UV teknolojisi, birçok kişi tarafından endüstriyel kaplamaların kürlenmesinde "geleceğin yıldızı" olarak kabul ediliyor. Endüstriyel ve otomotiv kaplama sektöründeki birçok kişi için yeni olsa da, diğer sektörlerde otuz yılı aşkın süredir varlığını sürdürüyor...
UV teknolojisi, birçok kişi tarafından endüstriyel kaplamaların kürlenmesinde "gelecek vadeden" teknoloji olarak kabul edilir. Endüstriyel ve otomotiv kaplama endüstrisindeki birçok kişi için yeni olsa da, diğer endüstrilerde otuz yıldan uzun süredir kullanılmaktadır. İnsanlar her gün UV kaplamalı vinil zemin kaplama ürünlerinin üzerinde yürür ve çoğumuzun evinde bulunur. UV kürleme teknolojisi tüketici elektroniği endüstrisinde de önemli bir rol oynar. Örneğin, cep telefonlarında, plastik kasaların kaplanmasında, iç elektronik aksamları korumak için kullanılan kaplamalarda, UV yapıştırıcıyla birleştirilmiş bileşenlerde ve hatta bazı telefonlarda bulunan renkli ekranların üretiminde UV teknolojisi kullanılır. Benzer şekilde, optik fiber ve DVD/CD endüstrileri yalnızca UV kaplamaları ve yapıştırıcıları kullanır ve UV teknolojisi bunların geliştirilmesini sağlamasaydı, bugün bildiğimiz haliyle var olamazlardı.
Peki UV kürleme nedir? En basit haliyle, UV enerjisiyle başlatılan ve sürdürülen kimyasal bir işlemle kaplamaları çapraz bağlama (kürleme) işlemidir. Kaplama bir dakikadan kısa sürede sıvı halden katı hale dönüşür. Kaplamadaki bazı hammaddelerde ve reçinelerin işlevselliğinde temel farklılıklar vardır, ancak bunlar kaplama kullanıcısı için şeffaftır.
Hava atomize püskürtme tabancaları, HVLP, döner çanlar, akış kaplama, rulo kaplama ve diğer ekipmanlar gibi geleneksel uygulama ekipmanları UV kaplamaları uygular. Ancak, kaplama uygulamasından ve solvent flaşından sonra termal fırına girmek yerine, kaplama, kürlenmeyi sağlamak için gereken minimum enerji miktarıyla kaplamayı aydınlatacak şekilde düzenlenmiş UV lamba sistemleri tarafından üretilen UV enerjisiyle kürlenir.
UV teknolojisinin özelliklerinden yararlanan şirketler ve endüstriler, üstün üretim verimlilikleri ve üstün bir son ürün sağlayarak ve aynı zamanda kârlarını artırarak olağanüstü değer yaratmışlardır.
UV'nin Niteliklerinden Yararlanma
Faydalanılabilecek temel özellikler nelerdir? Öncelikle, daha önce de belirtildiği gibi, kürleme çok hızlıdır ve oda sıcaklığında yapılabilir. Bu, ısıya duyarlı alt tabakaların verimli bir şekilde kürlenmesini sağlar ve tüm kaplamalar çok hızlı bir şekilde kürlenebilir. Sürecinizdeki kısıtlama (darboğaz) uzun kürleme süresiyse, UV kürleme üretkenliğin anahtarıdır. Ayrıca, hız çok daha küçük bir ayak izine sahip bir sürece olanak tanır. Karşılaştırma yapmak gerekirse, 15 fpm hat hızında 30 dakikalık pişirme gerektiren geleneksel bir kaplama fırında 450 ft (143 m) konveyör gerektirirken, UV kürlemeli bir kaplama yalnızca 25 ft (veya daha az) konveyör gerektirebilir.
UV çapraz bağlama reaksiyonu, çok daha üstün fiziksel dayanıklılığa sahip bir kaplama ile sonuçlanabilir. Kaplamalar, zemin kaplaması gibi uygulamalar için sert olacak şekilde formüle edilebilse de, aynı zamanda çok esnek hale de getirilebilir. Sert ve esnek her iki kaplama türü de otomotiv uygulamalarında kullanılır.
Bu özellikler, otomotiv kaplamaları için UV teknolojisinin sürekli gelişiminin ve yaygınlaşmasının itici gücüdür. Elbette, endüstriyel kaplamaların UV ile kürlenmesiyle ilgili zorluklar da mevcuttur. Süreç sahibinin temel endişesi, karmaşık parçaların tüm yüzeylerinin UV enerjisine maruz bırakılabilmesidir. Kaplamanın tüm yüzeyi, kaplamanın kürlenmesi için gereken minimum UV enerjisine maruz bırakılmalıdır. Bu, parçanın dikkatli bir şekilde analiz edilmesini, parçaların raflara yerleştirilmesini ve lambaların gölge alanlarını ortadan kaldıracak şekilde düzenlenmesini gerektirir. Ancak, lambalarda, hammaddelerde ve formüle edilmiş ürünlerde bu kısıtlamaların çoğunun üstesinden gelen önemli gelişmeler olmuştur.
