پوشش‌های چوبی قابل پخت با اشعه فرابنفش: پاسخ به سوالات صنعت

نوشته لارنس (لری) ون ایسگم، رئیس/مدیرعامل شرکت ون تکنولوژیز

در طول همکاری با مشتریان صنعتی در سطح بین‌المللی، ما به تعداد باورنکردنی از سوالات پاسخ داده‌ایم و راه‌حل‌های زیادی در رابطه با پوشش‌های پخت‌شونده با اشعه ماوراء بنفش ارائه داده‌ایم. در ادامه برخی از سوالات متداول‌تر آمده است و پاسخ‌های همراه آن می‌تواند بینش مفیدی ارائه دهد.

۱. پوشش‌های پخت‌شونده با اشعه فرابنفش چیستند؟

در صنعت پرداخت چوب، سه نوع اصلی از پوشش‌های قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش وجود دارد.

پوشش‌های ۱۰۰٪ فعال (که گاهی اوقات به عنوان ۱۰۰٪ جامدات شناخته می‌شوند) قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش، ترکیبات شیمیایی مایعی هستند که حاوی هیچ حلال یا آبی نیستند. پس از اعمال، پوشش بلافاصله در معرض انرژی UV قرار می‌گیرد بدون اینکه نیازی به خشک شدن یا تبخیر قبل از پخت باشد. ترکیب پوشش اعمال شده از طریق فرآیند واکنشی که شرح داده شد و به طور مناسب فوتوپلیمریزاسیون نامیده می‌شود، واکنش نشان می‌دهد و یک لایه سطحی جامد تشکیل می‌دهد. از آنجایی که قبل از پخت نیازی به تبخیر نیست، فرآیند اعمال و پخت به طور قابل توجهی کارآمد و مقرون به صرفه هستند.

پوشش‌های هیبریدی آب‌پایه یا حلال‌پایه قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش، بدیهی است که حاوی آب یا حلال برای کاهش محتوای فعال (یا جامد) هستند. این کاهش در محتوای جامد، کنترل ضخامت لایه تر اعمال شده و/یا کنترل ویسکوزیته پوشش را آسان‌تر می‌کند. در عمل، این پوشش‌های UV از طریق روش‌های مختلفی روی سطوح چوبی اعمال می‌شوند و قبل از پخت با اشعه ماوراء بنفش باید کاملاً خشک شوند.

پوشش‌های پودری پخت‌شونده با اشعه ماوراء بنفش نیز ترکیبات ۱۰۰٪ جامد هستند و معمولاً از طریق جذب الکترواستاتیک روی زیرلایه‌های رسانا اعمال می‌شوند. پس از اعمال، زیرلایه گرم می‌شود تا پودر ذوب شود، که به بیرون جریان می‌یابد و یک فیلم سطحی تشکیل می‌دهد. سپس زیرلایه پوشش داده شده می‌تواند بلافاصله در معرض انرژی UV قرار گیرد تا پخت آن تسهیل شود. فیلم سطحی حاصل دیگر تغییر شکل‌پذیر یا حساس به حرارت نیست.

انواعی از این پوشش‌های پخت‌شونده با اشعه ماوراء بنفش موجود است که حاوی یک مکانیسم پخت ثانویه (فعال‌شده با گرما، واکنش‌پذیر با رطوبت و غیره) هستند که می‌توانند در مناطقی از سطح که در معرض انرژی UV نیستند، پخت را فراهم کنند. این پوشش‌ها معمولاً به عنوان پوشش‌های پخت دوگانه شناخته می‌شوند.

صرف نظر از نوع پوشش پخت‌شونده با اشعه ماوراء بنفش مورد استفاده، پرداخت نهایی سطح یا لایه، کیفیت، دوام و خواص مقاومتی استثنایی را ارائه می‌دهد.

