Eine Grundierung auf UV-härtenden Beschichtungen

Ziel der letzten Jahrzehnte war es, die Menge der in die Atmosphäre freigesetzten Lösungsmittel zu reduzieren. Diese werden als VOCs (flüchtige organische Verbindungen) bezeichnet und umfassen praktisch alle von uns verwendeten Lösungsmittel mit Ausnahme von Aceton, das eine sehr geringe photochemische Reaktivität aufweist und als VOC-Lösungsmittel ausgenommen ist.

Aber was wäre, wenn wir vollständig auf Lösungsmittel verzichten könnten und dennoch mit minimalem Aufwand gute Schutz- und Dekorationsergebnisse erzielen könnten?
Das wäre großartig – und das können wir. Die Technologie, die dies ermöglicht, heißt UV-Härtung. Es wird seit den 1970er Jahren für alle möglichen Materialien verwendet, darunter Metall, Kunststoff, Glas, Papier und zunehmend auch für Holz.

UV-gehärtete Beschichtungen härten aus, wenn sie ultraviolettem Licht im Nanometerbereich am unteren Ende oder knapp unterhalb des sichtbaren Lichts ausgesetzt werden. Zu ihren Vorteilen gehören eine erhebliche Reduzierung oder vollständige Eliminierung von VOCs, weniger Abfall, weniger Platzbedarf, sofortige Handhabung und Stapelung (also keine Notwendigkeit für Trockengestelle), reduzierte Arbeitskosten und schnellere Produktionsraten.
Die beiden wesentlichen Nachteile sind die hohen Anschaffungskosten für die Ausrüstung und die Schwierigkeit, komplexe 3D-Objekte fertigzustellen. Daher ist der Einstieg in die UV-Härtung normalerweise auf größere Betriebe beschränkt, die relativ flache Objekte wie Türen, Verkleidungen, Fußböden, Verkleidungen und montagefertige Teile herstellen.

Der einfachste Weg, UV-härtende Lacke zu verstehen, besteht darin, sie mit den üblichen katalysierten Lacken zu vergleichen, mit denen Sie wahrscheinlich vertraut sind. Wie bei katalysierten Lacken enthalten auch UV-gehärtete Lacke ein Harz zur Erzielung des Aufbaus, ein Lösungsmittel oder einen Ersatz für die Verdünnung, einen Katalysator zur Einleitung der Vernetzung und zur Aushärtung sowie einige Zusatzstoffe wie Mattierungsmittel, um besondere Eigenschaften zu erzielen.

Es werden eine Reihe von Primärharzen verwendet, darunter Derivate von Epoxid, Urethan, Acryl und Polyester.
In allen Fällen härten diese Harze sehr hart aus und sind lösungsmittel- und kratzfest, ähnlich einem katalysierten (Konversions-)Lack. Dies erschwert unsichtbare Reparaturen, falls der ausgehärtete Film beschädigt werden sollte.

UV-gehärtete Lacke können zu 100 Prozent aus Feststoffen in flüssiger Form bestehen. Das heißt, die Dicke dessen, was sich auf dem Holz ablagert, ist die gleiche wie die Dicke der ausgehärteten Beschichtung. Es gibt nichts zu verdampfen. Das Primärharz ist jedoch zu dick, um es problemlos auftragen zu können. Daher fügen Hersteller kleinere reaktive Moleküle hinzu, um die Viskosität zu verringern. Im Gegensatz zu Lösungsmitteln, die verdunsten, vernetzen diese hinzugefügten Moleküle mit den größeren Harzmolekülen und bilden so den Film.

Wenn ein dünnerer Filmaufbau gewünscht ist, beispielsweise für eine Versiegelungsschicht, können auch Lösungsmittel oder Wasser als Verdünner zugesetzt werden. Sie werden jedoch normalerweise nicht benötigt, um das Finish sprühbar zu machen. Wenn Lösungsmittel oder Wasser hinzugefügt werden, müssen diese verdunstet werden, bevor die UV-Härtung beginnt.

Der Katalysator
Im Gegensatz zu katalysiertem Lack, der mit der Zugabe des Katalysators zu härten beginnt, bewirkt der Katalysator in einem UV-gehärteten Lack, der als „Photoinitiator“ bezeichnet wird, erst dann etwas, wenn er der Energie des UV-Lichts ausgesetzt wird. Dann kommt es zu einer schnellen Kettenreaktion, die alle Moleküle der Beschichtung miteinander verbindet und so den Film bildet.

