Por Lawrence (Larry) Van Iseghem es presidente y director ejecutivo de Van Technologies, Inc.
A lo largo de nuestra relación con clientes industriales a nivel internacional, hemos respondido a un gran número de preguntas y proporcionado numerosas soluciones relacionadas con los recubrimientos de curado UV. A continuación, se presentan algunas de las preguntas más frecuentes, y las respuestas que las acompañan pueden ofrecer información útil.
1. ¿Qué son los recubrimientos curables por UV?
En la industria del acabado de la madera, existen tres tipos principales de recubrimientos curables por UV.
Los recubrimientos curables por UV 100 % activos (a veces denominados 100 % sólidos) son composiciones químicas líquidas que no contienen disolventes ni agua. Tras su aplicación, el recubrimiento se expone inmediatamente a la energía UV sin necesidad de secarse ni evaporarse antes del curado. La composición del recubrimiento aplicada reacciona para formar una capa superficial sólida mediante el proceso reactivo descrito y denominado acertadamente fotopolimerización. Al no requerirse evaporación antes del curado, el proceso de aplicación y curado es extraordinariamente eficiente y rentable.
Los recubrimientos híbridos curables por UV, a base de agua o de disolvente, contienen agua o disolvente para reducir el contenido activo (o sólido). Esta reducción del contenido sólido facilita el control del espesor de la película húmeda aplicada y/o la viscosidad del recubrimiento. En uso, estos recubrimientos UV se aplican a superficies de madera mediante diversos métodos y deben secarse completamente antes del curado por UV.
Los recubrimientos en polvo curables por UV también son composiciones 100 % sólidas y se aplican típicamente a sustratos conductores mediante atracción electrostática. Una vez aplicados, el sustrato se calienta para fundir el polvo, que fluye formando una película superficial. El sustrato recubierto puede exponerse inmediatamente a la energía UV para facilitar el curado. La película superficial resultante deja de ser termodeformable y sensible.
Existen variantes de estos recubrimientos curables por UV que contienen un mecanismo de curado secundario (activado por calor, reactivo a la humedad, etc.) que permite el curado en zonas de la superficie no expuestas a la energía UV. Estos recubrimientos se conocen comúnmente como recubrimientos de curado dual.
Independientemente del tipo de recubrimiento curable por UV utilizado, el acabado o capa superficial final proporciona propiedades excepcionales de calidad, durabilidad y resistencia.
2. ¿Qué tan bien se adhieren los recubrimientos curables por UV a diferentes especies de madera, incluidos los tipos de madera aceitosa?
Los recubrimientos curables por UV presentan una excelente adhesión a la mayoría de las especies de madera. Es importante garantizar que existan las condiciones de curado adecuadas para lograr un curado completo y la adhesión correspondiente al sustrato.
Ciertas especies son naturalmente muy aceitosas y pueden requerir la aplicación de una imprimación promotora de adhesión, o "capa de unión". Van Technologies ha realizado una considerable investigación y desarrollo sobre la adhesión de recubrimientos curables por UV a estas especies de madera. Entre los desarrollos recientes se incluye un sellador único curable por UV que evita que los aceites, la savia y la brea interfieran con la adhesión de la capa superior curable por UV.
Como alternativa, el aceite presente en la superficie de la madera puede eliminarse justo antes de aplicar el revestimiento, limpiándolo con acetona u otro disolvente adecuado. Primero se humedece un paño absorbente sin pelusa con el disolvente y luego se pasa por la superficie de la madera. Se deja secar la superficie y luego se puede aplicar el revestimiento de curado UV. La eliminación del aceite superficial y otros contaminantes promueve la posterior adhesión del revestimiento aplicado a la superficie de la madera.
3. ¿Qué tipos de tintes son compatibles con los recubrimientos UV?
Cualquiera de los tintes descritos aquí se puede sellar y recubrir eficazmente con sistemas de curado UV 100 %, curado UV reducido con disolventes, curado UV a base de agua o en polvo. Por lo tanto, existen diversas combinaciones viables que hacen que casi cualquier tinte del mercado sea apto para cualquier recubrimiento de curado UV. Sin embargo, es importante tener en cuenta ciertas consideraciones para garantizar la compatibilidad y lograr un acabado de calidad para la superficie de la madera.
Manchas a base de agua y manchas a base de agua curables con UV:Al aplicar selladores/capas de acabado en polvo 100 % curables por UV, curables por UV con disolvente reducido o curables por UV sobre tintes al agua, es fundamental que el tinte esté completamente seco para evitar defectos en la uniformidad del recubrimiento, como piel de naranja, ojos de pescado, cráteres, charcos y encharcamientos. Estos defectos se producen debido a la baja tensión superficial de los recubrimientos aplicados en comparación con la alta tensión superficial del agua residual del tinte aplicado.