۲. پوشش‌های پخت‌شونده با اشعه فرابنفش چقدر به گونه‌های مختلف چوب، از جمله انواع چوب‌های روغنی، می‌چسبند؟

پوشش‌های پخت‌پذیر با اشعه ماوراء بنفش چسبندگی بسیار خوبی به اکثر گونه‌های چوبی نشان می‌دهند. اطمینان از وجود شرایط پخت کافی برای ایجاد پخت کامل و چسبندگی مربوطه به زیرلایه، مهم است.

گونه‌های خاصی وجود دارند که به طور طبیعی بسیار روغنی هستند و ممکن است نیاز به استفاده از یک پرایمر تقویت‌کننده چسبندگی یا "روکش محافظ" داشته باشند. شرکت Van Technologies تحقیقات و توسعه قابل توجهی در زمینه چسبندگی پوشش‌های قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش به این گونه‌های چوبی انجام داده است. پیشرفت‌های اخیر شامل یک سیلر قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش است که از تداخل روغن‌ها، شیره گیاهی و قیر با چسبندگی پوشش رویه قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش جلوگیری می‌کند.

روش دیگر، پاک کردن روغن موجود روی سطح چوب درست قبل از اعمال پوشش با استون یا حلال مناسب دیگر است. ابتدا یک پارچه جاذب و بدون پرز با حلال خیس شده و سپس روی سطح چوب کشیده می‌شود. اجازه داده می‌شود سطح خشک شود و سپس می‌توان پوشش قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش را اعمال کرد. حذف روغن سطحی و سایر آلاینده‌ها، چسبندگی بعدی پوشش اعمال شده را به سطح چوب افزایش می‌دهد.

۳. چه نوع رنگ‌هایی با پوشش‌های UV سازگار هستند؟

هر یک از رنگ‌های شرح داده شده در اینجا را می‌توان به طور مؤثر با سیستم‌های پودری ۱۰۰٪ قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش، قابل پخت با حلال، قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش پایه آب یا قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش آب‌بندی و پوشش داد. بنابراین، تعدادی ترکیب مناسب وجود دارد که تقریباً هر رنگ موجود در بازار را برای هر پوشش قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش مناسب می‌کند. با این حال، ملاحظات خاصی وجود دارد که برای اطمینان از سازگاری برای یک سطح چوبی با کیفیت بالا، قابل توجه است.

لکه‌های محلول در آب و لکه‌های قابل خشک شدن با UV در آب:هنگام استفاده از سیلرهای پودری/روکش‌های رویه ۱۰۰٪ قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش، قابل پخت با حلال یا قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش روی لکه‌های پایه آب، ضروری است که لکه کاملاً خشک باشد تا از نقص در یکنواختی پوشش، از جمله پوست پرتقالی، چشم ماهی، حفره‌ای شدن، جمع شدن و گودالی شدن، جلوگیری شود. چنین نقص‌هایی به دلیل کشش سطحی پایین پوشش‌های اعمال شده نسبت به کشش سطحی بالای آب باقیمانده از لکه اعمال شده رخ می‌دهد.

با این حال، استفاده از یک پوشش مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش در آب، عموماً آسان‌تر است. رنگ اعمال شده ممکن است هنگام استفاده از برخی از سیلرها/روکش‌های مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش در آب، بدون عوارض جانبی، رطوبت نشان دهد. رطوبت یا آب باقیمانده از اعمال رنگ به راحتی در طول فرآیند خشک شدن از طریق سیلرها/روکش‌های مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش در آب پخش می‌شود. با این حال، اکیداً توصیه می‌شود قبل از انجام پرداخت نهایی روی سطح واقعی، هر ترکیب رنگ و سیلرها/روکش را روی یک نمونه آزمایشی نمونه آزمایش کنید.

