Durante las últimas décadas, el objetivo ha sido reducir la cantidad de disolventes liberados a la atmósfera. Estos se denominan COV (compuestos orgánicos volátiles) y, en la práctica, incluyen todos los disolventes que utilizamos, excepto la acetona, que tiene una reactividad fotoquímica muy baja y ha sido excluida como disolvente COV.
Pero ¿y si pudiéramos eliminar por completo los disolventes y aun así obtener buenos resultados protectores y decorativos con un mínimo esfuerzo?
Eso sería fantástico, y podemos hacerlo. La tecnología que lo hace posible se llama curado UV. Se utiliza desde la década de 1970 para todo tipo de materiales, incluidos metal, plástico, vidrio, papel y, cada vez más, para madera.
Los recubrimientos curados con luz ultravioleta se curan al exponerse a luz ultravioleta en el rango nanométrico, en el extremo inferior o justo por debajo de la luz visible. Sus ventajas incluyen una reducción significativa o la eliminación total de los COV, menos residuos, menor espacio requerido, manipulación y apilamiento inmediatos (sin necesidad de estantes de secado), menores costos laborales y tasas de producción más rápidas.
Las dos principales desventajas son el elevado coste inicial del equipo y la dificultad para dar acabado a objetos 3D complejos. Por ello, el uso del curado UV suele limitarse a talleres de mayor tamaño que fabrican objetos relativamente planos, como puertas, paneles, suelos, molduras y piezas listas para ensamblar.
La forma más sencilla de entender los acabados curados con luz ultravioleta es compararlos con los acabados catalizados comunes que probablemente conozca. Al igual que estos últimos, los acabados curados con luz ultravioleta contienen una resina para lograr el espesor deseado, un disolvente o sustituto para diluirlos, un catalizador para iniciar la reticulación y el curado, y algunos aditivos, como agentes matificantes, que les confieren características especiales.
Se utilizan diversas resinas primarias, entre las que se incluyen derivados de epoxi, uretano, acrílico y poliéster.
En todos los casos, estas resinas se endurecen considerablemente y son resistentes a los disolventes y a los arañazos, de forma similar a los barnices catalizados (de conversión). Esto dificulta las reparaciones invisibles si la película curada se daña.
Los acabados curados con luz ultravioleta pueden ser 100 % sólidos en estado líquido. Es decir, el espesor de la capa depositada sobre la madera es el mismo que el del recubrimiento curado. No hay nada que se evapore. Sin embargo, la resina primaria es demasiado espesa para una fácil aplicación. Por ello, los fabricantes añaden moléculas reactivas más pequeñas para reducir la viscosidad. A diferencia de los disolventes, que se evaporan, estas moléculas añadidas se entrecruzan con las moléculas de resina más grandes para formar la película.
También se pueden añadir disolventes o agua como diluyentes cuando se desea una capa más fina, por ejemplo, para una capa de sellador. Sin embargo, no suelen ser necesarios para que el acabado sea apto para pulverización. Cuando se añaden disolventes o agua, deben dejarse evaporar (en un horno) antes de que comience el curado UV.
El catalizador
A diferencia del barniz catalizado, que comienza a curarse al añadir el catalizador, en un acabado curado con luz ultravioleta, el catalizador, denominado "fotoiniciador", no actúa hasta que se expone a la energía de la luz ultravioleta. Entonces, inicia una rápida reacción en cadena que une todas las moléculas del recubrimiento para formar la película.
Este proceso es lo que hace que los acabados curados con luz ultravioleta sean tan únicos. Prácticamente no requieren tiempo de almacenamiento. Permanecen en estado líquido hasta que se exponen a la luz ultravioleta, momento en el que se curan por completo en cuestión de segundos. Es importante tener en cuenta que la luz solar puede acelerar el curado, por lo que conviene evitar este tipo de exposición.
Quizás sea más sencillo pensar en el catalizador de los recubrimientos UV como dos partes en lugar de una. Por un lado, está el fotoiniciador ya presente en el acabado —alrededor del 5 % del líquido— y, por otro, la energía de la luz UV que lo activa. Sin ambos, no ocurre nada.
Esta característica única permite recuperar el exceso de pulverización fuera del alcance de la luz ultravioleta y reutilizar el acabado. De este modo, se eliminan casi por completo los residuos.
La luz ultravioleta tradicional consiste en una bombilla de vapor de mercurio con un reflector elíptico para captar y dirigir la luz hacia la pieza. El objetivo es concentrar la luz para lograr el máximo efecto en la activación del fotoiniciador.
En la última década, los LED (diodos emisores de luz) han comenzado a reemplazar las bombillas tradicionales porque consumen menos electricidad, duran mucho más, no necesitan calentarse y tienen un rango de longitud de onda estrecho, por lo que generan mucho menos calor, lo cual es perjudicial. Este calor puede licuar las resinas de la madera, como en el caso del pino, y es necesario disiparlo.
El proceso de curado es el mismo. Todo depende de la línea de visión. El acabado solo se cura si la luz ultravioleta incide sobre él desde una distancia fija. Las zonas en sombra o fuera del foco de la luz no se curan. Esta es una limitación importante del curado UV en la actualidad.
Para curar el recubrimiento en cualquier objeto complejo, incluso en algo tan casi plano como una moldura perfilada, las luces deben colocarse de manera que incidan en cada superficie a la misma distancia fija, de acuerdo con la formulación del recubrimiento. Por esta razón, los objetos planos constituyen la gran mayoría de los proyectos que se recubren con un acabado curado con luz ultravioleta.
Las dos configuraciones más comunes para la aplicación y el curado de recubrimientos UV son la línea plana y la cámara.
En el proceso de curado plano, los objetos planos o casi planos se desplazan por una cinta transportadora bajo un sistema de pulverización o rodillos, o a través de una cámara de vacío. Posteriormente, si es necesario, pasan por un horno para eliminar disolventes o agua y, finalmente, se curan bajo una serie de lámparas UV. Los objetos se pueden apilar inmediatamente.
En las cámaras de mecanizado, los objetos suelen colgarse y desplazarse por una cinta transportadora siguiendo los mismos pasos. Una cámara permite el acabado simultáneo de todas las caras y el acabado de objetos tridimensionales sencillos.
Otra posibilidad es utilizar un robot para girar el objeto frente a las lámparas UV o sujetar una lámpara UV y mover el objeto a su alrededor.
Los proveedores desempeñan un papel fundamental
Con los recubrimientos y equipos de curado UV, es aún más importante colaborar con los proveedores que con los barnices catalizados. La razón principal es la cantidad de variables que deben coordinarse. Estas incluyen la longitud de onda de las bombillas o LED y su distancia a los objetos, la formulación del recubrimiento y la velocidad de la línea si se utiliza una línea de acabado.
Fecha de publicación: 23 de abril de 2023
