کاربردهای پوشش‌های پخت‌شده با اشعه فرابنفش در صنعت خودرو

فناوری UV از نظر بسیاری، فناوری «نوپا» برای پخت پوشش‌های صنعتی است. اگرچه ممکن است برای بسیاری در صنعت پوشش‌های صنعتی و خودرو جدید باشد، اما بیش از سه دهه است که در صنایع دیگر وجود دارد...

فناوری UV از نظر بسیاری، فناوری «نوپا» برای پخت پوشش‌های صنعتی محسوب می‌شود. اگرچه ممکن است برای بسیاری در صنعت پوشش‌های صنعتی و خودرو جدید باشد، اما بیش از سه دهه است که در صنایع دیگر وجود دارد. مردم هر روز روی محصولات کفپوش وینیل با پوشش UV راه می‌روند و بسیاری از ما آنها را در خانه‌های خود داریم. فناوری پخت UV همچنین نقش مهمی در صنعت لوازم الکترونیکی مصرفی ایفا می‌کند. به عنوان مثال، در مورد تلفن‌های همراه، از فناوری UV در پوشش بدنه‌های پلاستیکی، پوشش‌های محافظ قطعات الکترونیکی داخلی، اجزای چسب UV و حتی در تولید صفحه نمایش‌های رنگی موجود در برخی از تلفن‌ها استفاده می‌شود. به طور مشابه، صنایع فیبر نوری و DVD/CD منحصراً از پوشش‌ها و چسب‌های UV استفاده می‌کنند و اگر فناوری UV امکان توسعه آنها را فراهم نمی‌کرد، به شکلی که امروزه می‌شناسیم، وجود نداشتند.

بنابراین پخت UV چیست؟ به طور ساده، این فرآیندی برای ایجاد پیوند عرضی (پخت) پوشش‌ها توسط یک فرآیند شیمیایی است که توسط انرژی UV آغاز و ادامه می‌یابد. در کمتر از یک دقیقه، پوشش از مایع به جامد تبدیل می‌شود. تفاوت‌های اساسی در برخی از مواد اولیه و عملکرد رزین‌های موجود در پوشش وجود دارد، اما این تفاوت‌ها برای کاربر پوشش شفاف هستند.

تجهیزات اعمال مرسوم مانند تفنگ‌های اسپری هوا-اتمیزه، HVLP، زنگوله‌های چرخشی، پوشش‌دهی جریانی، پوشش‌دهی غلتکی و سایر تجهیزات، پوشش‌های UV را اعمال می‌کنند. با این حال، به جای رفتن به یک کوره حرارتی پس از اعمال پوشش و فلش حلال، پوشش با انرژی UV تولید شده توسط سیستم‌های لامپ UV که به گونه‌ای سازماندهی شده‌اند که پوشش را با حداقل انرژی مورد نیاز برای رسیدن به پخت روشن می‌کنند، پخت می‌شود.

شرکت‌ها و صنایعی که از ویژگی‌های فناوری UV بهره‌برداری می‌کنند، با ارائه راندمان تولید برتر و محصول نهایی برتر، ضمن بهبود سود، ارزش فوق‌العاده‌ای را به ارمغان آورده‌اند.

بهره‌برداری از ویژگی‌های UV

ویژگی‌های کلیدی که می‌توانند مورد بهره‌برداری قرار گیرند چیست؟ اول، همانطور که قبلاً ذکر شد، پخت بسیار سریع است و می‌تواند در دمای اتاق انجام شود. این امر امکان پخت کارآمد زیرلایه‌های حساس به حرارت را فراهم می‌کند و همه پوشش‌ها را می‌توان خیلی سریع پخت کرد. پخت با اشعه ماوراء بنفش کلید بهره‌وری است اگر محدودیت (گلوگاه) در فرآیند شما زمان پخت طولانی باشد. همچنین، سرعت، فرآیندی با فضای بسیار کمتر را امکان‌پذیر می‌کند. برای مقایسه، یک پوشش معمولی که به پخت 30 دقیقه‌ای با سرعت خط 15 فوت در دقیقه نیاز دارد، به 450 فوت نوار نقاله در فر نیاز دارد، در حالی که یک پوشش پخت شده با اشعه ماوراء بنفش ممکن است فقط به 25 فوت (یا کمتر) نوار نقاله نیاز داشته باشد.