Otomotiv Ön Aydınlatma
UV'nin standart teknoloji haline geldiği spesifik otomotiv uygulaması, UV kaplamaların 15 yıldan uzun süredir kullanıldığı ve şu anda pazarın %80'ine hakim olduğu otomotiv ön aydınlatma endüstrisidir. Farlar, kaplanması gereken iki ana bileşenden oluşur: polikarbonat lens ve reflektör gövdesi. Lens, polikarbonatı dış etkenlerden ve fiziksel kötü kullanımdan korumak için çok sert, çizilmeye dayanıklı bir kaplama gerektirir. Reflektör gövdesi, alt tabakayı kapatan ve metalizasyon için ultra pürüzsüz bir yüzey sağlayan bir UV baz katmanına (astar) sahiptir. Reflektör baz katmanı pazarı artık esasen %100 UV ile kürlenmiştir. Benimsenmesinin temel nedenleri, iyileştirilmiş verimlilik, küçük işlem alanı ve üstün kaplama performansı özellikleridir.
Kullanılan kaplamalar UV ile kürlenmiş olsa da solvent içerirler. Ancak, püskürtme fazlasının çoğu geri kazanılıp prosese geri dönüştürülerek %100'e yakın transfer verimliliği sağlanır. Gelecekteki geliştirmelerin odak noktası, katı madde miktarını %100'e çıkarmak ve oksitleyici ihtiyacını ortadan kaldırmaktır.
Dış Plastik Parçalar
Daha az bilinen uygulamalardan biri, renkli kalıplanmış gövde yan çıtaları üzerine UV ile kürlenebilen şeffaf bir kaplamanın kullanılmasıdır. Bu kaplama, başlangıçta vinil gövde yan çıtalarının dış etkenlere maruz kalması sonucu oluşan sararmayı azaltmak için geliştirilmişti. Kaplamanın, kalıba çarpan cisimlerden kaynaklanan çatlamalar olmadan yapışmayı sürdürebilmesi için çok dayanıklı ve esnek olması gerekiyordu. Bu uygulamada UV kaplamaların kullanımının arkasındaki itici güç, kürlenme hızı (küçük işlem alanı) ve üstün performans özellikleridir.
SMC Gövde Panelleri
Sac kalıplama bileşiği (SMC), 30 yıldan uzun süredir çeliğe alternatif olarak kullanılan bir kompozit malzemedir. SMC, levhalara dökülmüş cam elyaf dolgulu polyester reçineden oluşur. Bu levhalar daha sonra bir sıkıştırma kalıbına yerleştirilir ve gövde panelleri haline getirilir. SMC, küçük üretim serileri için takım maliyetlerini düşürmesi, ağırlığı azaltması, göçük ve korozyon direnci sağlaması ve stilistlere daha fazla hareket alanı tanıması nedeniyle tercih edilebilir. Ancak, SMC kullanımındaki zorluklardan biri, montaj tesisinde parçanın bitirilmesidir. SMC gözenekli bir alt tabakadır. Artık bir araçta bulunan gövde paneli, şeffaf boya fırınından geçtiğinde, "gözeneklilik patlaması" olarak bilinen bir boya kusuru meydana gelebilir. Bu, en azından bir nokta onarımı veya yeterli "patlama" varsa, gövde kabuğunun tamamen yeniden boyanmasını gerektirir.
BASF Coatings, bu kusuru ortadan kaldırmak amacıyla üç yıl önce bir UV/termal hibrit sızdırmazlık maddesini piyasaya sürdü. Hibrit kürleme yönteminin kullanılmasının nedeni, aşırı püskürtmenin kritik olmayan yüzeylerde kürlenmesidir. "Gözeneklilik patlamalarını" ortadan kaldırmanın temel adımı, kritik yüzeylerdeki açıkta kalan kaplamanın çapraz bağ yoğunluğunu önemli ölçüde artıran UV enerjisine maruz kalmaktır. Sızdırmazlık maddesi minimum UV enerjisini almasa bile, kaplama yine de diğer tüm performans gerekliliklerini karşılar.
Bu örnekte çift kürleme teknolojisinin kullanımı, yüksek değerli bir uygulamada kaplama için bir güvenlik faktörü sağlarken, UV kürlemeyi kullanarak yeni kaplama özellikleri sunmaktadır. Bu uygulama, UV teknolojisinin benzersiz kaplama özellikleri sağlayabileceğini göstermekle kalmayıp, aynı zamanda UV ile kürlenen bir kaplama sisteminin yüksek değerli, yüksek hacimli, büyük ve karmaşık otomotiv parçalarında uygulanabilir olduğunu da göstermektedir. Bu kaplama yaklaşık bir milyon gövde panelinde kullanılmıştır.
