Muchos consideran que la tecnología UV es la tecnología más prometedora para el curado de recubrimientos industriales. Si bien puede ser nueva para muchos en la industria de recubrimientos industriales y automotrices, lleva más de tres décadas utilizándose en otros sectores.
Muchos consideran que la tecnología UV es la tecnología más prometedora para el curado de recubrimientos industriales. Si bien puede ser nueva para muchos en la industria de recubrimientos industriales y automotrices, lleva más de tres décadas utilizándose en otros sectores. Todos los días caminamos sobre pisos de vinilo con recubrimiento UV, y muchos los tenemos en nuestros hogares. La tecnología de curado UV también desempeña un papel fundamental en la industria de la electrónica de consumo. Por ejemplo, en el caso de los teléfonos celulares, se utiliza en el recubrimiento de carcasas de plástico, recubrimientos para proteger la electrónica interna, componentes unidos con adhesivos UV e incluso en la producción de las pantallas a color de algunos teléfonos. De manera similar, las industrias de fibra óptica y DVD/CD utilizan exclusivamente recubrimientos y adhesivos UV, y no existirían tal como las conocemos hoy si la tecnología UV no hubiera posibilitado su desarrollo.
¿Qué es el curado UV? En pocas palabras, es un proceso de reticulación (curado) de recubrimientos mediante un proceso químico iniciado y mantenido por energía UV. En menos de un minuto, el recubrimiento pasa de estado líquido a sólido. Existen diferencias fundamentales en algunas de las materias primas y en la funcionalidad de las resinas del recubrimiento, pero estas son transparentes para el usuario.
Los equipos de aplicación convencionales, como pistolas de pulverización con atomización de aire, HVLP, campanas rotativas, recubrimientos por flujo, recubrimientos por rodillo y otros, aplican recubrimientos UV. Sin embargo, en lugar de introducir el recubrimiento en un horno térmico tras su aplicación y secado con disolvente, el recubrimiento se cura con energía UV generada por sistemas de lámparas UV organizados de manera que iluminan el recubrimiento con la mínima cantidad de energía necesaria para lograr el curado.
Las empresas e industrias que aprovechan las ventajas de la tecnología UV han aportado un valor extraordinario al ofrecer una mayor eficiencia en la producción y un producto final superior, al tiempo que mejoran sus beneficios.
Aprovechando los atributos de UV
¿Cuáles son los atributos clave que se pueden aprovechar? En primer lugar, 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 un espacio mucho menor. A modo de comparación, un recubrimiento convencional que requiere un horneado de 30 minutos a una velocidad de línea de 15 pies por minuto requiere 450 pies de cinta transportadora en el horno, mientras que un recubrimiento curado con UV puede requerir solo 25 pies (o menos) de cinta transportadora.
La reacción de reticulación por rayos UV puede dar como resultado un recubrimiento con una durabilidad física muy superior. Si bien los recubrimientos pueden formularse para ser duros en aplicaciones como pisos, también pueden ser muy flexibles. Ambos tipos de recubrimientos, duros y flexibles, se utilizan en la industria automotriz.
Estas características impulsan el desarrollo y la penetración continuos de la tecnología UV en los recubrimientos automotrices. Por supuesto, el curado UV de recubrimientos industriales presenta desafíos. La principal preocupación del responsable del proceso es la capacidad de exponer todas las áreas de las piezas complejas a la energía UV. La superficie completa del recubrimiento debe exponerse a la energía UV mínima necesaria para su curado. Esto requiere un análisis minucioso de la pieza, su disposición y la configuración de las lámparas para eliminar las zonas de sombra. Sin embargo, se han producido mejoras significativas en las lámparas, las materias primas y los productos formulados que superan la mayoría de estas limitaciones.
Iluminación frontal para automóviles
La aplicación automotriz específica donde la luz ultravioleta se ha convertido en la tecnología estándar es en la industria de la iluminación frontal para automóviles, donde los recubrimientos UV se han utilizado durante más de 15 años y ahora controlan el 80% del mercado. Los faros se componen de dos componentes principales que necesitan recubrimiento: la lente de policarbonato y la carcasa del reflector. La lente requiere un recubrimiento muy duro y resistente a los arañazos para proteger el policarbonato de los elementos y el desgaste físico. La carcasa del reflector tiene una capa base (imprimación) UV que sella el sustrato y proporciona una superficie ultrasuave para la metalización. El mercado de capas base para reflectores ahora es prácticamente 100% curado con UV. Las principales razones para su adopción han sido la mejora de la productividad, la reducción del tamaño del proceso y las propiedades superiores del rendimiento del recubrimiento.
Si bien los recubrimientos utilizados se curan con luz ultravioleta, contienen disolvente. Sin embargo, la mayor parte del exceso de pulverización se recupera y se recicla en el proceso, logrando una eficiencia de transferencia cercana al 100 %. El objetivo para el desarrollo futuro es aumentar el contenido de sólidos al 100 % y eliminar la necesidad de un oxidante.
