Ứng dụng ô tô của lớp phủ xử lý bằng tia cực tím

Công nghệ UV được nhiều người coi là công nghệ “tân tiến” để xử lý lớp phủ công nghiệp. Mặc dù nó có thể còn mới đối với nhiều người trong ngành sơn công nghiệp và ô tô, nhưng nó đã tồn tại hơn ba thập kỷ trong các ngành công nghiệp khác…

Công nghệ UV được nhiều người coi là công nghệ “tân tiến” để xử lý lớp phủ công nghiệp. Mặc dù nó có thể còn mới đối với nhiều người trong ngành sơn công nghiệp và ô tô, nhưng nó đã tồn tại hơn ba thập kỷ trong các ngành công nghiệp khác. Mọi người đi lại trên các sản phẩm sàn vinyl phủ tia UV mỗi ngày và nhiều người trong chúng ta có chúng trong nhà. Công nghệ xử lý bằng tia cực tím cũng đóng một vai trò quan trọng trong ngành điện tử tiêu dùng. Ví dụ, trong trường hợp điện thoại di động, công nghệ UV được sử dụng trong lớp phủ vỏ nhựa, lớp phủ để bảo vệ các thiết bị điện tử bên trong, các bộ phận liên kết bằng keo UV và thậm chí trong sản xuất màn hình màu trên một số điện thoại. Tương tự, ngành công nghiệp sợi quang và DVD/CD chỉ sử dụng lớp phủ và chất kết dính UV và sẽ không tồn tại như chúng ta biết ngày nay nếu công nghệ UV không tạo điều kiện cho sự phát triển của chúng.

Vậy chữa bệnh bằng tia UV là gì? Đơn giản nhất, đó là một quá trình liên kết ngang (xử lý) lớp phủ bằng một quá trình hóa học được bắt đầu và duy trì bởi năng lượng tia cực tím. Trong vòng chưa đầy một phút, lớp phủ được chuyển từ chất lỏng sang chất rắn. Có những khác biệt cơ bản về một số nguyên liệu thô và chức năng của nhựa trong lớp phủ, nhưng những khác biệt này là rõ ràng đối với người sử dụng lớp phủ.

Các thiết bị ứng dụng thông thường như súng phun khí phun, HVLP, chuông quay, lớp phủ dòng chảy, lớp phủ cuộn và các thiết bị khác áp dụng lớp phủ UV. Tuy nhiên, thay vì đưa vào lò nhiệt sau khi phủ lớp phủ và chớp dung môi, lớp phủ được xử lý bằng năng lượng tia cực tím được tạo ra bởi hệ thống đèn UV được tổ chức theo cách chiếu sáng lớp phủ với lượng năng lượng tối thiểu cần thiết để đạt được sự lưu hóa.

Các công ty và ngành công nghiệp khai thác các thuộc tính của công nghệ UV đã mang lại giá trị vượt trội bằng cách mang lại hiệu quả sản xuất vượt trội và sản phẩm cuối cùng vượt trội đồng thời cải thiện lợi nhuận.

Khai thác thuộc tính của UV

Các thuộc tính chính có thể được khai thác là gì? Đầu tiên, như đã đề cập trước đó, việc xử lý rất nhanh và có thể được thực hiện ở nhiệt độ phòng. Điều này cho phép xử lý hiệu quả các chất nền nhạy cảm với nhiệt và tất cả các lớp phủ có thể được xử lý rất nhanh. Xử lý bằng tia cực tím là chìa khóa cho năng suất nếu hạn chế (nút cổ chai) trong quy trình của bạn là thời gian xử lý lâu. Ngoài ra, tốc độ cho phép một quá trình có dấu chân nhỏ hơn nhiều. Để so sánh, một lớp phủ thông thường yêu cầu nướng trong 30 phút ở tốc độ dây chuyền 15 fpm cần băng tải 450 ft trong lò, trong khi lớp phủ được xử lý bằng tia cực tím có thể chỉ cần băng tải 25 ft (hoặc ít hơn).

Phản ứng liên kết ngang tia cực tím có thể tạo ra một lớp phủ có độ bền vật lý vượt trội hơn rất nhiều. Mặc dù các lớp phủ có thể được chế tạo để tạo độ cứng cho các ứng dụng như làm sàn, nhưng chúng cũng có thể được chế tạo để trở nên rất linh hoạt. Cả hai loại lớp phủ cứng và dẻo đều được sử dụng trong các ứng dụng ô tô.

Những thuộc tính này là động lực cho sự phát triển và thâm nhập liên tục của công nghệ UV cho lớp phủ ô tô. Tất nhiên, có những thách thức liên quan đến việc xử lý bằng tia cực tím của lớp phủ công nghiệp. Mối quan tâm hàng đầu của chủ sở hữu quy trình là khả năng tiếp xúc với năng lượng tia cực tím ở tất cả các khu vực của các bộ phận phức tạp. Toàn bộ bề mặt của lớp phủ phải được tiếp xúc với năng lượng tia cực tím tối thiểu cần thiết để xử lý lớp phủ. Điều này đòi hỏi phải phân tích cẩn thận bộ phận, giá đỡ bộ phận và bố trí đèn để loại bỏ các vùng bóng. Tuy nhiên, đã có những cải tiến đáng kể về đèn, nguyên liệu thô và sản phẩm có công thức vượt qua hầu hết những hạn chế này.