Sin embargo, la aplicación de un recubrimiento de curado UV a base de agua suele ser más tolerante. El tinte aplicado puede presentar humedad sin efectos adversos al usar ciertos selladores/capas de acabado a base de agua de curado UV. La humedad o el agua residual de la aplicación del tinte se difundirá fácilmente a través del sellador/capa de acabado a base de agua durante el proceso de secado. Sin embargo, se recomienda encarecidamente probar cualquier combinación de tinte y sellador/capa de acabado en una muestra representativa antes de aplicar el acabado a la superficie.
Manchas a base de aceite y disolventes:Aunque puede existir un sistema aplicable a tintes a base de aceite o disolventes que no se han secado lo suficiente, suele ser necesario y muy recomendable secarlos completamente antes de aplicar cualquier sellador o capa de acabado. Los tintes de secado lento de este tipo pueden requerir de 24 a 48 horas (o más) para secarse por completo. Se recomienda probar el sistema en una superficie de madera representativa.
Tintas 100% curables por UV:En general, los recubrimientos 100% curables por UV presentan una alta resistencia química y al agua una vez curados por completo. Esta resistencia dificulta la buena adhesión de los recubrimientos aplicados posteriormente, a menos que la superficie subyacente curada por UV se desgaste adecuadamente para permitir la unión mecánica. Si bien existen tintes 100% curables por UV diseñados para ser receptivos a los recubrimientos aplicados posteriormente, la mayoría de estos tintes requieren un desgaste o un curado parcial (denominado etapa "B" o curado por impacto) para promover la adhesión entre capas. La etapa "B" genera zonas reactivas residuales en la capa de tinte que co-reaccionarán con el recubrimiento curable por UV aplicado al someterse a condiciones de curado completo. La etapa "B" también permite un desgaste suave para eliminar las irregularidades o eliminar cualquier resalte de veta que pueda producirse durante la aplicación del tinte. Una aplicación suave del sellador o la capa de acabado resultará en una excelente adhesión entre capas.
Otra preocupación con las manchas 100% curables por UV se relaciona con los colores más oscuros. Las manchas muy pigmentadas (y los recubrimientos pigmentados en general) funcionan mejor cuando se utilizan lámparas UV que suministran una energía cercana al espectro de luz visible. Las lámparas UV convencionales dopadas con galio en combinación con lámparas de mercurio estándar son una excelente opción. Las lámparas LED UV que emiten a 395 nm y/o 405 nm funcionan mejor con sistemas pigmentados que las matrices de 365 nm y 385 nm. Además, los sistemas de lámparas UV que suministran mayor potencia UV (mW/cm2) y densidad de energía (mJ/cm2) promueve un mejor curado a través de la capa de tinte o recubrimiento pigmentado aplicado.
Por último, al igual que con los demás sistemas de teñido mencionados anteriormente, se recomienda realizar pruebas antes de trabajar con la superficie a teñir y acabar. ¡Asegúrese antes del curado!
4. ¿Cuál es el espesor máximo/mínimo de película para recubrimientos 100% UV?
Los recubrimientos en polvo de curado UV son técnicamente 100 % curables por UV, y su espesor aplicado está limitado por las fuerzas de atracción electrostática que unen el polvo a la superficie que se va a pulir. Se recomienda consultar con el fabricante de recubrimientos en polvo UV.
En el caso de los recubrimientos líquidos 100 % curables por UV, el espesor de la película húmeda aplicada dará como resultado aproximadamente el mismo espesor de la película seca después del curado por UV. Es inevitable que se produzca cierta contracción, pero generalmente tiene consecuencias mínimas. Sin embargo, existen aplicaciones altamente técnicas que requieren tolerancias de espesor de película muy estrictas o estrechas. En estas circunstancias, se puede realizar una medición directa de la película curada para correlacionar el espesor de la película húmeda con el de la seca.
El espesor final del curado que se puede lograr dependerá de la composición química del recubrimiento curable por UV y de su formulación. Existen sistemas diseñados para proporcionar depósitos de película muy delgados, de entre 0,2 y 0,5 milésimas de pulgada (5 µ y 15 µ), y otros que pueden proporcionar espesores superiores a 0,5 pulgadas (12 mm). Normalmente, los recubrimientos curados por UV con alta densidad de reticulación, como algunas formulaciones de acrilato de uretano, no son capaces de alcanzar un espesor de película alto en una sola capa aplicada. La contracción durante el curado provocará un agrietamiento severo del recubrimiento aplicado con una capa gruesa. Aun así, se puede lograr un espesor de construcción o acabado alto utilizando recubrimientos curados por UV con alta densidad de reticulación mediante la aplicación de múltiples capas delgadas y lijado o aplicación de una capa de acabado "B" entre cada capa para promover la adhesión entre capas.