واکنش اتصال عرضی UV می‌تواند منجر به پوششی با دوام فیزیکی بسیار عالی شود. اگرچه پوشش‌ها را می‌توان طوری فرموله کرد که برای کاربردهایی مانند کفپوش سخت باشند، اما می‌توان آنها را طوری ساخت که بسیار انعطاف‌پذیر باشند. هر دو نوع پوشش، سخت و انعطاف‌پذیر، در کاربردهای خودرو استفاده می‌شوند.

این ویژگی‌ها، محرک‌هایی برای توسعه و نفوذ مداوم فناوری UV برای پوشش‌های خودرو هستند. البته، چالش‌هایی در ارتباط با پخت UV پوشش‌های صنعتی وجود دارد. نگرانی اصلی صاحب فرآیند، توانایی قرار دادن تمام نواحی قطعات پیچیده در معرض انرژی UV است. سطح کامل پوشش باید در معرض حداقل انرژی UV مورد نیاز برای پخت پوشش قرار گیرد. این امر مستلزم تجزیه و تحلیل دقیق قطعه، چیدمان قطعات و چیدمان لامپ‌ها برای حذف نواحی سایه‌دار است. با این حال، پیشرفت‌های قابل توجهی در لامپ‌ها، مواد اولیه و محصولات فرموله شده وجود داشته است که بر اکثر این محدودیت‌ها غلبه می‌کنند.

روشنایی جلو خودرو

کاربرد خاص خودرو که در آن UV به فناوری استاندارد تبدیل شده است، در صنعت روشنایی جلوی خودرو است، جایی که پوشش‌های UV بیش از ۱۵ سال است که مورد استفاده قرار می‌گیرند و اکنون ۸۰٪ از بازار را در اختیار دارند. چراغ‌های جلو از دو جزء اصلی تشکیل شده‌اند که باید پوشش داده شوند - لنز پلی کربنات و محفظه بازتابنده. لنز برای محافظت از پلی کربنات در برابر عناصر و آسیب‌های فیزیکی به یک پوشش بسیار سخت و مقاوم در برابر خراش نیاز دارد. محفظه بازتابنده دارای یک پوشش پایه UV (پرایمر) است که زیرلایه را آب‌بندی می‌کند و یک سطح فوق‌العاده صاف برای متالیزاسیون فراهم می‌کند. بازار پوشش پایه بازتابنده اکنون اساساً ۱۰۰٪ با UV خشک می‌شود. دلایل اصلی پذیرش، بهبود بهره‌وری، فضای فرآیند کوچک و خواص عملکرد پوشش برتر بوده است.

اگرچه پوشش‌های مورد استفاده با اشعه ماوراء بنفش پخته می‌شوند، اما حاوی حلال هستند. با این حال، بیشتر اسپری اضافی بازیابی و دوباره به فرآیند بازگردانده می‌شود و به راندمان انتقال نزدیک به ۱۰۰٪ دست می‌یابد. تمرکز برای توسعه آینده، افزایش جامدات به ۱۰۰٪ و حذف نیاز به اکسیدکننده است.

قطعات پلاستیکی بیرونی

یکی از کاربردهای کمتر شناخته شده، استفاده از یک پوشش شفاف قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش روی قالب‌های کناری بدنه همرنگ قالب‌گیری شده است. در ابتدا، این پوشش برای کاهش زرد شدن قالب‌های کناری بدنه وینیل در معرض نور خارجی توسعه داده شد. این پوشش باید بسیار سخت و انعطاف‌پذیر می‌بود تا چسبندگی خود را بدون ترک خوردن در اثر برخورد اجسام به قالب حفظ کند. عوامل محرک استفاده از پوشش‌های UV در این کاربرد، سرعت پخت (حجم فرآیند کم) و خواص عملکردی برتر هستند.

