By Lawrence (Larry) Van Iseghem は、Van Technologies, Inc. の社長兼 CEO です。
国際ベースで産業顧客とビジネスを行う過程で、当社は信じられないほどの数の質問に対処し、UV 硬化型コーティングに関連する多くのソリューションを提供してきました。以下はよくある質問の一部であり、付随する回答は役立つ洞察を提供する可能性があります。
1. UV硬化型コーティングとは何ですか?
木材仕上げ業界では、主に 3 種類の UV 硬化型コーティングがあります。
100% 活性 (100% 固体とも呼ばれる) UV 硬化性コーティングは、溶媒や水を含まない液体化学組成物です。塗布すると、コーティングは硬化前に乾燥または蒸発する必要がなく、すぐに UV エネルギーにさらされます。塗布されたコーティング組成物は、光重合と適切に呼ばれる、記載された反応プロセスを介して反応して固体表面層を形成する。硬化前に蒸発が必要ないため、塗布と硬化のプロセスは非常に効率的でコスト効率が高くなります。
水系または溶剤系のハイブリッド UV 硬化性コーティングには、活性 (または固体) 含有量を減らすために水または溶剤が含まれていることは明らかです。この固形分含有量の減少により、塗布される湿潤膜の厚さの制御、および／またはコーティングの粘度の制御がより容易になる。これらの UV コーティングは、使用時にさまざまな方法で木材の表面に塗布され、UV 硬化の前に完全に乾燥させる必要があります。
UV 硬化性粉体塗料も 100% 固体組成物であり、通常は静電引力によって導電性基板に塗布されます。塗布後、基材を加熱して粉末を溶かし、流出して表面フィルムを形成します。コーティングされた基板は、硬化を促進するために直ちに UV エネルギーにさらされます。結果として得られる表面フィルムは、もはや熱変形可能でなく、熱に敏感でもありません。
これらの UV 硬化性コーティングには、UV エネルギーにさらされていない表面領域に硬化をもたらす二次硬化機構 (熱活性化、水分反応性など) を備えたバリアントが用意されています。これらのコーティングは一般に二重硬化コーティングと呼ばれます。
使用される UV 硬化型コーティングの種類に関係なく、最終表面仕上げまたは層は、優れた品質、耐久性、耐性特性を提供します。
2. UV 硬化型コーティングは、油性木材などのさまざまな木材種にどの程度接着しますか?
UV 硬化性コーティングは、ほとんどの木材種に対して優れた接着性を示します。十分な硬化条件が存在し、完全な硬化とそれに対応する基材への接着が提供されることを確認することが重要です。
種によってはもともと油分が多く、接着促進プライマー、つまり「タイコート」の塗布が必要な場合があります。Van Technologies は、これらの木材への UV 硬化性コーティングの接着に関して多大な研究開発を行ってきました。最近の開発には、油、樹液、ピッチが UV 硬化型トップコートの接着を妨げるのを防ぐ単一の UV 硬化型シーラーが含まれています。
あるいは、木材の表面に存在する油は、コーティングを塗布する直前に、アセトンまたは別の適切な溶剤で拭くことによって除去することもできます。糸くずの出ない吸収性の布を最初に溶剤で濡らし、次に木材の表面を拭きます。表面を乾燥させてから、UV 硬化型コーティングを適用します。表面の油やその他の汚染物質を除去すると、その後の木材表面への塗布されたコーティングの接着が促進されます。
3. UVコーティングに適した汚れの種類は何ですか?
ここで説明した汚れはいずれも、100% UV 硬化性、溶剤低減 UV 硬化性、水性 UV 硬化性、または UV 硬化性粉末システムで効果的にシールし、トップコートすることができます。したがって、市場にあるほとんどの染色剤をあらゆる UV 硬化型コーティングに適したものにする、実行可能な組み合わせが多数あります。ただし、高品質の木材表面仕上げの互換性を確保するために、注目すべき特定の考慮事項があります。
水性汚れおよび水性 UV 硬化性汚れ:水性汚れに 100% UV 硬化型、溶剤低減型 UV 硬化型、または UV 硬化型パウダーシーラー/トップコートを塗布する場合、オレンジの皮、魚の目、クレーターなどのコーティングの均一性の欠陥を防ぐために、汚れが完全に乾燥していることが重要です。 、水たまりと水たまり。このような欠陥は、塗布された汚れからの高い残留水の表面張力と比較して、塗布されたコーティングの表面張力が低いために発生します。
ただし、水性 UV 硬化型コーティングの塗布は、一般的にはより寛容です。特定の水性 UV 硬化型シーラー/トップコートを使用すると、塗布された汚れが悪影響を及ぼさずに湿気を示す場合があります。ステイン塗布からの残留水分または水は、乾燥プロセス中に塗布された水性 UV シーラー/トップコートを通して容易に拡散します。ただし、実際に表面を仕上げる前に、ステインとシーラー/トップコートの組み合わせを代表的な試験片でテストすることを強くお勧めします。
