Muchos consideran que la tecnología UV es la tecnología emergente 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 de vanguardia para el curado de recubrimientos industriales. Si bien puede ser novedosa para muchos en la industria de recubrimientos industriales y automotrices, lleva más de tres décadas utilizándose en otros sectores. Diariamente transitamos 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 para el recubrimiento de carcasas de plástico, recubrimientos protectores de componentes electrónicos internos, componentes unidos con adhesivo UV e incluso en la producción de las pantallas a color de algunos teléfonos. De igual manera, 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 impulsado 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 la 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 imperceptibles para el usuario.
Los equipos de aplicación convencionales, como pistolas de pulverización de aire comprimido, HVLP, campanas rotativas, recubrimiento por flujo, recubrimiento por rodillo y otros, aplican recubrimientos UV. Sin embargo, en lugar de introducir el recubrimiento en un horno térmico tras su aplicación y evaporación del disolvente, el recubrimiento se cura mediante energía UV generada por sistemas de lámparas UV dispuestos de forma que iluminan el recubrimiento con la mínima cantidad de energía necesaria para lograr el curado.
Las empresas e industrias que explotan las características de la tecnología UV han aportado un valor extraordinario al proporcionar una mayor eficiencia en la producción y un producto final superior, al tiempo que mejoran sus beneficios.
Explotando los atributos de UV
¿Cuáles son las principales ventajas que se pueden aprovechar? En primer lugar, como ya se mencionó, el curado es muy rápido y puede realizarse a temperatura ambiente. Esto permite un curado eficiente de sustratos sensibles al calor, y todos los recubrimientos se pueden curar con gran rapidez. El curado UV es fundamental para la productividad si la limitación (cuello de botella) de su proceso es un tiempo de curado prolongado. Además, la velocidad permite un proceso con una superficie 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 (15 pies/min) requiere 137 m (450 pies) de cinta transportadora en el horno, mientras que un recubrimiento curado con UV puede requerir solo 7,5 m (25 pies) 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 para aplicaciones como pavimentos, también pueden fabricarse para 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 para la industria automotriz. Por supuesto, el curado UV de recubrimientos industriales presenta desafíos. La principal preocupación para el 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 mínima energía UV necesaria para su curado. Esto requiere un análisis minucioso de la pieza, su correcta disposición en bastidores y la correcta ubicación 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 permiten superar la mayoría de estas limitaciones.
Iluminación frontal automotriz
La aplicación automotriz específica donde la tecnología UV se ha convertido en el estándar es la de la iluminación frontal, donde los recubrimientos UV se utilizan desde hace más de 15 años y actualmente representan el 80 % del mercado. Los faros se componen de dos elementos principales que requieren recubrimiento: la lente de policarbonato y la carcasa del reflector. La lente necesita un recubrimiento muy duro y resistente a los arañazos para proteger el policarbonato de la intemperie y los golpes. La carcasa del reflector tiene una imprimación UV que sella el sustrato y proporciona una superficie ultrasuave para la metalización. El mercado de imprimación para reflectores ahora se basa prácticamente en un 100 % en el curado UV. Las principales razones para su adopción han sido la mejora de la productividad, la reducción del espacio requerido en el proceso y las propiedades superiores del recubrimiento.
Aunque los recubrimientos utilizados se curan con luz 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 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 un barniz transparente curable por UV sobre molduras laterales de la carrocería con el color integrado. 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 al recibir impactos. Las razones principales para el uso de recubrimientos UV en esta aplicación son la rapidez de curado (proceso sencillo) y sus propiedades de rendimiento superiores.
Paneles de carrocería SMC
El compuesto de moldeo de láminas (SMC) es un material compuesto que se utiliza como alternativa al acero desde hace 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 crear paneles de carrocería. El SMC es una opción atractiva porque reduce los costos de utillaje para series de producción cortas, disminuye el peso, ofrece resistencia a las abolladuras y la corrosión, y brinda mayor libertad a los diseñadores. Sin embargo, uno de los desafíos que presenta el uso de SMC es el acabado de la pieza en la planta de ensamblaje. El SMC es un sustrato poroso. Cuando el panel de carrocería, ya instalado en el vehículo, pasa por el horno de pintura de barniz 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 fin de eliminar este defecto, BASF Coatings comercializó un sellador híbrido UV/térmico. El motivo de utilizar un curado híbrido es que la pulverización excesiva se cura sobre superficies no críticas. El paso clave para eliminar las microporosidades es la exposición a la energía UV, 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 por UV es viable en piezas automotrices de gran tamaño, complejas y de alto valor, en grandes volúmenes. 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 de clase A para paneles exteriores de carrocería 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 laca transparente curada con luz 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 para la industria automotriz, que se celebra cada dos años en Francia, DuPont Performance Coatings y BASF presentaron en 2001 y 2003 sus avances en tecnología de curado UV para barnices transparentes de automoción. El objetivo de este desarrollo es mejorar un aspecto fundamental para la satisfacción del cliente en el sector de la pintura: la resistencia a los 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 consiguen 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 cuerpos completos. Las empresas de recubrimientos no solo deben demostrar un buen rendimiento del recubrimiento, sino también una solución integral para la línea de pintura. Otra ventaja del curado UV/térmico, citada por DuPont, es que la longitud de la sección de barnizado 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 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
Continúa el desarrollo de recubrimientos plásticos para interiores de automóviles, llantas de aleación y tapacubos, barnices transparentes para piezas grandes moldeadas en color y componentes del compartimento del motor. El proceso UV se sigue validando como una plataforma de curado estable. El cambio radica en 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 en la aplicación de iluminación frontal. Este proceso, que comenzó hace más de 20 años, es ahora el estándar de la industria.
Aunque la tecnología UV tiene un atractivo innegable, el objetivo de la industria es ofrecer las mejores soluciones a los problemas de los profesionales del acabado. Nadie utiliza una tecnología por el simple 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 provenir de una mayor calidad desde el primer intento, ya que el recubrimiento está menos expuesto a la suciedad. Incluso podría permitir reducir o eliminar los COV en sus instalaciones. La tecnología puede aportar valor. La industria UV y los profesionales del acabado deben seguir colaborando para desarrollar soluciones que mejoren la rentabilidad de estos últimos.
Fecha de publicación: 14 de marzo de 2023