Chiếu sáng phía trước ô tô

Ứng dụng ô tô cụ thể mà tia cực tím đã trở thành công nghệ tiêu chuẩn là trong ngành công nghiệp chiếu sáng phía trước ô tô, nơi lớp phủ tia cực tím đã được sử dụng trong hơn 15 năm và hiện chiếm 80% thị trường. Đèn pha bao gồm hai thành phần chính cần được phủ - thấu kính polycarbonate và vỏ phản xạ. Ống kính yêu cầu một lớp phủ rất cứng, chống trầy xước để bảo vệ polycarbonate khỏi các yếu tố và sự lạm dụng vật lý. Vỏ phản xạ có lớp sơn nền UV (sơn lót) giúp làm kín bề mặt và mang lại bề mặt siêu mịn cho quá trình kim loại hóa. Thị trường sơn nền phản quang hiện nay về cơ bản đã được xử lý 100% bằng tia cực tím. Những lý do chính để áp dụng là năng suất được cải thiện, dấu chân quy trình nhỏ và đặc tính hiệu suất lớp phủ vượt trội.

Mặc dù lớp phủ được sử dụng được xử lý bằng tia cực tím nhưng chúng vẫn chứa dung môi. Tuy nhiên, phần lớn lượng phun thừa được thu hồi và tái chế trở lại quy trình, đạt hiệu suất chuyển gần 100%. Trọng tâm phát triển trong tương lai là tăng hàm lượng chất rắn lên 100% và loại bỏ nhu cầu sử dụng chất oxy hóa.

Bộ phận nhựa ngoại thất

Một trong những ứng dụng ít được biết đến hơn là việc sử dụng lớp phủ trong suốt có thể chữa được bằng tia cực tím trên các đường gờ bên thân xe được đúc bằng màu. Ban đầu, lớp phủ này được phát triển để giảm độ ố vàng khi tiếp xúc bên ngoài của các đường gờ bên thân thân bằng nhựa vinyl. Lớp phủ phải rất cứng và dẻo để duy trì độ bám dính mà không bị nứt do các vật thể va vào khuôn. Yếu tố thúc đẩy việc sử dụng lớp phủ UV trong ứng dụng này là tốc độ xử lý (dấu chân quy trình nhỏ) và đặc tính hiệu suất vượt trội.

Tấm thân xe SMC

Hợp chất đúc tấm (SMC) là vật liệu composite đã được sử dụng thay thế cho thép trong hơn 30 năm. SMC bao gồm nhựa polyester chứa đầy sợi thủy tinh được đúc thành tấm. Những tấm này sau đó được đặt trong khuôn nén và tạo thành các tấm thân xe. Có thể chọn SMC vì nó giảm chi phí dụng cụ cho các hoạt động sản xuất nhỏ, giảm trọng lượng, mang lại khả năng chống móp méo và ăn mòn, đồng thời mang lại nhiều quyền tự do hơn cho các nhà tạo mẫu. Tuy nhiên, một trong những thách thức khi sử dụng SMC là việc hoàn thiện bộ phận trong nhà máy lắp ráp. SMC là chất nền xốp. Khi tấm thân xe, hiện đang ở trên một chiếc xe, đi qua lò sơn phủ trong, một lỗi sơn được gọi là “rỗ khí” có thể xảy ra. Điều này sẽ yêu cầu ít nhất phải sửa chữa tại chỗ hoặc nếu có đủ tiếng “bật”, sơn lại toàn bộ vỏ thân xe.

Ba năm trước, trong nỗ lực loại bỏ khuyết điểm này, BASF Coatings đã thương mại hóa chất kết dính lai nhiệt/UV. Lý do sử dụng phương pháp xử lý lai là vì lớp sơn phủ quá mức sẽ được xử lý trên các bề mặt không quan trọng. Bước quan trọng để loại bỏ hiện tượng “bật lỗ xốp” là cho tiếp xúc với năng lượng tia cực tím, làm tăng đáng kể mật độ liên kết ngang của lớp phủ lộ ra trên các bề mặt quan trọng. Nếu chất bịt kín không nhận được năng lượng tia cực tím tối thiểu thì lớp phủ vẫn đáp ứng tất cả các yêu cầu về hiệu suất khác.

Việc sử dụng công nghệ xử lý kép trong trường hợp này mang lại các đặc tính lớp phủ mới bằng cách sử dụng phương pháp xử lý bằng tia cực tím đồng thời mang lại hệ số an toàn cho lớp phủ trong ứng dụng có giá trị cao. Ứng dụng này không chỉ chứng tỏ công nghệ UV có thể cung cấp các đặc tính lớp phủ độc đáo như thế nào mà còn cho thấy rằng hệ thống lớp phủ xử lý bằng tia cực tím có thể sử dụng được trên các bộ phận ô tô có giá trị cao, khối lượng lớn, lớn và phức tạp. Lớp phủ này đã được sử dụng trên khoảng một triệu tấm thân xe.

