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