Muchos consideran que la tecnología UV es la tecnología "próspera" para curar recubrimientos industriales. Aunque puede ser nuevo para muchos en la industria de recubrimientos industriales y automotrices, ha existido durante más de tres décadas en otras industrias...
Muchos consideran que la tecnología UV es la tecnología "próspera" para curar recubrimientos industriales. Aunque puede ser nuevo para muchos en la industria de recubrimientos industriales y automotrices, existe desde hace más de tres décadas en otras industrias. La gente camina sobre productos para pisos de vinilo con recubrimiento UV todos los días y muchos de nosotros los tenemos en nuestros hogares. La tecnología de curado UV también juega un papel importante en la industria de la electrónica de consumo. Por ejemplo, en el caso de los teléfonos móviles, la tecnología UV se utiliza en el revestimiento de carcasas de plástico, revestimientos para proteger la electrónica interna, componentes unidos con adhesivos UV e incluso en la producción de las pantallas a color que se encuentran en algunos teléfonos. De manera similar, las industrias de fibra óptica y DVD/CD utilizan exclusivamente recubrimientos y adhesivos UV y no existirían como las conocemos hoy si la tecnología UV no hubiera permitido su desarrollo.
Entonces, ¿qué es el curado UV? Más simplemente, es un proceso para reticular (curar) recubrimientos mediante un proceso químico iniciado y sostenido por energía ultravioleta. En menos de un minuto, el recubrimiento pasa de líquido a sólido. Existen diferencias fundamentales en algunas de las materias primas y en la funcionalidad de las resinas del recubrimiento, pero son transparentes para el usuario del recubrimiento.
Los equipos de aplicación convencionales, como pistolas pulverizadoras atomizadas por aire, HVLP, campanas giratorias, recubrimiento por flujo, recubrimiento por rodillo y otros equipos, aplican recubrimientos UV. Sin embargo, en lugar de entrar en un horno térmico después de la aplicación del recubrimiento y la evaporación instantánea del solvente, el recubrimiento se cura con energía UV generada por sistemas de lámparas UV organizados de manera que iluminen el recubrimiento con la cantidad mínima de energía requerida para lograr el curado.
Las empresas e industrias que explotan los atributos de la tecnología UV han aportado un valor extraordinario al proporcionar eficiencias de producción superiores y un producto final superior, al tiempo que mejoran las ganancias.
Explotando los atributos de los rayos UV
¿Cuáles son los atributos clave que se pueden explotar? Primero, como se mencionó anteriormente, el curado es muy rápido y se puede realizar a temperatura ambiente. Esto permite un curado eficiente de sustratos sensibles al calor y todos los recubrimientos se pueden curar muy rápidamente. El curado UV es clave para la productividad si la limitación (cuello de botella) en su proceso es un tiempo de curado prolongado. Además, la velocidad permite un proceso con una huella mucho menor. A modo de comparación, un recubrimiento convencional que requiere un horneado de 30 minutos a una velocidad de línea de 15 fpm requiere 450 pies de transportador en el horno, mientras que un recubrimiento curado con UV puede requerir solo 25 pies (o menos) de transportador.
La reacción de reticulación UV puede dar como resultado un recubrimiento con una durabilidad física muy superior. Aunque los recubrimientos se pueden formular para que sean duros para aplicaciones como pisos, también se pueden hacer para que sean muy flexibles. Ambos tipos de recubrimientos, duros y flexibles, se utilizan en aplicaciones de automoción.
Estos atributos son los impulsores del desarrollo continuo y la penetración de la tecnología UV para recubrimientos automotrices. Por supuesto, existen desafíos asociados con el curado UV de recubrimientos industriales. La principal preocupación del propietario del proceso es la capacidad de exponer todas las áreas de piezas complejas a la energía ultravioleta. Toda la superficie del recubrimiento debe estar expuesta a la mínima energía UV necesaria para curar el recubrimiento. Esto requiere un análisis cuidadoso de la pieza, su colocación y la disposición de las lámparas para eliminar las áreas de sombra. Sin embargo, ha habido mejoras significativas en lámparas, materias primas y productos formulados que superan la mayoría de estas limitaciones.
