UV硬化コーティング上のプライマー

過去数十年間、大気中に放出される溶剤の量を減らすことが目的でした。これらは VOC (揮発性有機化合物) と呼ばれ、事実上、光化学反応性が非常に低いため VOC 溶媒として除外されているアセトンを除く、私たちが使用するすべての溶媒が含まれます。

しかし、溶剤を完全に排除しても、最小限の労力で優れた保護効果と装飾効果が得られるとしたらどうなるでしょうか?
それは素晴らしいことですが、それは可能です。これを可能にする技術がUV硬化と呼ばれます。1970 年代以来、金属、プラスチック、ガラス、紙を含むあらゆる種類の材料に使用されており、木材にも使用されるようになってきています。

UV 硬化コーティングは、ナノメートル範囲の紫外線、または可視光線のすぐ下にさらされると硬化します。これらの利点には、VOC の大幅な削減または完全な除去、廃棄物の削減、必要な床面積の削減、即時の取り扱いと積み重ね (乾燥ラックの必要がない)、人件費の削減、生産速度の高速化などが含まれます。
2 つの重要な欠点は、機器の初期コストが高いことと、複雑な 3D オブジェクトを仕上げるのが難しいことです。そのため、UV 硬化に取り組むのは通常、ドア、パネル、床材、トリム、組み立て済みの部品などのかなり平らな物体を製造する大規模な工場に限定されます。

UV 硬化仕上げを理解する最も簡単な方法は、おそらく馴染みのある一般的な触媒仕上げと比較することです。触媒仕上げと同様に、UV 硬化仕上げには、ビルドを達成するための樹脂、溶剤または薄化剤の代替品、架橋を開始して硬化を引き起こす触媒、および特別な特性を提供するつや消し剤などのいくつかの添加剤が含まれています。

エポキシ、ウレタン、アクリル、ポリエステルの誘導体など、多数の主要な樹脂が使用されます。
いずれの場合も、これらの樹脂は触媒（化成）ワニスと同様に非常に硬化し、耐溶剤性と耐傷性があります。これにより、硬化膜が損傷した場合に目に見えない修復が困難になります。

UV 硬化仕上げは、液体の状態でも 100% 固体にすることができます。つまり、木材に堆積したものの厚さは、硬化した塗膜の厚さと同じになります。蒸発するものは何もありません。しかし、一次樹脂は厚すぎて塗布が容易ではありません。そのため、メーカーは粘度を下げるために、より小さな反応性分子を追加します。蒸発する溶媒とは異なり、これらの追加分子はより大きな樹脂分子と架橋してフィルムを形成します。

シーラーコートなど、より薄いフィルムの構築が必要な場合は、溶剤または水をシンナーとして追加することもできます。ただし、仕上げをスプレー可能にするためには通常は必要ありません。溶剤または水を追加した場合は、UV 硬化が始まる前にそれらを蒸発させるか、(オーブンで) 蒸発させる必要があります。

触媒
触媒を添加すると硬化が始まる触媒ワニスとは異なり、「光開始剤」と呼ばれる UV 硬化仕上げの触媒は、UV 光のエネルギーにさらされるまでは何も機能しません。次に、コーティング内のすべての分子が結合してフィルムを形成する素早い連鎖反応が始まります。

このプロセスにより、UV 硬化仕上げが非常にユニークになります。基本的に、仕上げ剤の保存期限やポットライフはありません。紫外線にさらされるまでは液体のままです。その後、数秒以内に完全に硬化します。日光は硬化を遅らせる可能性があるため、この種の暴露を避けることが重要であることに注意してください。

UV コーティングの触媒は 1 つの部分ではなく 2 つの部分であると考えるほうが簡単かもしれません。光開始剤はすでに仕上げに含まれており、液体の約 5% が光開始剤を開始します。そして、それを引き起こす UV 光のエネルギーがあります。両方がなければ何も起こりません。

このユニークな特性により、UV 光の範囲外でオーバースプレーを回収し、仕上げ材を再度使用することが可能になります。したがって、無駄をほぼ完全に排除することができます。
従来の UV ライトは、水銀蒸気電球と楕円形の反射板を組み合わせて光を集め、部品に照射します。アイデアは、光開始剤を開始する際に最大の効果が得られるように光を集中させることです。

過去 10 年ほどで、LED (発光ダイオード) が従来の電球に取って代わり始めました。LED は消費電力が少なく、寿命がはるかに長く、ウォームアップする必要がなく、波長範囲が狭いため、従来の電球と比べてほとんど発光しないからです。多くの問題を引き起こす熱。この熱により松などの木材の樹脂が液化する可能性があるため、熱を排出する必要があります。
ただし、硬化プロセスは同じです。すべては「視線」です。一定の距離から紫外線が当たった場合にのみ仕上げが硬化します。影にある領域や光の焦点から外れた領域は硬化しません。これは、現時点での UV 硬化の重要な制限です。

複雑な物体のコーティングを硬化するには、たとえプロファイルされた成形品のようなほぼ平らなものであっても、コーティングの配合に合わせて同じ固定距離ですべての表面に光が当たるようにライトを配置する必要があります。これが、UV 硬化仕上げでコーティングされるプロジェクトの大部分が平らなオブジェクトで構成される理由です。

UV コーティングの塗布と硬化の 2 つの一般的な配置は、フラット ラインとチャンバーです。
フラットラインの場合、平らまたはほぼ平らな物体は、スプレーまたはローラーの下でコンベアを下降するか、または真空チャンバーを通って移動し、次に必要に応じてオーブンを通って溶剤または水を除去し、最後に一連の UV ランプの下で硬化を引き起こします。オブジェクトはすぐに積み重ねることができます。

チャンバー内では、通常、物体は吊り下げられ、同じステップを経てコンベアに沿って移動されます。チャンバーを使用すると、すべての面を一度に仕上げたり、複雑でない三次元オブジェクトを仕上げたりすることができます。

もう 1 つの可能性は、ロボットを使用して UV ランプの前でオブジェクトを回転させるか、UV ランプを保持してその周りでオブジェクトを移動させることです。
サプライヤーが重要な役割を果たします
UV 硬化コーティングと装置では、触媒ワニスよりもサプライヤーと協力することがさらに重要です。主な理由は、調整する必要がある変数の数です。これらには、電球または LED の波長と対象物からの距離、コーティングの配合、仕上げラインを使用している場合はライン速度が含まれます。