Proceso y ventajas de los polvos de curado UV
Respuesta rápida: La elección del fotoiniciador suele depender de la coincidencia de la lámpara, la profundidad del curado, el color amarillento y si la película final aún funciona sobre el sustrato real. El mejor paquete rara vez es el grado único más barato.
MDF es fácil de procesar y tiene una superficie homogénea y homogénea. La madera natural también se puede recubrir con pintura en polvo, pero el acabado puede ser desigual. Pueden ocurrir problemas con desgasificación y poros debido a cambios en la resina y el contenido de humedad en la madera natural.
La densidad, fibra, resina y contenido de humedad de la madera natural varía según el tipo de madera, además del efecto del lugar donde se cultiva, e incluso si la especie de árbol es la misma, cada árbol es diferente.
Debido a que el proceso de recubrimiento en polvo utiliza calor para derretir el polvo, incluso a temperaturas más bajas y durante tiempos de exposición cortos, el calor puede provocar reacciones incontrolables en la madera natural. Esto hace que lograr una superficie uniforme sea especialmente problemático cuando se aplican recubrimientos en polvo sobre madera natural. El recubrimiento en polvo de MDF curado con rayos UV produce una superficie más consistente y visualmente agradable.
Los recubrimientos en polvo curables por UV se producen combinando resinas, pigmentos, aditivos de alto rendimiento y fotoiniciadores. Los fotoiniciadores como el fotoiniciador TMO y el fotoiniciador TPO-L son componentes clave porque absorben luz ultravioleta de alta intensidad y generan y activan radicales libres para reticular el recubrimiento. El curado es la reticulación de todo el recubrimiento a nivel molecular y es una etapa de curado instantáneo. «Tan pronto como el fotoiniciador se expone a la luz ultravioleta, se produce una reticulación y el recubrimiento se cura inmediatamente», afirma Lonchak.
Los aditivos mejoran la superficie del recubrimiento mejorando o ajustando propiedades específicas: resistencia al rayado o deterioro, brillo y textura. Los pigmentos crean color y opacidad.
Los recubrimientos en polvo curados con luz ultravioleta se producen de la misma manera que los recubrimientos en polvo termoestables, utilizando el mismo tipo de equipo: los procesos incluyen mezcla, extrusión, enfriamiento, corte, molienda, clasificación, tamizado y envasado.
Para lograr un buen efecto de curado, es necesario hacer coincidir el tipo y la cantidad de fotoiniciador con la fuente de luz UV, incluida la combinación adecuada de dosis, intensidad y longitud de onda de energía UV.
Hay varios tipos de lámparas UV de vapor de mercurio de presión media disponibles para el curado UV de recubrimientos en polvo. Las lámparas de mercurio (lámparas «H») proporcionan energía UV de longitud de onda corta (220-320 nm) y son adecuadas para aplicaciones de barniz y capa transparente.Las lámparas de mercurio dopadas con hierro (lámparas «D») proporcionan energía en longitudes de onda más largas (320-400 nm) para ayudar en el curado de sistemas con bajo contenido de pigmento. Las lámparas de mercurio dopadas con galio (bombillas «V») tienen una fuerte producción de energía en longitudes de onda largas (405-440 nm) y son dispositivos de curado caballos de batalla para sistemas con alto contenido de pigmentos. La energía de longitud de onda larga penetra en recubrimientos más gruesos, así como en recubrimientos en polvo de sistemas pigmentados curados con UV.
Las piezas de trabajo iniciales de MDF se curan con rayos UV durante el recubrimiento en polvo.
El flujo del proceso para los recubrimientos en polvo curables por UV es rápido. «Es un proceso de un solo paso de 20 minutos que convierte una pieza inicial de MDF en una pieza terminada, que luego está lista para ser empaquetada y enviada», explica Loncic.
Primero, la pieza de trabajo se cuelga en la línea de producción y las partículas de polvo que quedan en el proceso se eliminan rociándolas con aire comprimido. Por lo general, ya no es necesario lijar la superficie antes del recubrimiento en polvo. A continuación, la pieza de MDF se introduce en un horno precalentado a baja temperatura durante un minuto. «Esto ventila la lámina antes de pintarla y lleva la humedad del MDF a la superficie, lo que hace que la lámina sea conductora para retener el recubrimiento en polvo», añade Loncic.
Luego, el recubrimiento en polvo curable por UV se aplica electrostáticamente utilizando un sistema de pistola rociadora automática. Luego el polvo se funde o gelifica en un horno a baja temperatura durante un minuto más. Una vez derretida, la pieza de trabajo se solidifica inmediatamente bajo luz ultravioleta. En menos de 20 minutos, la pieza de trabajo está completamente mecanizada y lista para ser empaquetada y enviada al cliente.
Los recubrimientos en polvo curables por UV se desarrollaron hace más de 20 años como una alternativa a los recubrimientos en polvo curados con calor. El curado térmico requiere altas temperaturas (alrededor de 400 °F/204 °C) y tarda entre 10 y 30 minutos o más en completarse. El tiempo de procesamiento es más largo y se requiere un tiempo de enfriamiento adicional antes de procesar en el siguiente paso.
Como señala Lonchak, las principales ventajas del curado UV sobre el curado térmico están en términos de tiempo y temperatura. El proceso de recubrimiento en polvo electrostático para recubrimientos en polvo curados por UV y recubrimientos en polvo curados térmicamente es exactamente el mismo; sin embargo, los procesos de fusión/flujo y curado son características diferentes importantes que diferencian funcionalmente a los dos.