油ベースおよび溶剤由来の汚れ:乾燥が不十分な油ベースまたは溶剤由来の汚れに適用できるシステムが存在する場合がありますが、通常はシーラー/トップコートを塗布する前にこれらの汚れを完全に乾燥させることが必要であり、強く推奨されます。このようなタイプの乾燥の遅い汚れは、完全に乾くまでに最大 24 ～ 48 時間 (またはそれ以上) かかる場合があります。繰り返しになりますが、代表的な木材の表面でシステムをテストすることをお勧めします。
100% UV 硬化可能な汚れ:一般に、100% UV 硬化可能なコーティングは、完全に硬化すると高い耐薬品性と耐水性を示します。この抵抗により、下にある UV 硬化表面が十分に磨耗して機械的結合が可能にならない限り、その後に塗布されるコーティングが良好に接着することが困難になります。後から塗布するコーティングを受け入れるように設計された 100% UV 硬化性ステインが提供されていますが、ほとんどの 100% UV 硬化性ステインは、層間接着を促進するために研磨または部分的に硬化 (「B」ステージまたはバンプ硬化と呼ばれます) する必要があります。「B」ステージングでは、完全硬化条件にさらされると、塗布された UV 硬化性コーティングと共反応する反応部位が汚れ層に残ります。「B」ステージングでは、ステインの塗布によって発生する可能性のある粒子の隆起をデニブしたりカットしたりするための穏やかな研磨も可能です。シールやトップコートをスムーズに塗布すると、優れた層間密着性が得られます。
100% UV 硬化型ステインに関するもう 1 つの懸念は、より暗い色に関するものです。色素の濃い汚れ (および一般に色素のコーティング) は、可視光スペクトルに近いエネルギーを供給する UV ランプを使用すると、より効果的に機能します。ガリウムをドープした従来の UV ランプと標準的な水銀ランプを組み合わせたものは、優れた選択肢です。395 nm および/または 405 nm を放射する UV LED ランプは、365 nm および 385 nm アレイと比較して着色システムでより優れた性能を発揮します。さらに、より大きな UV パワー (mW/cm2) を供給する UV ランプ システム2) とエネルギー密度 (mJ/cm2) 塗布されたステインまたは着色されたコーティング層の硬化を促進します。
最後に、上記の他の染色システムと同様に、染色して仕上げる実際の表面を操作する前にテストすることをお勧めします。治す前に必ず！
4. 100% UV コーティングの最大/最小膜厚はどれくらいですか?
UV 硬化性パウダー コーティングは、技術的には 100% UV 硬化性コーティングであり、塗布される厚さは、パウダーを仕上げ面に結合する静電気引力によって制限されます。UV パウダー コーティングのメーカーにアドバイスを求めるのが最善です。
液体の 100% UV 硬化性コーティングに関しては、塗布された湿潤膜厚は、UV 硬化後の乾燥膜厚とほぼ同じになります。ある程度の収縮は避けられませんが、通常は影響は最小限です。ただし、非常に厳しいまたは狭い膜厚公差を指定する高度な技術的用途もあります。このような状況では、直接硬化膜の測定を実行して、湿潤膜厚と乾燥膜厚を相関させることができます。
達成できる最終的な硬化厚さは、UV 硬化性コーティングの化学的性質とその配合方法によって異なります。0.2 mil ～ 0.5 mil (5μ ～ 15μ) の非常に薄い膜を堆積させるように設計されたシステムや、0.5 インチ (12 mm) を超える厚さを提供できるシステムもあります。一般に、一部のウレタン アクリレート配合物など、架橋密度が高い UV 硬化コーティングは、単一の塗布層で高い膜厚を実現できません。硬化時の収縮の程度により、厚く塗布されたコーティングに重大な亀裂が発生します。高い架橋密度の UV 硬化性コーティングを使用しても、複数の薄い層を塗布し、各層の間にサンディングや「B」ステージングを行って層間接着を促進することで、高いビルド厚または仕上げ厚さを実現できます。
ほとんどの UV 硬化性コーティングの反応性硬化メカニズムは、「フリーラジカル開始型」と呼ばれます。この反応性硬化メカニズムは空気中の酸素の影響を受けやすく、硬化速度が遅くなったり阻害されたりします。この速度の低下は酸素阻害と呼ばれることが多く、非常に薄い膜厚を達成しようとする場合に最も重要です。薄いフィルムでは、塗布されたコーティングの総体積に対する表面積は、厚いフィルムの厚さに比べて比較的大きくなります。したがって、膜厚が薄いと酸素阻害を受けやすくなり、硬化が非常に遅くなります。多くの場合、仕上げの表面は硬化が不十分なままであり、油っぽい/べたべたした感触を示します。酸素阻害に対抗するために、硬化中に窒素や二酸化炭素などの不活性ガスを表面に流して酸素濃度を除去し、完全かつ迅速な硬化を可能にします。
5. クリア UV コーティングはどのくらい透明ですか?