پنل‌های بدنه SMC

ترکیب قالب‌گیری ورقی (SMC) یک ماده کامپوزیتی است که بیش از 30 سال به عنوان جایگزینی برای فولاد مورد استفاده قرار گرفته است. SMC شامل یک رزین پلی‌استر پر شده با الیاف شیشه است که به صورت ورق ریخته‌گری شده است. سپس این ورق‌ها در یک قالب فشرده‌سازی قرار داده شده و به صورت پنل‌های بدنه شکل می‌گیرند. SMC می‌تواند انتخاب شود زیرا هزینه‌های ابزار را برای تیراژهای تولید کوچک کاهش می‌دهد، وزن را کاهش می‌دهد، مقاومت در برابر فرورفتگی و خوردگی را فراهم می‌کند و به طراحان آزادی عمل بیشتری می‌دهد. با این حال، یکی از چالش‌های استفاده از SMC، پرداخت قطعه در کارخانه مونتاژ است. SMC یک زیرلایه متخلخل است. هنگامی که پنل بدنه، که اکنون روی یک وسیله نقلیه است، از کوره رنگ شفاف عبور می‌کند، ممکن است نقص رنگی به نام "ترک خوردگی تخلخل" رخ دهد. این امر حداقل به تعمیر موضعی یا اگر "ترک خوردگی" کافی باشد، به رنگ‌آمیزی کامل بدنه نیاز دارد.

سه سال پیش، در تلاش برای رفع این نقص، شرکت BASF Coatings یک سیلر هیبریدی UV/حرارتی را تجاری‌سازی کرد. دلیل استفاده از پخت هیبریدی این است که پاشش بیش از حد روی سطوح غیر بحرانی انجام می‌شود. گام کلیدی برای از بین بردن "ترک‌های تخلخل" قرار گرفتن در معرض انرژی UV است که به طور قابل توجهی چگالی پیوند عرضی پوشش در معرض قرار گرفته روی سطوح بحرانی را افزایش می‌دهد. اگر سیلر حداقل انرژی UV را دریافت نکند، پوشش همچنان از سایر الزامات عملکردی عبور می‌کند.

استفاده از فناوری پخت دوگانه در این مورد، با استفاده از پخت UV، خواص پوشش جدیدی را ارائه می‌دهد و در عین حال ضریب ایمنی را برای پوشش در یک کاربرد با ارزش بالا فراهم می‌کند. این کاربرد نه تنها نشان می‌دهد که چگونه فناوری UV می‌تواند خواص پوشش منحصر به فردی را ارائه دهد، بلکه نشان می‌دهد که یک سیستم پوشش پخت شده با UV روی قطعات خودرو با ارزش بالا، حجم بالا، بزرگ و پیچیده قابل اجرا است. این پوشش روی تقریباً یک میلیون پنل بدنه استفاده شده است.

روکش شفاف OEM

مسلماً، بخش بازار فناوری UV که بیشترین توجه را به خود جلب کرده است، پوشش‌های کلاس A پنل بدنه خارجی خودرو است. شرکت فورد موتور، فناوری UV را در یک نمونه اولیه خودرو، خودروی Concept U، در نمایشگاه بین‌المللی خودرو آمریکای شمالی در سال ۲۰۰۳ به نمایش گذاشت. فناوری پوشش نشان داده شده، یک پوشش شفاف پخت شده با UV بود که توسط Akzo Nobel Coatings فرموله و عرضه شده بود. این پوشش بر روی پنل‌های بدنه ساخته شده از مواد مختلف اعمال و پخت می‌شد.

در کنفرانس جهانی پوشش‌های خودرو Surcar که هر دو سال یکبار در فرانسه برگزار می‌شود، شرکت‌های DuPont Performance Coatings و BASF در سال‌های ۲۰۰۱ و ۲۰۰۳ در مورد فناوری پخت با اشعه ماوراء بنفش برای پوشش‌های شفاف خودرو سخنرانی‌هایی ارائه دادند. انگیزه این توسعه، بهبود یکی از مشکلات اصلی رضایت مشتری در مورد رنگ - مقاومت در برابر خراش و آسیب - است. هر دو شرکت پوشش‌های پخت ترکیبی (UV و حرارتی) را توسعه داده‌اند. هدف از دنبال کردن مسیر فناوری ترکیبی، به حداقل رساندن پیچیدگی سیستم پخت با اشعه ماوراء بنفش و در عین حال دستیابی به خواص عملکردی هدف است.