Piezas de plástico exteriores
Una de las aplicaciones menos conocidas es el uso de una capa transparente curable con luz ultravioleta sobre molduras laterales de carrocería moldeadas en color. Inicialmente, este recubrimiento se desarrolló para reducir el amarilleamiento de las molduras laterales de vinilo expuestas al exterior. El recubrimiento debía ser muy resistente y flexible para mantener la adherencia sin agrietarse por impactos. Las ventajas de usar recubrimientos UV en esta aplicación son la rapidez de curado (requiere poco espacio de procesamiento) y sus excelentes propiedades de rendimiento.
Paneles de carrocería SMC
El compuesto de moldeo en láminas (SMC) es un material compuesto que se ha utilizado como alternativa al acero durante más de 30 años. El SMC consiste en una resina de poliéster reforzada con fibra de vidrio que se moldea en láminas. Estas láminas se colocan en un molde de compresión y se les da forma para fabricar los paneles de la carrocería. El SMC se elige porque reduce los costos de utillaje para series de producción pequeñas, disminuye el peso, proporciona resistencia a las abolladuras y la corrosión, y ofrece mayor libertad a los diseñadores. Sin embargo, uno de los desafíos del uso de SMC es el acabado de la pieza en la planta de ensamblaje. El SMC es un sustrato poroso. Cuando el panel de la carrocería, ya montado en el vehículo, pasa por el horno de pintura de laca transparente, puede producirse un defecto de pintura conocido como "porosidad". Esto requerirá al menos una reparación puntual o, si hay suficientes "porosidades", un repintado completo de la carrocería.
Hace tres años, con el objetivo de eliminar este defecto, BASF Coatings comercializó un sellador híbrido UV/térmico. El curado híbrido se debe a que el exceso de pulverización se cura en superficies no críticas. El paso clave para eliminar las zonas porosas es la exposición a la energía UV, 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 sigue cumpliendo con todos los demás requisitos de rendimiento.
En este caso, el uso de la tecnología de doble curado proporciona nuevas propiedades de recubrimiento mediante el curado UV, a la vez que ofrece 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 con UV es viable para piezas automotrices grandes, complejas y de alto valor y gran volumen. Este recubrimiento se ha utilizado en aproximadamente un millón de paneles de carrocería.
Recubrimiento transparente OEM
Podría decirse que el segmento de mercado de la tecnología UV con mayor visibilidad es el de los recubrimientos de clase A para paneles de carrocería exterior de automóviles. Ford Motor Company exhibió tecnología UV en un prototipo, el Concept U, en el Salón Internacional del Automóvil de Norteamérica de 2003. La tecnología de recubrimiento demostrada fue una capa transparente curada con luz ultravioleta, formulada y suministrada por Akzo Nobel Coatings. Este recubrimiento 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 presentaron en 2001 y 2003 su tecnología de curado UV para barnices automotrices. El objetivo de este desarrollo es mejorar un aspecto fundamental para la satisfacción del cliente en lo que respecta a la pintura: la resistencia a arañazos y marcas. Ambas compañías han desarrollado recubrimientos de curado híbrido (UV y térmico). El propósito de esta tecnología híbrida es minimizar la complejidad del sistema de curado UV, al tiempo que se alcanzan las propiedades de rendimiento deseadas.
Tanto DuPont como BASF han instalado líneas piloto en sus instalaciones. La línea de DuPont en Wuppertal tiene la capacidad de curar piezas completas. Las empresas de recubrimiento no solo deben demostrar un buen rendimiento del recubrimiento, sino también una solución integral para la línea de pintura. Otro de los beneficios del curado UV/térmico, según DuPont, es que la longitud de la sección de capa transparente de la línea de acabado se puede reducir en un 50 % simplemente disminuyendo la longitud del horno térmico.
Desde el punto de vista de la ingeniería, Dürr System GmbH presentó un concepto de planta de ensamblaje 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 la ubicación de las 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 las 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 realizó para apoyar y acelerar la adopción de la tecnología de curado UV en las plantas de ensamblaje.
Otras aplicaciones
Continúan los trabajos de desarrollo para recubrimientos plásticos utilizados en interiores de automóviles, recubrimientos para llantas de aleación y tapacubos, capas transparentes sobre piezas grandes moldeadas en color y para componentes del compartimento del motor. El proceso UV sigue validándose como una plataforma de curado estable. Lo que realmente está cambiando es que los recubrimientos UV se están aplicando a piezas más complejas y de mayor valor. La estabilidad y viabilidad a largo plazo del proceso se han demostrado con la aplicación en iluminación frontal. Este proceso, que comenzó hace más de 20 años, ahora es el estándar de la industria.
Si bien la tecnología UV tiene un atractivo que algunos consideran novedoso, el objetivo de la industria es brindar las mejores soluciones a los problemas de los acabadores. Nadie utiliza una tecnología por el mero hecho de usarla; debe aportar valor. Este valor puede manifestarse en una mayor productividad gracias a la velocidad de curado, o en propiedades nuevas o mejoradas que no se han podido lograr con las tecnologías actuales. También puede traducirse en una mayor calidad desde la primera aplicación, ya que el recubrimiento permanece menos tiempo expuesto a la suciedad. Incluso puede ofrecer una forma de reducir o eliminar los COV (compuestos orgánicos volátiles) en sus instalaciones. La tecnología puede aportar valor. La industria UV y los acabadores deben seguir colaborando para desarrollar soluciones que mejoren la rentabilidad de estos últimos.
Fecha de publicación: 14 de marzo de 2023