100% UV 硬化型コーティングは優れた透明性を示し、業界最高のクリア コートに匹敵します。さらに、木材に適用すると、画像の美しさと深みを最大限に引き出します。特に興味深いのは、木材を含むさまざまな表面に塗布すると、驚くほど透明で無色になるさまざまな脂肪族ウレタン アクリレート システムです。さらに、脂肪族ポリウレタン アクリレート コーティングは非常に安定しており、経年による変色を防ぎます。低光沢コーティングは光沢コーティングよりもはるかに光を散乱させるため、透明度が低下することを指摘することが重要です。ただし、他のコーティング化学物質と比較すると、100% UV 硬化型コーティングは、優れているとは言わないまでも同等です。
現時点で利用可能な水性 UV 硬化型コーティングは、従来の最高の仕上げシステムに匹敵する優れた透明性、木の温もり、応答性を提供するように配合できます。現在市場で入手可能な UV 硬化型コーティングの透明度、光沢、木材への反応、その他の機能特性は、高品質のメーカーから供給されている場合に優れています。
6. 着色または着色された UV 硬化型コーティングはありますか?
はい、着色または着色されたコーティングは、あらゆる種類の UV 硬化性コーティングで容易に利用できますが、最適な結果を得るには考慮すべき要素があります。最初の最も重要な要素は、特定の色が、塗布された UV 硬化性コーティングに UV エネルギーを透過または浸透させる能力を妨げるという事実です。電磁スペクトルは画像 1 に示されており、可視光スペクトルが UV スペクトルにすぐ隣接していることがわかります。スペクトルは、明確な境界線 (波長) のない連続体です。したがって、1 つの領域が徐々に隣接する領域に溶け込んでいきます。可視光領域を考慮すると、その範囲が 400 nm ～ 780 nm であるという科学的主張もあれば、350 nm ～ 800 nm にわたるという主張もあります。この議論では、特定の色が特定の波長の UV または放射線の透過を効果的に遮断できることを認識することだけが重要です。
焦点は UV 波長または放射線領域にあるため、その領域をさらに詳しく調べてみましょう。画像2は可視光線の波長とそれを遮る効果のある色の対応を示したものです。また、着色剤は通常、ある範囲の波長にまたがっており、赤色着色剤は部分的に UVA 領域に吸収されるほどかなりの範囲に及ぶ可能性があることを知っておくことも重要です。したがって、最も懸念される色は黄色、オレンジ、赤の範囲に及び、これらの色は効果的な硬化を妨げる可能性があります。
着色剤は UV 硬化を妨げるだけでなく、UV 硬化型プライマーやトップコート ペイントなどの白色顔料コーティングを使用する場合にも考慮すべき事項です。画像 3 に示すように、白色顔料の二酸化チタン (TiO2) の吸収スペクトルを考えてみましょう。TiO2 は、UV 領域全体で非常に強い吸収を示しますが、白色の UV 硬化性コーティングは効果的に硬化します。どうやって？その答えは、コーティングの開発者と製造業者による慎重な配合と、硬化のための適切な UV ランプの使用にあります。使用されている一般的な従来の UV ランプは、画像 4 に示すようにエネルギーを放出します。
図示されている各ランプは水銀をベースとしていますが、水銀に別の金属元素をドープすることで、発光が他の波長領域にシフトする可能性があります。TiO2 ベースの白色の UV 硬化性コーティングの場合、標準的な水銀ランプによって供給されるエネルギーは効果的にブロックされます。送達されるより高い波長の一部は硬化を提供できますが、完全な硬化に必要な時間の長さは現実的ではない可能性があります。しかし、水銀ランプにガリウムをドープすると、TiO2 によって効果的にブロックされない領域で有用なエネルギーが豊富に得られます。両方のタイプのランプを組み合わせて使用すると、貫通硬化 (ガリウムドープを使用) と表面硬化 (標準水銀を使用) の両方を実行できます (画像 5)。
最後に、着色または着色された UV 硬化性コーティングは、UV エネルギー (ランプによって供給される可視光の波長範囲) が効果的な硬化に適切に利用されるように、最適な光開始剤を使用して配合する必要があります。
その他の質問?
疑問が生じた場合は、コーティング、装置、プロセス制御システムの現在または将来のサプライヤーに遠慮なく尋ねてください。効果的、安全、かつ収益性の高い意思決定を行うために役立つ適切な答えが得られます。あなた
Lawrence (Larry) Van Iseghem は、Van Technologies, Inc. の社長兼 CEO です。Van Technologies は、UV 硬化型コーティングにおいて 30 年以上の経験があり、研究開発会社としてスタートしましたが、工業用コーティングを提供する Application Specific Advanced Coatings™ のメーカーに急速に変貌しました。世界中の施設。UV 硬化型コーティングは、他の「グリーン」コーティング技術とともに常に主な焦点となっており、従来の技術と同等またはそれを上回る性能が重視されています。Van Technologies は、ISO-9001:2015 認定の品質管理システムに従って、GreenLight Coatings™ ブランドの工業用コーティングを製造しています。詳細については、次のサイトをご覧ください。www.greenlightcoatings.com.
投稿日時: 2023 年 7 月 22 日