El proceso de curado UV es instantáneo. Solo requiere un breve calentamiento de un minuto a 220-240 °F (104-116 °C) para derretir/nivelar el recubrimiento en polvo antes del curado UV. Esto tiene la ventaja de acortar significativamente el tiempo del proceso y reducir la temperatura general, lo que hace que el proceso de recubrimiento en polvo curable por UV sea muy importante en la fabricación de MDF. «El calor excesivo y el tiempo de exposición pueden provocar grietas y otros defectos en la lámina», señaló Lonczak.
Los recubrimientos en polvo plantean algunos desafíos, pero DVUV ha dominado las medidas y los medios para superarlos.Las variaciones de humedad y temperatura pueden afectar el éxito de un proceso, pero esto se soluciona fácilmente operando el control del proceso en una fábrica con temperatura regulada. Un humidificador garantiza que el tablero de MDF mantenga el nivel de humedad correcto antes de aplicar el recubrimiento en polvo.
La configuración de parámetros y las pruebas de DVUV en la primera ejecución también garantizan la producción de productos estables y consistentes. La operación de DVUV de cada enlace se personaliza de acuerdo con los requisitos de parámetros del cliente para la pieza de trabajo. «La velocidad de la línea, la distancia de la pistola y la temperatura del proceso son diferentes y se corrigen para cada proyecto que ejecutamos», concluye Loncic.
Además de verificar durante la ejecución para garantizar la calidad, el equipo de producción también estableció los pasos de puesta en servicio al mismo tiempo. Control de calidad de piezas terminadas, incluyendo una serie de ensayos destructivos y no destructivos:
Inspección visual de las superficies de la pieza de trabajo en comparación con piezas estándar
Prueba del medidor de espesor de torsión (medir el espesor del recubrimiento)
lectura de brillo
Prueba de resistencia a disolventes MEK
«Nuestros equipos de producción también cuentan con mantenimiento preventivo, análisis de trazabilidad y planes de acciones correctivas cuando surgen problemas de calidad o mano de obra».
El futuro es brillante para el MDF con recubrimiento en polvo de DVUV. Los gobiernos y reguladores están restringiendo o eliminando el uso de pinturas líquidas a base de solventes.
Los recubrimientos líquidos a base de agua son difíciles de usar en MDF, lo que hace que los recubrimientos en polvo curables por UV sean una solución de procesamiento ideal para MDF.
Los recubrimientos en polvo curables por UV no contienen solventes, no son tóxicos y no contienen compuestos orgánicos volátiles (COV) ni contaminantes atmosféricos nocivos. Las operaciones de producción no requieren permiso especial.
A ruta de selección práctica para proyectos relacionados con fotoiniciadores
Cuando los compradores técnicos o los formuladores analizan los fotoiniciadores, el marco de decisión más útil suele ser la calidad del curado más el ajuste de la aplicación: qué paquete cura de manera confiable, mantiene una apariencia aceptable y aún funciona bajo la lámpara, el espesor de la película y las condiciones del sustrato del proceso real.
- Primero haga coincidir el paquete con la lámpara: las lámparas de mercurio, los LED UV y los sistemas de luz visible pueden clasificar los mismos fotoiniciadores de manera muy diferente.
- Compruebe el curado en profundidad y el curado en superficie por separado: una película que se siente seca en la parte superior aún puede estar débil en la parte inferior.
- Equilibrar el amarilleo con la reactividad: la ruta de curado profundo más fuerte no siempre es la mejor opción comercial si el riesgo de color o migración se vuelve inaceptable.
- Utilice la fórmula final como punto de referencia: la carga de pigmento, el paquete de monómero y el espesor de la película pueden cambiar la clasificación aparente del mismo iniciador.
Referencias de productos recomendados
- CHLUMINIT TPO-L: Una fuerte referencia de bajo amarilleo para sistemas UV orientados a LED.
- CHLUMINIT 819: Útil cuando una formulación necesita una absorción más fuerte y un soporte de curado más profundo.
- CHLUMINIT 184: Un punto de referencia clásico de radicales libres para el curado rápido de superficies en muchos sistemas UV.
- CHLUMINIT TMO: Un valioso punto de comparación cuando las discusiones sobre un menor amarilleamiento o reemplazo de TPO son importantes.
Preguntas frecuentes para compradores y formuladores
¿Por qué son tan comunes los paquetes de fotoiniciadores combinados?
Debido a que un producto puede controlar el amarillamiento o el ajuste de la lámpara, mientras que otro mejora la profundidad de curado o el rendimiento de la velocidad de la línea, el paquete completo suele ser más fuerte que cualquier grado individual.
¿La curación incompleta siempre debe resolverse agregando más iniciador?
No automáticamente. La verdadera limitación puede ser la lámpara, el espesor de la película, el tono del pigmento o el resto del sistema reactivo en lugar de una simple dosis insuficiente.
Productos y guias relacionados
- fotoiniciadores UV
- CHLUMINIT® ITX / Fotoiniciador ITX / 2-isopropiltioxantona CAS 5495-84-1
- CHLUMINIT® 1173 / Fotoiniciador 1173 / irgacure 1173 / Omnirad 1173 CAS 7473-98-5
- CHLUMINIT® 184 / Fotoiniciador 184 / irgacure 184 / Omnirad 184 CAS 947-19-3
- CHLUMINIT® 250 / Fotoiniciador 250 / Irgacure 250 / Omnicat 250 CAS 344562-80-7 108-32-7
- CHLUMINIT® 369 / Fotoiniciador 369 / irgacure 369 / Omnirad 369 CAS 119313-12-1