لکه‌های روغنی و لکه‌های حلالی:اگرچه ممکن است سیستمی وجود داشته باشد که بتوان آن را روی لکه‌های روغنی یا حلالی که به اندازه کافی خشک نشده‌اند، اعمال کرد، اما معمولاً لازم و اکیداً توصیه می‌شود که این لکه‌ها قبل از استفاده از هرگونه سیلر/روکش کاملاً خشک شوند. لکه‌های دیرخشک از این نوع ممکن است برای رسیدن به خشکی کامل به ۲۴ تا ۴۸ ساعت (یا بیشتر) نیاز داشته باشند. مجدداً، آزمایش سیستم روی یک سطح چوبی نمونه توصیه می‌شود.

لکه‌های ۱۰۰٪ قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش:به طور کلی، پوشش‌های ۱۰۰٪ قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش، پس از پخت کامل، مقاومت شیمیایی و آبی بالایی از خود نشان می‌دهند. این مقاومت، چسبندگی خوب پوشش‌های اعمال شده بعدی را دشوار می‌کند، مگر اینکه سطح زیرین پخت شده با اشعه ماوراء بنفش به اندازه کافی ساییده شود تا امکان اتصال مکانیکی فراهم شود. اگرچه رنگ‌های ۱۰۰٪ قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش که برای پذیرش پوشش‌های اعمال شده بعدی طراحی شده‌اند، ارائه می‌شوند، اما اکثر رنگ‌های ۱۰۰٪ قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش برای افزایش چسبندگی بین لایه‌ای نیاز به سایش یا پخت جزئی دارند (که به آن مرحله "B" یا پخت ضربه‌ای می‌گویند). مرحله "B" منجر به ایجاد مکان‌های واکنشی باقی مانده در لایه رنگ می‌شود که با پوشش پخت شونده با اشعه ماوراء بنفش اعمال شده، هنگامی که در معرض شرایط پخت کامل قرار می‌گیرد، واکنش نشان می‌دهند. مرحله "B" همچنین امکان سایش ملایم را برای از بین بردن یا قطع هرگونه برآمدگی دانه‌ای که ممکن است در اثر اعمال رنگ ایجاد شود، فراهم می‌کند. اعمال آب‌بندی صاف یا پوشش رویه منجر به چسبندگی بین لایه‌ای عالی خواهد شد.

نگرانی دیگر در مورد رنگ‌های ۱۰۰٪ قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش مربوط به رنگ‌های تیره‌تر است. رنگ‌های با رنگدانه زیاد (و پوشش‌های رنگدانه‌ای به طور کلی) هنگام استفاده از لامپ‌های UV که انرژی نزدیک‌تری به طیف نور مرئی ارائه می‌دهند، عملکرد بهتری دارند. لامپ‌های UV معمولی که با گالیم در ترکیب با لامپ‌های جیوه استاندارد آلاییده شده‌اند، انتخاب بسیار خوبی هستند. لامپ‌های UV LED که ۳۹۵ نانومتر و/یا ۴۰۵ نانومتر ساطع می‌کنند، نسبت به آرایه‌های ۳۶۵ نانومتر و ۳۸۵ نانومتر، با سیستم‌های رنگدانه‌ای عملکرد بهتری دارند. علاوه بر این، سیستم‌های لامپ UV که قدرت UV بیشتری (mW/cm2) ارائه می‌دهند،²) و چگالی انرژی (mJ/cm3)²) از طریق اعمال لایه رنگ یا پوشش رنگدانه‌ای، پخت بهتری را فراهم می‌کنند.

در نهایت، مانند سایر سیستم‌های رنگ‌آمیزی ذکر شده در بالا، توصیه می‌شود قبل از کار با سطح واقعی که قرار است رنگ‌آمیزی و پرداخت شود، آزمایش انجام شود. قبل از عمل‌آوری مطمئن شوید!