هر دو شرکت DuPont و BASF خطوط آزمایشی را در تأسیسات خود نصب کرده‌اند. خط DuPont در ووپرتال توانایی پخت کامل بدنه‌ها را دارد. شرکت‌های پوشش‌دهنده نه تنها باید عملکرد پوشش خوبی را نشان دهند، بلکه باید یک راه‌حل خط رنگ نیز ارائه دهند. یکی از مزایای دیگر پخت UV/حرارتی که توسط DuPont ذکر شده است این است که طول بخش شفاف‌پوش خط پرداخت را می‌توان به سادگی با کاهش طول کوره حرارتی تا 50٪ کاهش داد.

از جنبه مهندسی، شرکت Dürr System GmbH در مورد طرح مفهومی کارخانه مونتاژ برای پخت با اشعه ماوراء بنفش ارائه‌ای ارائه داد. یکی از متغیرهای کلیدی در این طرح‌ها، محل قرارگیری فرآیند پخت با اشعه ماوراء بنفش در خط تولید بود. راه‌حل‌های مهندسی‌شده شامل قرار دادن لامپ‌های UV قبل، داخل یا بعد از کوره حرارتی بود. Dürr احساس می‌کند که برای اکثر گزینه‌های فرآیندی شامل فرمولاسیون‌های فعلی در حال توسعه، راه‌حل‌های مهندسی وجود دارد. Fusion UV Systems همچنین ابزار جدیدی را ارائه داد - یک شبیه‌سازی کامپیوتری از فرآیند پخت با اشعه ماوراء بنفش برای بدنه خودرو. این توسعه برای پشتیبانی و تسریع پذیرش فناوری پخت با اشعه ماوراء بنفش در کارخانه‌های مونتاژ انجام شد.

کاربردهای دیگر

کار توسعه برای پوشش‌های پلاستیکی مورد استفاده در قطعات داخلی خودرو، پوشش‌های چرخ‌های آلیاژی و قالپاق‌های چرخ، پوشش‌های شفاف روی قطعات بزرگ رنگی قالب‌گیری شده و قطعات زیر کاپوت ادامه دارد. فرآیند UV همچنان به عنوان یک پلتفرم پخت پایدار اعتبارسنجی می‌شود. تنها چیزی که واقعاً در حال تغییر است این است که پوشش‌های UV به سمت قطعات پیچیده‌تر و با ارزش بالاتر حرکت می‌کنند. پایداری و ماندگاری طولانی مدت این فرآیند با کاربرد نورپردازی رو به جلو نشان داده شده است. این فرآیند بیش از 20 سال پیش آغاز شد و اکنون استاندارد صنعت است.

اگرچه فناوری UV چیزی است که برخی آن را یک عامل «جذاب» می‌دانند، اما آنچه صنعت می‌خواهد با این فناوری انجام دهد، ارائه بهترین راه‌حل‌ها برای مشکلات پرداخت‌کاران است. هیچ‌کس از یک فناوری صرفاً به خاطر خود فناوری استفاده نمی‌کند. این فناوری باید ارزش ارائه دهد. این ارزش می‌تواند به شکل بهبود بهره‌وری مربوط به سرعت پخت باشد. یا می‌تواند از خواص بهبود یافته یا جدیدی ناشی شود که شما نتوانسته‌اید با فناوری‌های فعلی به آنها دست یابید. این ارزش می‌تواند از کیفیت اولیه بالاتر ناشی شود زیرا پوشش برای مدت زمان کمتری در معرض آلودگی قرار دارد. این ممکن است وسیله‌ای برای کاهش یا حذف VOC در تأسیسات شما فراهم کند. این فناوری می‌تواند ارزش ارائه دهد. صنعت UV و پرداخت‌کاران باید به همکاری خود ادامه دهند تا راه‌حل‌هایی را ارائه دهند که سود نهایی پرداخت‌کاران را بهبود بخشد.