Trong vài thập kỷ qua, mục tiêu chính là giảm lượng dung môi thải ra khí quyển. Chúng được gọi là VOC (hợp chất hữu cơ dễ bay hơi), và trên thực tế, chúng bao gồm tất cả các dung môi chúng ta sử dụng, ngoại trừ acetone, vốn có phản ứng quang hóa rất thấp và đã được miễn trừ khỏi danh sách dung môi VOC.
Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có thể loại bỏ hoàn toàn dung môi mà vẫn có được kết quả bảo vệ và trang trí tốt với nỗ lực tối thiểu?
Điều đó thật tuyệt vời — và chúng ta có thể. Công nghệ giúp điều này trở thành hiện thực được gọi là xử lý UV. Nó đã được sử dụng từ những năm 1970 cho tất cả các loại vật liệu bao gồm kim loại, nhựa, thủy tinh, giấy và ngày càng phổ biến hơn cho gỗ.
Lớp phủ UV đóng rắn khi tiếp xúc với tia cực tím ở dải nanomet ở ngưỡng thấp hoặc ngay dưới ánh sáng khả kiến. Ưu điểm của chúng bao gồm giảm đáng kể hoặc loại bỏ hoàn toàn VOC, giảm thiểu chất thải, tiết kiệm diện tích sàn, xử lý và xếp chồng ngay lập tức (do đó không cần giá phơi), giảm chi phí nhân công và tăng tốc độ sản xuất.
Hai nhược điểm quan trọng là chi phí ban đầu cao cho thiết bị và khó hoàn thiện các vật thể 3D phức tạp. Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ UV thường chỉ giới hạn ở các xưởng lớn sản xuất các vật thể khá phẳng như cửa ra vào, tấm ốp, sàn nhà, viền trang trí và các bộ phận lắp ráp sẵn.
Cách dễ nhất để hiểu về lớp hoàn thiện đóng rắn bằng tia UV là so sánh chúng với các lớp hoàn thiện xúc tác thông thường mà bạn có thể đã quen thuộc. Giống như lớp hoàn thiện xúc tác, lớp hoàn thiện đóng rắn bằng tia UV chứa nhựa để tạo độ bám dính, dung môi hoặc chất thay thế để pha loãng, chất xúc tác để bắt đầu liên kết ngang và đóng rắn, cùng một số chất phụ gia như chất làm phẳng để tạo ra các đặc tính đặc biệt.
Một số loại nhựa chính được sử dụng, bao gồm các dẫn xuất của epoxy, urethane, acrylic và polyester.
Trong mọi trường hợp, các loại nhựa này đều đóng rắn rất cứng và có khả năng chống dung môi cũng như trầy xước, tương tự như vecni xúc tác (chuyển đổi). Điều này khiến việc sửa chữa vô hình trở nên khó khăn nếu lớp màng đã đóng rắn bị hư hại.
Lớp hoàn thiện được xử lý bằng tia UV có thể ở dạng rắn 100% ở dạng lỏng. Nghĩa là, độ dày của lớp phủ được phủ lên gỗ bằng với độ dày của lớp phủ đã được xử lý. Không có gì để bay hơi. Tuy nhiên, nhựa nguyên sinh quá đặc nên khó thi công. Vì vậy, các nhà sản xuất thêm các phân tử phản ứng nhỏ hơn để giảm độ nhớt. Không giống như dung môi, vốn dễ bay hơi, các phân tử được thêm vào này liên kết chéo với các phân tử nhựa lớn hơn để tạo thành màng.
Dung môi hoặc nước cũng có thể được thêm vào làm chất pha loãng khi cần tạo lớp màng mỏng hơn, ví dụ như cho lớp phủ bảo vệ. Tuy nhiên, chúng thường không cần thiết để lớp phủ có thể phun được. Khi thêm dung môi hoặc nước, chúng phải được để, hoặc được làm (trong lò), bay hơi trước khi bắt đầu quá trình đóng rắn bằng tia UV.
Chất xúc tác
Không giống như vecni xúc tác, bắt đầu đóng rắn khi chất xúc tác được thêm vào, chất xúc tác trong lớp hoàn thiện đóng rắn bằng tia UV, được gọi là "chất khởi tạo quang", sẽ không hoạt động cho đến khi tiếp xúc với năng lượng của tia UV. Sau đó, nó bắt đầu một phản ứng dây chuyền nhanh chóng liên kết tất cả các phân tử trong lớp phủ lại với nhau để tạo thành màng phim.