۴. حداکثر/حداقل ضخامت لایه محافظ برای پوشش‌های ۱۰۰٪ UV چقدر است؟

پوشش‌های پودری پخت‌شونده با اشعه ماوراء بنفش از نظر فنی، پوشش‌های ۱۰۰٪ پخت‌شونده با اشعه ماوراء بنفش هستند و ضخامت اعمال‌شده آنها توسط نیروهای جاذبه الکترواستاتیکی که پودر را به سطح مورد نظر متصل می‌کنند، محدود می‌شود. بهتر است از تولیدکننده پوشش‌های پودری UV مشاوره بگیرید.

در مورد پوشش‌های مایع ۱۰۰٪ قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش، ضخامت لایه تر اعمال شده تقریباً به همان ضخامت لایه خشک پس از پخت با اشعه ماوراء بنفش منجر می‌شود. مقداری انقباض اجتناب‌ناپذیر است، اما معمولاً تأثیر کمی دارد. با این حال، کاربردهای بسیار فنی وجود دارد که تلرانس‌های ضخامت لایه بسیار دقیق یا باریکی را تعیین می‌کنند. در این شرایط، می‌توان اندازه‌گیری مستقیم لایه پخت شده را برای مرتبط کردن ضخامت لایه تر با لایه خشک انجام داد.

ضخامت نهایی قابل حصول به شیمی پوشش قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش و نحوه فرمول‌بندی آن بستگی دارد. سیستم‌هایی موجود است که برای ایجاد لایه‌های بسیار نازک بین 0.2 تا 0.5 میلی‌لیتر (5 تا 15 میکرومتر) و برخی دیگر که می‌توانند ضخامت بیش از 0.5 اینچ (12 میلی‌متر) ایجاد کنند، مهندسی شده‌اند. معمولاً پوشش‌های قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش که چگالی پیوند عرضی بالایی دارند، مانند برخی از فرمولاسیون‌های اورتان اکریلات، قادر به ایجاد ضخامت لایه بالا در یک لایه اعمال شده نیستند. میزان انقباض پس از پخت باعث ترک خوردگی شدید پوشش ضخیم اعمال شده می‌شود. با استفاده از پوشش‌های قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش با چگالی پیوند عرضی بالا، با اعمال چندین لایه نازک و سنباده زدن و/یا مرحله‌بندی "B" بین هر لایه برای افزایش چسبندگی بین لایه‌ها، می‌توان به ضخامت ساخت یا پرداخت بالایی دست یافت.

مکانیسم پخت واکنشی اکثر پوشش‌های قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش، "آغاز شده توسط رادیکال‌های آزاد" نامیده می‌شود. این مکانیسم پخت واکنشی، مستعد اکسیژن موجود در هوا است که سرعت پخت را کند یا مهار می‌کند. این کند شدن اغلب به عنوان مهار اکسیژن شناخته می‌شود و هنگام تلاش برای دستیابی به ضخامت‌های بسیار نازک فیلم، بیشترین اهمیت را دارد. در فیلم‌های نازک، نسبت سطح به حجم کل پوشش اعمال شده در مقایسه با ضخامت‌های ضخیم فیلم، نسبتاً زیاد است. بنابراین، ضخامت‌های نازک فیلم بسیار بیشتر مستعد مهار اکسیژن هستند و پخت بسیار کندی دارند. اغلب، سطح پوشش به طور کافی پخت نمی‌شود و حالت روغنی/چرب به خود می‌گیرد. برای مقابله با مهار اکسیژن، می‌توان در طول پخت، گازهای بی‌اثر مانند نیتروژن و دی اکسید کربن را از روی سطح عبور داد تا غلظت اکسیژن را از بین ببرد و در نتیجه پخت کامل و سریع را ممکن سازد.