Dieser Prozess macht UV-härtende Lackierungen so einzigartig. Für das Finish gibt es im Wesentlichen keine Haltbarkeits- oder Topfzeit. Es bleibt in flüssiger Form, bis es UV-Licht ausgesetzt wird. Dann härtet es innerhalb weniger Sekunden vollständig aus. Bedenken Sie, dass Sonnenlicht die Aushärtung beeinträchtigen kann. Daher ist es wichtig, diese Art der Einwirkung zu vermeiden.

Es könnte einfacher sein, sich den Katalysator für UV-Beschichtungen als zwei Teile statt als einen vorzustellen. Der Photoinitiator ist bereits im Finish enthalten – etwa 5 Prozent der Flüssigkeit – und es gibt die Energie des UV-Lichts, die ihn auslöst. Ohne beides passiert nichts.

Diese einzigartige Eigenschaft ermöglicht es, Overspray außerhalb des UV-Lichtbereichs zurückzugewinnen und den Lack erneut zu verwenden. So kann Abfall nahezu vollständig vermieden werden.
Das herkömmliche UV-Licht besteht aus einer Quecksilberdampflampe und einem elliptischen Reflektor, um das Licht zu sammeln und auf das Teil zu richten. Die Idee besteht darin, das Licht zu fokussieren, um den maximalen Effekt beim Auslösen des Photoinitiators zu erzielen.

Im letzten Jahrzehnt oder so haben LEDs (lichtemittierende Dioden) damit begonnen, die herkömmlichen Glühbirnen zu ersetzen, weil LEDs weniger Strom verbrauchen, viel länger halten, nicht aufgewärmt werden müssen und einen schmalen Wellenlängenbereich haben, sodass sie nicht annähernd so viel erzeugen viel problematische Hitze. Diese Hitze kann Harze im Holz verflüssigen, beispielsweise bei Kiefer, und die Wärme muss abgeführt werden.
Der Aushärtungsprozess ist jedoch derselbe. Alles ist „Sichtlinie“. Der Lack härtet nur dann aus, wenn das UV-Licht aus einem festen Abstand darauf trifft. Bereiche im Schatten oder außerhalb des Fokus des Lichts heilen nicht. Dies ist derzeit eine wichtige Einschränkung der UV-Härtung.

Um die Beschichtung auf jedem komplexen Objekt auszuhärten, selbst auf etwas, das so flach wie ein Profilleiste ist, müssen die Lichter so angeordnet werden, dass sie jede Oberfläche im gleichen festen Abstand treffen, um der Rezeptur der Beschichtung zu entsprechen. Aus diesem Grund stellen flache Objekte die überwiegende Mehrheit der Projekte dar, die mit einem UV-härtenden Lack beschichtet werden.

Die beiden gängigen Anordnungen zum Auftragen und Aushärten von UV-Beschichtungen sind Flachlinie und Kammer.
Beim Flachbandverfahren bewegen sich die flachen oder nahezu flachen Objekte auf einem Förderband unter einem Spray oder einer Walze oder durch eine Vakuumkammer, dann bei Bedarf durch einen Ofen, um Lösungsmittel oder Wasser zu entfernen, und schließlich unter einer Reihe von UV-Lampen, um die Aushärtung herbeizuführen. Anschließend können die Objekte sofort gestapelt werden.

In Kammern werden die Objekte üblicherweise aufgehängt und über die gleichen Schritte entlang eines Förderbandes bewegt. Eine Kammer ermöglicht die Bearbeitung aller Seiten auf einmal und die Bearbeitung nicht komplexer, dreidimensionaler Objekte.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Roboter zu verwenden, um das Objekt vor UV-Lampen zu drehen oder eine UV-Lampe zu halten und das Objekt um sie herum zu bewegen.
Lieferanten spielen eine Schlüsselrolle
Bei UV-härtenden Lacken und Geräten ist die Zusammenarbeit mit den Lieferanten noch wichtiger als bei katalysierten Lacken. Der Hauptgrund liegt in der Anzahl der Variablen, die koordiniert werden müssen. Dazu gehören die Wellenlänge der Glühbirnen oder LEDs und deren Abstand zu den Objekten, die Formulierung der Beschichtung und die Liniengeschwindigkeit, wenn Sie eine Finishing-Linie verwenden.