OEM Şeffaf Kat
Tartışmasız, UV teknolojisi pazar segmentinin en yüksek görünürlüğe sahip olanı, otomotiv dış gövde paneli A Sınıfı kaplamalarıdır. Ford Motor Company, 2003 yılında Kuzey Amerika Uluslararası Otomobil Fuarı'nda prototip aracı Concept U'da UV teknolojisini sergilemiştir. Sergilenen kaplama teknolojisi, Akzo Nobel Coatings tarafından formüle edilip tedarik edilen UV ile kürlenen bir vernikti. Bu kaplama, çeşitli malzemelerden yapılmış ayrı gövde panellerine uygulanmış ve kürlenmiştir.
Fransa'da her iki yılda bir düzenlenen, küresel otomotiv kaplamaları alanında önde gelen konferanslardan biri olan Surcar'da, DuPont Performance Coatings ve BASF, 2001 ve 2003 yıllarında otomotiv vernikleri için UV kürleme teknolojisi üzerine sunumlar yaptı. Bu gelişmenin arkasındaki itici güç, boyanın temel müşteri memnuniyeti sorunlarından biri olan çizilme ve bozulma direncini iyileştirmekti. Her iki şirket de hibrit kürleme (UV ve termal) kaplamalar geliştirdi. Hibrit teknoloji yolunu izlemenin amacı, hedeflenen performans özelliklerine ulaşırken UV kürleme sistemi karmaşıklığını en aza indirmektir.
Hem DuPont hem de BASF tesislerinde pilot hatlar kurmuştur. Wuppertal'daki DuPont hattı, tüm gövdeleri kürleme kapasitesine sahiptir. Kaplama şirketlerinin yalnızca iyi bir kaplama performansı göstermeleri değil, aynı zamanda bir boya hattı çözümü de sunmaları gerekmektedir. DuPont'un UV/termal kürlemenin belirttiği diğer faydalardan biri de, termal fırının uzunluğunun kısaltılmasıyla, finisaj hattının vernik kısmının uzunluğunun %50 oranında azaltılabilmesidir.
Mühendislik açısından, Dürr System GmbH, UV kürleme için bir montaj tesisi konsepti üzerine bir sunum yaptı. Bu konseptlerdeki temel değişkenlerden biri, UV kürleme işleminin bitiş hattındaki konumuydu. Mühendislik çözümleri, UV lambalarının termal fırının önüne, içine veya arkasına yerleştirilmesini içeriyordu. Dürr, geliştirilmekte olan mevcut formülasyonları içeren çoğu işlem seçeneği için mühendislik çözümleri olduğuna inanıyor. Fusion UV Systems ayrıca, otomotiv gövdeleri için UV kürleme işleminin bilgisayar simülasyonu olan yeni bir araç sundu. Bu geliştirme, montaj tesislerinde UV kürleme teknolojisinin benimsenmesini desteklemek ve hızlandırmak amacıyla gerçekleştirildi.
Diğer Uygulamalar
Otomotiv iç mekanlarında kullanılan plastik kaplamalar, alaşım jant ve jant kapakları kaplamaları, büyük kalıplanmış renkli parçalar üzerindeki şeffaf kaplamalar ve kaput altı parçaları için geliştirme çalışmaları devam ediyor. UV işlemi, istikrarlı bir kürleme platformu olarak onaylanmaya devam ediyor. Asıl değişen şey, UV kaplamaların daha karmaşık ve daha yüksek değerli parçalara doğru ilerlemesi. İşlemin kararlılığı ve uzun vadeli uygulanabilirliği, ön aydınlatma uygulamasıyla kanıtlanmıştır. 20 yıldan uzun bir süre önce başlayan bu uygulama artık sektör standardı haline gelmiştir.
UV teknolojisi bazılarına göre "havalı" bir etkiye sahip olsa da, sektörün bu teknolojiyle yapmak istediği şey, son işlemcilerin sorunlarına en iyi çözümleri sunmaktır. Kimse bir teknolojiyi sırf teknoloji olsun diye kullanmaz. Değer katması gerekir. Bu değer, kürlenme hızıyla ilişkili gelişmiş üretkenlik şeklinde olabilir. Veya mevcut teknolojilerle elde edemediğiniz gelişmiş veya yeni özelliklerden de gelebilir. Kaplamanın daha kısa süre kirlenmeye açık olması sayesinde ilk seferde daha yüksek kalite elde edilmesinden de kaynaklanabilir. Tesisinizdeki VOC'yi azaltmanın veya ortadan kaldırmanın bir yolunu sunabilir. Teknoloji değer katabilir. UV sektörü ve son işlemciler, son işlemcilerin kârlılığını artıracak çözümler geliştirmek için birlikte çalışmaya devam etmelidir.
Gönderi zamanı: 14 Mart 2023