۵. یک پوشش UV شفاف چقدر شفاف است؟

پوشش‌های ۱۰۰٪ قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش می‌توانند وضوح بسیار خوبی از خود نشان دهند و با بهترین پوشش‌های شفاف در صنعت رقابت کنند. علاوه بر این، هنگامی که روی چوب اعمال می‌شوند، حداکثر زیبایی و عمق تصویر را به ارمغان می‌آورند. سیستم‌های مختلف آلیفاتیک اورتان اکریلات که هنگام اعمال روی سطوح مختلف، از جمله چوب، به طرز چشمگیری شفاف و بی‌رنگ هستند، مورد توجه ویژه قرار گرفته‌اند. علاوه بر این، پوشش‌های آلیفاتیک پلی اورتان اکریلات بسیار پایدار هستند و در برابر تغییر رنگ با گذشت زمان مقاومت می‌کنند. لازم به ذکر است که پوشش‌های کم براق، نور را بسیار بیشتر از پوشش‌های براق پراکنده می‌کنند و در نتیجه وضوح کمتری خواهند داشت. با این حال، نسبت به سایر ترکیبات شیمیایی پوشش، پوشش‌های ۱۰۰٪ قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش اگر برتر نباشند، برابر هستند.

پوشش‌های آب‌پایه و پخت‌شونده با اشعه فرابنفش موجود در حال حاضر می‌توانند به گونه‌ای فرموله شوند که شفافیت، گرمای چوب و واکنش‌پذیری فوق‌العاده‌ای را ارائه دهند و با بهترین سیستم‌های پرداخت متداول رقابت کنند. شفافیت، براقیت، واکنش چوب و سایر خواص عملکردی پوشش‌های پخت‌شونده با اشعه فرابنفش موجود در بازار امروز، در صورت تهیه از تولیدکنندگان با کیفیت، عالی هستند.

۶. آیا پوشش‌های رنگی یا رنگدانه‌ای قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش وجود دارد؟

بله، پوشش‌های رنگی یا رنگدانه‌ای به راحتی در انواع پوشش‌های قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش موجود هستند، اما عواملی وجود دارند که برای دستیابی به نتایج بهینه باید در نظر گرفته شوند. اولین و مهمترین عامل این واقعیت است که رنگ‌های خاص در توانایی انرژی UV برای انتقال یا نفوذ به پوشش قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش اعمال شده اختلال ایجاد می‌کنند. طیف الکترومغناطیسی در تصویر 1 نشان داده شده است و می‌توان مشاهده کرد که طیف نور مرئی بلافاصله در مجاورت طیف UV قرار دارد. این طیف یک پیوستار بدون خطوط مشخص (طول موج) است. بنابراین، یک ناحیه به تدریج در ناحیه مجاور ادغام می‌شود. با توجه به ناحیه نور مرئی، برخی ادعاهای علمی وجود دارد که این ناحیه از 400 نانومتر تا 780 نانومتر را در بر می‌گیرد، در حالی که برخی دیگر ادعا می‌کنند که این ناحیه از 350 نانومتر تا 800 نانومتر را در بر می‌گیرد. برای این بحث، تنها نکته مهم این است که تشخیص دهیم رنگ‌های خاص می‌توانند به طور مؤثر مانع از انتقال طول موج‌های خاصی از اشعه ماوراء بنفش یا تابش شوند.

از آنجایی که تمرکز بر طول موج یا ناحیه تابش UV است، بیایید آن ناحیه را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم. تصویر 2 رابطه بین طول موج نور مرئی و رنگ مربوطه که در مسدود کردن آن مؤثر است را نشان می‌دهد. همچنین مهم است بدانیم که رنگ‌ها معمولاً طیف وسیعی از طول موج‌ها را پوشش می‌دهند، به طوری که یک رنگ قرمز ممکن است طیف قابل توجهی را پوشش دهد، به طوری که ممکن است تا حدی در ناحیه UVA جذب شود. بنابراین، رنگ‌های مورد توجه بیشتر، طیف زرد - نارنجی - قرمز را پوشش می‌دهند و این رنگ‌ها می‌توانند در فرآیند پخت مؤثر اختلال ایجاد کنند.

