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 presente en otras industrias…
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 presente en otras industrias. Las personas caminan sobre pisos de vinilo con recubrimiento UV a diario, y muchos los tenemos en nuestros hogares. La tecnología de curado UV también desempeña un papel importante en la industria de la electrónica de consumo. Por ejemplo, en el caso de los teléfonos celulares, la tecnología UV 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 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 los conocemos hoy si la tecnología UV no hubiera permitido su desarrollo.
¿Qué es el curado UV? En pocas palabras, es un proceso para reticular (curar) recubrimientos mediante un proceso químico iniciado y mantenido por energía UV. En menos de un minuto, el recubrimiento pasa de líquido a sólido. Existen diferencias fundamentales en algunas materias primas y en la funcionalidad de las resinas del recubrimiento, pero estas son evidentes para el usuario.
Los equipos de aplicación convencionales, como pistolas de pulverización de aire, HVLP, campanas rotativas, recubrimiento por flujo, recubrimiento por rodillo y otros, aplican recubrimientos UV. Sin embargo, en lugar de pasar por un horno térmico tras la aplicación del recubrimiento y la evaporación del disolvente, el recubrimiento se cura con energía UV generada por sistemas de lámparas UV organizados de forma que iluminan el recubrimiento con la mínima energía necesaria para su curado.
Las empresas e industrias que explotan los atributos de la tecnología UV han generado un valor extraordinario al proporcionar eficiencias de producción superiores y un producto final superior, mejorando al mismo tiempo las ganancias.
Explotando los atributos de UV
¿Cuáles son las características 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 el proceso es un tiempo de curado prolongado. Además, la velocidad permite un proceso con un espacio ocupado mucho menor. A modo de comparación, un recubrimiento convencional que requiere un horneado de 30 minutos a una velocidad de línea de 4,5 m/min requiere 137 m de cinta transportadora en el horno, mientras que un recubrimiento curado UV puede requerir solo 7,6 m (o menos) de cinta transportadora.
La reacción de reticulación UV puede dar como resultado un recubrimiento con una durabilidad física muy superior. Si bien los recubrimientos pueden formularse para ser duros, especialmente para aplicaciones como pisos, también pueden ser muy flexibles. Ambos tipos de recubrimientos, duros y flexibles, se utilizan en aplicaciones automotrices.
Estos atributos impulsan el continuo desarrollo y la penetración de la tecnología UV en recubrimientos automotrices. Sin duda, 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 estar expuesta a la mínima energía UV necesaria para su curado. Esto requiere un análisis minucioso de la pieza, su almacenamiento en estanterías y la disposición de las lámparas para eliminar las zonas de sombra. Sin embargo, se han logrado mejoras significativas en las lámparas, las materias primas y los productos formulados que superan la mayoría de estas limitaciones.
Iluminación delantera automotriz
La aplicación automotriz específica donde la tecnología UV se ha convertido en estándar es en la industria de la iluminación delantera automotriz, donde los recubrimientos UV se han utilizado durante más de 15 años y ahora controlan el 80% del mercado. Los faros constan de dos componentes principales que necesitan ser recubiertos: 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 UV (imprimación) que sella el sustrato y proporciona una superficie ultra suave para la metalización. El mercado de la capa base para reflectores ahora es esencialmente 100% curado por UV. Las principales razones para su adopción han sido la mejora de la productividad, el reducido espacio del proceso y las propiedades superiores del recubrimiento.
Aunque los recubrimientos utilizados se curan con UV, 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 del 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 un barniz transparente curable por UV sobre molduras laterales de carrocería moldeadas a color. Inicialmente, este recubrimiento se desarrolló para reducir el amarilleo al exponer las molduras laterales de vinilo a la luz exterior. El recubrimiento debía ser muy resistente y flexible para mantener la adhesión sin agrietarse al impactar con objetos. Los motivos para el uso de recubrimientos UV en esta aplicación son la velocidad de curado (pequeño espacio de proceso) y sus excelentes propiedades de rendimiento.
Paneles de carrocería SMC
El compuesto de moldeo de 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 rellena de fibra de vidrio que se moldea en láminas. Estas láminas se colocan en un molde de compresión y se moldean para formar paneles de carrocería. El SMC es una opción ideal porque reduce los costos de herramientas para tiradas cortas, reduce el peso, proporciona resistencia a las abolladuras y la corrosión, y ofrece mayor libertad de diseño 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 instalado en un vehículo, pasa por el horno de pintura de capa transparente, puede producirse un defecto de pintura conocido como "salto de porosidad". Esto requerirá al menos una reparación local o, si hay suficientes "saltos", un repintado completo de la carrocería.
Hace tres años, para eliminar este defecto, BASF Coatings comercializó un sellador híbrido UV/térmico. El uso de un curado híbrido se debe a que el exceso de pulverización se curará en superficies no críticas. El paso clave para eliminar las porosidades 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 cumple con todos los demás requisitos de rendimiento.
El uso de la tecnología de curado dual en este caso proporciona nuevas propiedades de recubrimiento mediante el curado UV, a la vez que 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 demuestra que un sistema de recubrimiento curado UV es viable en piezas automotrices de alto valor, gran volumen, grandes y complejas. Este recubrimiento se ha utilizado en aproximadamente un millón de paneles de carrocería.
Capa transparente OEM
Podría decirse que el segmento de mercado de la tecnología UV con mayor visibilidad es el de los recubrimientos Clase A para paneles exteriores de carrocería de automóviles. Ford Motor Company exhibió su tecnología UV en un prototipo, el Concept U, en el Salón Internacional del Automóvil de Norteamérica de 2003. La tecnología de recubrimiento presentada fue una capa transparente curada por UV, 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 automotrices que se celebra cada dos años en Francia, tanto DuPont Performance Coatings como BASF presentaron en 2001 y 2003 la tecnología de curado UV para lacas transparentes automotrices. El objetivo de este desarrollo es mejorar la satisfacción del cliente: la resistencia a los arañazos y al desgaste. Ambas compañías han desarrollado recubrimientos de curado híbrido (UV y térmico). El objetivo de esta tecnología híbrida es minimizar la complejidad del sistema de curado UV y, al mismo tiempo, lograr 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 carrocerías completas. Las empresas de recubrimientos no solo deben demostrar un buen rendimiento, sino también una solución para la línea de pintura. Otra de las ventajas del curado UV/térmico, citada por DuPont, es que la longitud de la sección de laca 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 ensamblaje para el curado UV. Una de las variables clave de 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 llevó a cabo 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, llantas de aleación y tapacubos, barnices transparentes sobre piezas grandes moldeadas a color y para piezas bajo el capó. El proceso UV sigue validándose como una plataforma de curado estable. Lo que realmente está cambiando es que los recubrimientos UV se están extendiendo a piezas más complejas y de mayor valor. La estabilidad y la viabilidad a largo plazo del proceso se han demostrado con la aplicación en 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 "genial", lo que la industria busca con esta tecnología es brindar las mejores soluciones a los problemas de los acabadores. Nadie usa una tecnología por sí misma. Debe aportar valor. Este valor puede provenir de una mayor productividad relacionada con la velocidad de curado. O puede provenir de propiedades mejoradas o nuevas que no se han podido lograr con las tecnologías actuales. Puede provenir de una mayor calidad inicial, ya que el recubrimiento está expuesto a la suciedad durante menos tiempo. Puede proporcionar un medio para reducir o eliminar los COV en sus instalaciones. La tecnología puede aportar valor. La industria UV y los acabadores deben seguir trabajando juntos para crear soluciones que mejoren los resultados de estos últimos.
Hora de publicación: 14 de marzo de 2023
