de reciente lanzamiento con muy buenos resultados. 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 (irradiación infrarroja) de los recubrimientos en polvo de curado UV son las siguientes:

·Velocidad de la línea de ensamblaje: 0,5 ~ 2 m/min;

·Longitud de la línea de montaje: 195 cm;

·Intensidad de radiación: 32 kW/㎡;

·Longitud total del horno de calefacción: 2 m.

Un dispositivo de calefacción por infrarrojos típico tiene una longitud total de 2 m y está equipado con 5 tubos de lámpara de infrarrojos para medir la temperatura de calentamiento de la superficie requerida por diferentes sustratos (como tableros de fibra de densidad media, placas de hierro, etc.)

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Las condiciones del proceso de curado UV del polvo de curado UV son las siguientes:

·Longitud total del horno de curado: 155 cm;

·Velocidad de la línea de ensamblaje 1～5m/ min;

·Potencia: 80～160w/cm;

·Longitud de onda de la lámpara UV: 320～420nm.

Para permitir que la luz ultravioleta penetre en el revestimiento de 60-100 μm de espesor y lograr un curado completo del mismo, se debe utilizar una lámpara ultravioleta que pueda emitir una longitud de onda más larga. el galio está sellado en el tubo de la lámpara y el mercurio. La luz ultravioleta pulsada tiene una amplia gama de longitudes de onda de radiación, una intensidad de radiación promedio y una alta transmitancia.

5 Progreso técnico de los recubrimientos en polvo con curado UV

Las tradicionales lámparas de mercurio de presión media y lámparas de halogenuros metálicos utilizadas en el proceso de curado UV de recubrimientos en polvo tienen los siguientes problemas:

·Penetración de la luz deficiente para recubrimientos de 50-100 μm de espesor;

·Curado insuficiente de recubrimientos en polvo curables por UV altamente llenos de pigmentos;

·Contenido negro o alto de dióxido de titanio , los recubrimientos en polvo UV con pigmentos amarillos no se pueden curar en el rango UV de onda corta;

·Para sustratos pintados tridimensionales, el curado con luz UV de la película de recubrimiento es difícil.

Las piezas de trabajo recubiertas a gran escala requieren un dispositivo de curado de alta potencia al aplicar recubrimiento 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. El uso de lámparas de xenón puede curar completamente los recubrimientos en polvo UV que contienen pigmentos blancos en 30 segundos, y los recubrimientos en polvo UV transparentes pueden completar el proceso de curado en 15 segundos. Comparativa de rendimiento de 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 a 1000 nm y la intensidad de la radiación se distribuye uniformemente, por lo que el rango de selección de fotoiniciadores es amplio;

·La luz UV de onda corta (cerca de 300 nm) es adecuada para curar recubrimientos en polvo transparentes;

·La luz UV de onda larga (cerca de 400 nm) es adecuada para curar recubrimientos de color Recubrimientos en polvo UV;

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La potencia de la lámpara de pulso es de hasta 1×105 W, que puede alcanzar la producción de energía especificada en poco tiempo (2 millonésimas de segundo), por lo que la energía radiante puede penetrar la película gruesa para curarla por completo. Las figuras 4 a 7 son los espectros de radiación de lámparas UV pulsadas y lámparas UV ordinarias.