نه تنها رنگ‌ها در پخت با اشعه ماوراء بنفش اختلال ایجاد می‌کنند، بلکه هنگام استفاده از پوشش‌های رنگدانه‌ای سفید، مانند آسترهای قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش و رنگ‌های رویه، نیز باید مورد توجه قرار گیرند. همانطور که در تصویر 3 نشان داده شده است، طیف جذب رنگدانه سفید دی اکسید تیتانیوم (TiO2) را در نظر بگیرید. TiO2 جذب بسیار قوی در سراسر ناحیه UV نشان می‌دهد و با این حال، پوشش‌های سفید قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش به طور موثر پخت می‌شوند. چگونه؟ پاسخ در فرمولاسیون دقیق توسط توسعه‌دهنده و سازنده پوشش با هماهنگی با استفاده از لامپ‌های UV مناسب برای پخت نهفته است. لامپ‌های UV رایج و مرسوم مورد استفاده، همانطور که در تصویر 4 نشان داده شده است، انرژی ساطع می‌کنند.

هر لامپ نشان داده شده بر پایه جیوه است، اما با آلایش جیوه با یک عنصر فلزی دیگر، انتشار می‌تواند به نواحی طول موج دیگری منتقل شود. در مورد پوشش‌های سفید و قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش مبتنی بر TiO2، انرژی تحویل داده شده توسط یک لامپ جیوه استاندارد به طور مؤثر مسدود می‌شود. برخی از طول موج‌های بالاتر تحویل داده شده می‌توانند پخت را فراهم کنند، اما مدت زمان لازم برای پخت کامل ممکن است عملی نباشد. با این حال، با آلایش لامپ جیوه با گالیوم، انرژی فراوانی وجود دارد که در ناحیه‌ای که به طور مؤثر توسط TiO2 مسدود نشده است، مفید است. با استفاده از ترکیبی از هر دو نوع لامپ، می‌توان هم از طریق پخت (با استفاده از گالیوم آلاییده شده) و هم پخت سطحی (با استفاده از جیوه استاندارد) را انجام داد (تصویر 5).

در نهایت، پوشش‌های رنگی یا رنگدانه‌ای قابل پخت با اشعه ماوراء بنفش باید با استفاده از آغازگرهای نوری بهینه فرموله شوند تا انرژی اشعه ماوراء بنفش - محدوده طول موج نور مرئی که توسط لامپ‌ها ارائه می‌شود - به درستی برای پخت مؤثر مورد استفاده قرار گیرد.

سوالات دیگر؟

در مورد هر سوالی که پیش می‌آید، هرگز در پرسیدن از تأمین‌کننده فعلی یا آینده پوشش‌ها، تجهیزات و سیستم‌های کنترل فرآیند شرکت تردید نکنید. پاسخ‌های خوبی برای کمک به تصمیم‌گیری‌های مؤثر، ایمن و سودآور در دسترس است.

لارنس (لری) ون ایسگم، رئیس/مدیرعامل شرکت ون تکنولوژیز است. ون تکنولوژیز بیش از 30 سال تجربه در زمینه پوشش‌های پخت‌شونده با اشعه ماوراء بنفش دارد و فعالیت خود را به عنوان یک شرکت تحقیق و توسعه آغاز کرد، اما به سرعت به تولیدکننده پوشش‌های پیشرفته با کاربرد خاص™ تبدیل شد که به تأسیسات پوشش صنعتی در سراسر جهان خدمات ارائه می‌دهد. پوشش‌های پخت‌شونده با اشعه ماوراء بنفش، در کنار سایر فناوری‌های پوشش "سبز"، همواره تمرکز اصلی بوده‌اند و تأکید بر عملکرد برابر یا برتر از فناوری‌های متداول دارند. ون تکنولوژیز، برند پوشش‌های صنعتی GreenLight Coatings™ را مطابق با سیستم مدیریت کیفیت دارای گواهینامه ISO-9001:2015 تولید می‌کند. برای اطلاعات بیشتر، به وب‌سایت مراجعه کنید.www.greenlightcoatings.com.