Iluminación delantera automotriz
La aplicación automotriz específica donde los rayos UV se han convertido en la tecnología estándar es en la industria de iluminación delantera del automóvil, donde los recubrimientos UV se han utilizado durante más de 15 años y ahora dominan el 80% del mercado. Los faros se componen de dos componentes principales que deben recubrirse: la lente de policarbonato y la carcasa del reflector. La lente requiere un recubrimiento muy duro y resistente a los rayones para proteger el policarbonato de los elementos y el abuso físico. La carcasa del reflector tiene una capa base UV (imprimación) que sella el sustrato y proporciona una superficie ultralisa para la metalización. El mercado de capas base reflectoras ahora se cura esencialmente al 100 % con luz UV. Las principales razones para su adopción han sido la mejora de la productividad, el reducido espacio que ocupa el proceso y las propiedades superiores de rendimiento del recubrimiento.
Aunque los recubrimientos utilizados se curan con luz ultravioleta, contienen solventes. Sin embargo, la mayor parte del exceso de pulverización se recupera y recicla nuevamente en el proceso, logrando una eficiencia de transferencia cercana al 100 %. El enfoque para el desarrollo futuro es aumentar los sólidos al 100% y eliminar la necesidad de un oxidante.
Piezas exteriores de plástico
Una de las aplicaciones menos conocidas es el uso de una capa transparente curable por UV sobre molduras laterales de la carrocería moldeadas en color. Inicialmente, este recubrimiento se desarrolló para disminuir el color amarillento al exponerse al exterior de las molduras laterales de vinilo de la carrocería. El revestimiento tenía que ser muy resistente y flexible para mantener la adhesión sin agrietarse por objetos que golpearan la moldura. Los factores que impulsan el uso de recubrimientos UV en esta aplicación son la velocidad de curado (pequeña huella del proceso) y las propiedades de rendimiento superiores.
Paneles de carrocería SMC
El compuesto para moldeo de láminas (SMC) es un material compuesto que se ha utilizado como alternativa al acero durante más de 30 años. SMC consiste en una resina de poliéster rellena de fibra de vidrio que se ha moldeado en láminas. Luego, estas láminas se colocan en un molde de compresión y se les da forma de paneles de carrocería. Se puede elegir SMC porque reduce los costos de herramientas para tiradas de producción pequeñas, reduce el peso, proporciona resistencia a las abolladuras y la corrosión y brinda mayor libertad a los estilistas. Sin embargo, uno de los desafíos al utilizar SMC es el acabado de la pieza en la planta de ensamblaje. SMC es un sustrato poroso. Cuando el panel de la carrocería, ahora en un vehículo, pasa por el horno de pintura transparente, puede ocurrir un defecto de pintura conocido como “estallido de porosidad”. Esto requerirá al menos una reparación puntual o, si hay suficientes "estallidos", un repintado completo de la carrocería.
Hace tres años, en un esfuerzo por eliminar este defecto, BASF Coatings comercializó un sellador híbrido térmico/UV. La razón para utilizar un curado híbrido es que el exceso de rociado se curará en superficies no críticas. El paso clave para eliminar los "estallidos de porosidad" es la exposición a la energía ultravioleta, lo que aumenta significativamente la densidad de reticulación del recubrimiento expuesto en las superficies críticas. Si el sellador no recibe la energía UV mínima, el recubrimiento aún cumple con todos los demás requisitos de rendimiento.
El uso de tecnología de curado dual en este caso proporciona nuevas propiedades de recubrimiento al utilizar curado UV y al mismo tiempo proporciona un factor de seguridad para el recubrimiento en una aplicación de alto valor. Esta aplicación no solo demuestra cómo la tecnología UV puede proporcionar propiedades de recubrimiento únicas, sino que también muestra que un sistema de recubrimiento curado por UV es viable en piezas automotrices de alto valor, gran volumen, grandes y complejas. Este revestimiento se ha utilizado en aproximadamente un millón de paneles de carrocería.
