УФ - покрытия
В последнее время очевидные преимуществ УФ-отверждения лакокрасочных покрытий все чаще заставляют производителей приобретать УФ-сушильные камеры и перестраивать окрасочные линии, внедряя в них УФ-оборудование. Но для получения всех преимуществ данного вида сушки, недостаточно просто купить УФ-лампу, необходимо подобрать подходящий источник УФ-излучения, определиться с технологией отверждения и используемыми лакокрасочными материалами.
УФ - лучи
Ультрафиолетовое излучение - электромагнитное излучение, спектр длинн волн которого лежит в диапазоне между фиолетовой областью видимого спектра и рентгеновского излучения 400-100 нм. Внутри этого диапазона выделяют три основных типа ультрафиолетового излучения:
Ультрафиолет(UVA), длинноволновой диапазон 400 - 315 нм.
Ультрафиолет(UVB), средний диапазон 315 - 280 нм
Ультрафиолет(UVC), коротковолновой диапазон 280- 100 нм
Открытие УФ-излучения состоялось в 1801 году немецким физиком Иоганном Риттером. Он заметил, что фотопластинка чернеет быстрее за ультрафиолетовой областью спектра,чем в видимом диапазоне, из чего был сделан вывод, что эти лучи весьма активны.
Основным источником УФ-излучения в природе является солнце, однако спектр длинн волн излучаемый солнцем в УФ-области и достигающий поверхности земли достаточно узок 400-290нм.
Происходит это из-за того, что озон,образующийся в верхних слоях атмосферы, поглощает УФ-излучение с длинной волны короче 290 нм. В современной промышленности получили широкое распространение искусственные источники ультрафиолетового излучения, которые позволяют получать излучение во всей области длин волн УФ-диапазона.
Источники УФ-излучения
При создании систем получения УФ-покрытий особое внимание стоит уделить непосредственно источникам УФ-излучения. Как правило для УФ-отверждения используют ртутные лампы.
Они представляют собой кварцевые баллоны, содержащие металлическую ртуть. Атомы ртути возбуждаются под действием электрического поля и испускают излучение в УФ-диапазоне спектра. Давление пара ртути и определяет диапазон излучения, соответственно лампы бывают низкого, среднего и высокого давления.
Помимо ртутных используют люминесцентные, ксеноновые лампы, кварцевые излучатели, а так же в последнее время начали появляться светодиодные УФ-излучатели. Влюбом случае, независимо от типа излучателя нужно учитывать, что частота его излучения должна соответствовать частоте поглощения фотоинициатора.
Универсальным является вариант с применением лампы широкого спектра, однако у такой лампы имеются свои недостатки: высокое энергопотребление и образование озона в процессе работы, который вреден для здоровья человека.
Подобрав лампу соответствующую частоте поглощения фотоинициатора можно оптимизировать процесс сушки.
Лампы UVC используются для быстрой сушки тонких слоев краски(до 20 мкм). Использование UVB спектра позволяет добиться более полной и стабильной полимеризации пленки. UVA лампы не выделяют азона при работе и используются для сушки толстых(до 100 мкм) слоев краски.
Так же скорость сушки зависит от мощности излучения на единицу площади, которую обеспечивает лампа, это немаловажный параметр излучателя на который следует обращать внимание, особенно при проектировании высокопроизводительных систем окраски. Соответственно необходимо позаботиться об охлаждении УФ-ламп, что существенно продлит срок их службы.
Равномерность потока излучения в значительной мере влияет на качество получаемой поверхности, а так же на равномерность полимеризации. Для равномерного рассеивания потока излучения используют рефлекторы различных типов.
Для движущихся плоских поверхностей применяют полуэллиптические рефлекторы, для неровных поверхностей используют параболические рефлекторы, создающие паралельный пучок излучения.
УФ-отверждение
В современной промышленности данный вид отверждения лакокрасочных покрытий становится все более и более востребованными. Связанно это с объективными причинами, обусловленными неоспоримыми преимуществами данного вида сушки: практически мгновенная полимеризация покрытия, высокая твердость и стойкость УФ-отверждаемых покрытий к царапанию и истиранию, химическая стойкость, хорошая адгезия к инертным подложкам (полиэтилен, полипропилен...) относительная пожаробезопасность, легкость монтирования УФ-поста отверждения в уже существующие окрасочные линии, что позволяет существенно увеличить их производительность.
Полимеризация на стадии инициирования УФ-отверждаемых красок делится на два типа: радикальная и катионная. Радикальная используется для отверждения акриловых и метакриловых мономеров. Получили распронение краски такого типа в основном в полиграфии для отверждения тонких или прозрачных лакокрасочных пленок. Катионная полимеризация используется для отверждения более толстых пленок, они дают меньшую усадку, более эластичны и имеют лучшую адгезию к "проблемным" материалам типа полипропилена и алюминия, однако их внедрение в промышленность происходит достаточно медленно из-за их дороговизны и более медленной скорости полимеризации относительно красок радикального типа отверждения.
При применении УФ-отверждения в покрасочных линиях рекомендуется устанавливать пост предварительной ИК или конвективной сушки, связано это с тем, что все большее распространение получают УФ-отверждаемые краски на водной основе, а из них необходимо испарять влагу перед УФ-отверждением, и даже при использовании красок на органической основе позволит избежать накопления паров растворителя в камере УФ-отверждения и возникновения пожароопасных ситуаций. 4 минуты при 60 °С, вполне достаточно,чтобы подготовить водно-дисперсионные лкм для уф-сушки.
УФ-отверждение, на данный момент, одна из самых динамично развивающихся областей лакокрасочной промышленности, и применение энергоэффективных излучателей совместно с экологичными и высокоэффективными лакокрасочными системами, позволят ей в ближайшем будущем завоевать значительную долю рынка высокопроизводительных лакокрасочных систем.