Áo khoác trong suốt OEM

Có thể cho rằng, phân khúc thị trường công nghệ UV có khả năng hiển thị cao nhất là lớp phủ loại A cho tấm thân ngoại thất ô tô. Công ty Ford Motor đã trưng bày công nghệ UV trên chiếc xe nguyên mẫu, chiếc xe Concept U, tại Triển lãm ô tô quốc tế Bắc Mỹ năm 2003. Công nghệ phủ được chứng minh là một loại sơn phủ trong suốt xử lý bằng tia cực tím, do Akzo Nobel Coatings chế tạo và cung cấp. Lớp phủ này được áp dụng và xử lý trên từng tấm thân xe được làm từ nhiều vật liệu khác nhau.

Tại Surcar, hội nghị sơn phủ ô tô toàn cầu hàng đầu được tổ chức hai năm một lần tại Pháp, cả DuPont Performance Coatings và BASF đều thuyết trình vào năm 2001 và 2003 về công nghệ xử lý bằng tia UV cho sơn phủ trong ô tô. Động lực cho sự phát triển này là cải thiện vấn đề cơ bản về sự hài lòng của khách hàng đối với sơn – khả năng chống trầy xước và trầy xước. Cả hai công ty đều đã phát triển lớp phủ xử lý lai (UV & nhiệt). Mục đích của việc theo đuổi con đường công nghệ lai là giảm thiểu độ phức tạp của hệ thống xử lý bằng tia UV trong khi vẫn đạt được các đặc tính hiệu suất mục tiêu.

Cả DuPont và BASF đều đã lắp đặt các dây chuyền thí điểm tại cơ sở của họ. Dòng DuPont ở Wuppertal có khả năng chữa bệnh toàn thân. Các công ty sơn không chỉ phải thể hiện hiệu suất sơn tốt mà còn phải chứng minh được giải pháp dây chuyền sơn. Một trong những lợi ích khác của việc xử lý bằng tia cực tím/nhiệt được DuPont trích dẫn là chiều dài của phần sơn trong của dây chuyền hoàn thiện có thể giảm 50% chỉ bằng cách giảm chiều dài của lò nhiệt.

Về mặt kỹ thuật, Dürr System GmbH đã trình bày về khái niệm nhà máy lắp ráp để xử lý bằng tia cực tím. Một trong những biến số quan trọng trong các khái niệm này là vị trí của quá trình xử lý bằng tia cực tím ở dây chuyền hoàn thiện. Các giải pháp kỹ thuật bao gồm việc định vị đèn UV trước, bên trong hoặc sau lò nhiệt. Dürr cảm thấy rằng có những giải pháp kỹ thuật cho hầu hết các lựa chọn quy trình liên quan đến các công thức hiện đang được phát triển. Fusion UV Systems cũng giới thiệu một công cụ mới - một mô phỏng máy tính về quy trình xử lý bằng tia cực tím cho thân xe ô tô. Sự phát triển này được thực hiện để hỗ trợ và đẩy nhanh việc áp dụng công nghệ xử lý bằng tia cực tím trong các nhà máy lắp ráp.

Ứng dụng khác

Công việc phát triển vẫn tiếp tục đối với lớp phủ nhựa được sử dụng trên nội thất ô tô, lớp phủ cho bánh xe hợp kim và vỏ bánh xe, lớp phủ trong suốt trên các bộ phận đúc màu lớn và cho các bộ phận dưới mui xe. Quá trình UV tiếp tục được xác nhận là nền tảng xử lý ổn định. Tất cả những gì đang thực sự thay đổi là lớp phủ UV đang chuyển sang các bộ phận phức tạp hơn, có giá trị cao hơn. Tính ổn định và khả năng tồn tại lâu dài của quy trình đã được chứng minh bằng ứng dụng chiếu sáng phía trước. Nó đã bắt đầu hơn 20 năm trước và hiện là tiêu chuẩn của ngành.

Mặc dù công nghệ UV có yếu tố mà một số người coi là “tuyệt vời”, nhưng điều mà ngành công nghiệp muốn làm với công nghệ này là cung cấp các giải pháp tốt nhất cho các vấn đề của người hoàn thiện. Không ai sử dụng công nghệ vì lợi ích của công nghệ. Nó phải mang lại giá trị. Giá trị có thể đến dưới dạng năng suất được cải thiện liên quan đến tốc độ chữa bệnh. Hoặc nó có thể đến từ những đặc tính được cải tiến hoặc mới mà bạn chưa thể đạt được bằng các công nghệ hiện tại. Nó có thể đến từ chất lượng lần đầu cao hơn vì lớp phủ tiếp xúc với bụi bẩn trong thời gian ngắn hơn. Nó có thể cung cấp phương tiện để giảm hoặc loại bỏ VOC tại cơ sở của bạn. Công nghệ có thể mang lại giá trị. Ngành công nghiệp UV và những người hoàn thiện cần tiếp tục hợp tác để tạo ra các giải pháp giúp cải thiện lợi nhuận của người hoàn thiện.