Quá trình này chính là điều làm nên sự độc đáo của lớp hoàn thiện UV. Về cơ bản, lớp hoàn thiện này không có thời hạn sử dụng hoặc thời hạn bảo quản. Nó vẫn ở dạng lỏng cho đến khi được tiếp xúc với tia UV. Sau đó, nó sẽ khô hoàn toàn trong vòng vài giây. Lưu ý rằng ánh sáng mặt trời có thể làm chậm quá trình khô, vì vậy điều quan trọng là phải tránh tiếp xúc với loại ánh sáng này.
Có lẽ sẽ dễ hình dung hơn về chất xúc tác cho lớp phủ UV như hai thành phần thay vì một. Chất khởi tạo quang đã có sẵn trong lớp hoàn thiện — khoảng 5% dung dịch — và năng lượng của tia UV giúp kích hoạt nó. Nếu thiếu cả hai, sẽ không có gì xảy ra.
Đặc tính độc đáo này cho phép thu hồi lượng sơn phun thừa ngoài phạm vi chiếu sáng của đèn UV và sử dụng lại lớp sơn hoàn thiện. Nhờ đó, lượng sơn thừa gần như được loại bỏ hoàn toàn.
Đèn UV truyền thống là bóng đèn hơi thủy ngân kết hợp với gương phản xạ hình elip để thu thập và hướng ánh sáng vào chi tiết. Mục đích là để tập trung ánh sáng nhằm đạt hiệu quả tối đa trong việc kích hoạt bộ khởi tạo quang.
Trong khoảng một thập kỷ trở lại đây, đèn LED (điốt phát quang) đã bắt đầu thay thế bóng đèn truyền thống vì đèn LED tiêu thụ ít điện năng hơn, tuổi thọ cao hơn, không cần phải nóng lên và có dải bước sóng hẹp nên không tạo ra nhiều nhiệt gây hại. Nhiệt này có thể làm tan chảy nhựa trong gỗ, chẳng hạn như gỗ thông, và nhiệt phải được tản ra ngoài.
Tuy nhiên, quy trình đóng rắn vẫn như nhau. Mọi thứ đều nằm trong "tầm nhìn". Lớp hoàn thiện chỉ khô khi được chiếu tia UV từ một khoảng cách cố định. Các khu vực nằm trong bóng tối hoặc ngoài tầm chiếu sáng sẽ không khô. Đây là một hạn chế quan trọng của phương pháp đóng rắn UV hiện nay.
Để làm khô lớp phủ trên bất kỳ vật thể phức tạp nào, ngay cả vật thể gần như phẳng như khuôn định hình, đèn phải được bố trí sao cho chúng chiếu vào mọi bề mặt ở cùng một khoảng cách cố định để phù hợp với công thức của lớp phủ. Đây là lý do tại sao các vật thể phẳng chiếm phần lớn các dự án được phủ lớp hoàn thiện UV.
Hai cách sắp xếp phổ biến cho ứng dụng phủ UV và đóng rắn là đường phẳng và buồng.
Với phương pháp in phẳng, các vật thể phẳng hoặc gần phẳng di chuyển dọc theo băng tải dưới vòi phun hoặc con lăn, hoặc qua buồng chân không, sau đó qua lò nung nếu cần để loại bỏ dung môi hoặc nước, và cuối cùng là dưới một loạt đèn UV để đóng rắn. Các vật thể sau đó có thể được xếp chồng lên nhau ngay lập tức.
Trong buồng, các vật thể thường được treo và di chuyển dọc theo băng tải qua cùng một bước. Buồng cho phép hoàn thiện tất cả các mặt cùng một lúc và hoàn thiện các vật thể ba chiều không phức tạp.
Một khả năng khác là sử dụng robot để xoay vật thể trước đèn UV hoặc giữ đèn UV và di chuyển vật thể xung quanh nó.
Nhà cung cấp đóng vai trò quan trọng
Với lớp phủ và thiết bị xử lý bằng tia UV, việc hợp tác với nhà cung cấp thậm chí còn quan trọng hơn so với vecni xúc tác. Lý do chính là số lượng biến số cần được phối hợp. Những biến số này bao gồm bước sóng của bóng đèn hoặc đèn LED và khoảng cách của chúng đến vật thể, công thức của lớp phủ và tốc độ dây chuyền nếu bạn sử dụng dây chuyền hoàn thiện.
Thời gian đăng: 23-04-2023