Capa transparente OEM
Podría decirse que el segmento de mercado de tecnología UV con mayor visibilidad es el de los revestimientos Clase A para paneles exteriores de carrocerías de automóviles. Ford Motor Company exhibió tecnología UV en un vehículo prototipo, el automóvil Concept U, en el Salón Internacional del Automóvil de América del Norte en 2003. La tecnología de recubrimiento demostrada fue una capa transparente curada con UV, formulada y suministrada por Akzo Nobel Coatings. Este revestimiento se aplicó y curó sobre paneles de carrocería individuales fabricados con diversos materiales.
En Surcar, la principal conferencia mundial sobre recubrimientos para automóviles que se celebra cada dos años en Francia, tanto DuPont Performance Coatings como BASF realizaron presentaciones en 2001 y 2003 sobre tecnología de curado UV para barnices para automóviles. El motor de este desarrollo es mejorar un tema principal de satisfacción del cliente en cuanto a pintura: la resistencia a rayones y marcas. Ambas empresas han desarrollado recubrimientos de curado híbrido (UV y térmico). El propósito de seguir el camino de la tecnología híbrida es minimizar la complejidad del sistema de curado UV y al mismo tiempo lograr las propiedades de rendimiento objetivo.
Tanto DuPont como BASF han instalado líneas piloto en sus instalaciones. La línea DuPont de Wuppertal tiene la capacidad de curar cuerpos completos. Las empresas de recubrimientos no sólo tienen que demostrar un buen rendimiento del recubrimiento, sino que también tienen que demostrar una solución de línea de pintura. Uno de los otros beneficios del curado térmico/UV citado por DuPont es que la longitud de la porción de capa transparente de la línea de acabado se puede reducir en un 50% simplemente reduciendo la longitud del horno térmico.
Desde el punto de vista de la ingeniería, Dürr System GmbH presentó un concepto de planta de montaje para el curado UV. Una de las variables clave en estos conceptos fue la ubicación del proceso de curado UV en la línea de acabado. Las soluciones de ingeniería incluyeron ubicar lámparas UV antes, dentro o después del horno térmico. Dürr considera que existen soluciones de ingeniería para la mayoría de las opciones de proceso que involucran formulaciones actuales en desarrollo. Fusion UV Systems también presentó una nueva herramienta: una simulación por computadora del proceso de curado UV para carrocerías de automóviles. Este desarrollo se llevó a cabo para respaldar y acelerar la adopción de la tecnología de curado UV en las plantas de ensamblaje.
Otras aplicaciones
Continúa el trabajo de desarrollo de recubrimientos plásticos utilizados en interiores de automóviles, recubrimientos para llantas de aleación y cubiertas de ruedas, capas transparentes sobre piezas grandes moldeadas en color y para piezas debajo del capó. El proceso UV continúa validándose como una plataforma de curado estable. Lo único que realmente está cambiando es que los recubrimientos UV están pasando a piezas más complejas y de mayor valor. La estabilidad y viabilidad a largo plazo del proceso se han demostrado con la aplicación de iluminación frontal. Comenzó hace más de 20 años y ahora es el estándar de la industria.
Aunque la tecnología UV tiene lo que algunos consideran un factor “cool”, lo que la industria quiere hacer con esta tecnología es brindar las mejores soluciones a los problemas de los finalistas. Nadie utiliza una tecnología porque sí. Tiene que ofrecer valor. El valor puede venir en forma de productividad mejorada relacionada con la velocidad de curado. O puede provenir de propiedades nuevas o mejoradas que no se han podido lograr con las tecnologías actuales. Puede deberse a una mayor calidad a la primera, porque el revestimiento está expuesto a la suciedad durante menos tiempo. Puede proporcionar un medio para reducir o eliminar los COV en sus instalaciones. La tecnología puede ofrecer valor. La industria UV y los acabadores deben seguir trabajando juntos para crear soluciones que mejoren los resultados del acabado.
Hora de publicación: 14-mar-2023