El mecanismo de curado reactivo de la mayoría de los recubrimientos curables por UV se denomina "iniciada por radicales libres". Este mecanismo de curado reactivo es susceptible al oxígeno del aire, que ralentiza o inhibe la velocidad de curado. Esta ralentización se conoce a menudo como inhibición por oxígeno y es especialmente importante cuando se intenta lograr espesores de película muy finos. En películas finas, la superficie en relación con el volumen total del recubrimiento aplicado es relativamente alta en comparación con los espesores de película gruesos. Por lo tanto, las películas finas son mucho más susceptibles a la inhibición por oxígeno y curan muy lentamente. A menudo, la superficie del acabado no está suficientemente curada y presenta una sensación aceitosa o grasosa. Para contrarrestar la inhibición por oxígeno, se pueden aplicar gases inertes como nitrógeno y dióxido de carbono sobre la superficie durante el curado para eliminar la concentración de oxígeno, permitiendo así un curado completo y rápido.
5. ¿Qué tan transparente es un recubrimiento UV transparente?
Los recubrimientos 100% curables por UV ofrecen una excelente claridad y rivalizan con los mejores barnices transparentes del sector. Además, al aplicarse sobre madera, realzan al máximo la belleza y la profundidad de la imagen. De particular interés son los diversos sistemas de acrilato de uretano alifático, que son notablemente transparentes e incoloros al aplicarse a una amplia variedad de superficies, incluida la madera. Además, los recubrimientos de acrilato de poliuretano alifático son muy estables y resistentes a la decoloración con el tiempo. Es importante destacar que los recubrimientos de bajo brillo dispersan la luz mucho más que los recubrimientos brillantes y, por lo tanto, presentan una menor claridad. Sin embargo, en comparación con otras químicas de recubrimiento, los recubrimientos 100% curables por UV son iguales o incluso superiores.
Los recubrimientos de curado UV a base de agua disponibles actualmente se pueden formular para ofrecer una claridad, calidez y una respuesta excepcionales que rivalizan con los mejores sistemas de acabado convencionales. La claridad, el brillo, la respuesta a la madera y otras propiedades funcionales de los recubrimientos de curado UV disponibles en el mercado actual son excelentes cuando provienen de fabricantes de calidad.
6. ¿Existen recubrimientos coloreados o pigmentados curables por UV?
Sí, los recubrimientos coloreados o pigmentados están fácilmente disponibles en todos los tipos de recubrimientos curables por UV, pero hay factores a considerar para obtener resultados óptimos. El primero y más importante es el hecho de que ciertos colores interfieren con la capacidad de la energía UV para transmitirse o penetrar en el recubrimiento curable por UV aplicado. El espectro electromagnético se ilustra en la Imagen 1, y se puede ver que el espectro de luz visible es inmediatamente adyacente al espectro UV. El espectro es un continuo sin líneas claras (longitudes de onda) de demarcación. Por lo tanto, una región se funde gradualmente con una región adyacente. Considerando la región de luz visible, hay algunas afirmaciones científicas que abarcan de 400 nm a 780 nm, mientras que otras afirman que abarcan de 350 nm a 800 nm. Para este debate, solo importa que reconozcamos que ciertos colores pueden bloquear efectivamente la transmisión de ciertas longitudes de onda de UV o radiación.
Dado que el enfoque se centra en la longitud de onda o región de radiación UV, exploremos esa región con más detalle. La Imagen 2 muestra la relación entre la longitud de onda de la luz visible y el color correspondiente que la bloquea eficazmente. También es importante saber que los colorantes suelen abarcar un rango de longitudes de onda, de modo que un colorante rojo puede abarcar un rango considerable, pudiendo absorberse parcialmente en la región UVA. Por lo tanto, los colores más preocupantes abarcarán el rango amarillo-naranja-rojo, y estos colores pueden interferir con un curado eficaz.
Los colorantes no solo interfieren con el curado UV, sino que también son un factor a considerar al usar recubrimientos pigmentados blancos, como imprimaciones y pinturas de acabado curables por UV. Considere el espectro de absorbancia del pigmento blanco dióxido de titanio (TiO₂), como se muestra en la Imagen 3. El TiO₂ exhibe una absorbancia muy alta en toda la región UV y, aun así, los recubrimientos blancos curables por UV se curan eficazmente. ¿Cómo? La respuesta reside en una formulación cuidadosa por parte del desarrollador y el fabricante del recubrimiento, junto con el uso de las lámparas UV adecuadas para el curado. Las lámparas UV convencionales comunes emiten energía, como se ilustra en la Imagen 4.
Cada lámpara ilustrada se basa en mercurio, pero al dopar el mercurio con otro elemento metálico, la emisión puede desplazarse a otras regiones de longitud de onda. En el caso de recubrimientos blancos curables por UV basados en TiO₂, la energía suministrada por una lámpara de mercurio estándar se bloqueará eficazmente. Algunas de las longitudes de onda más altas suministradas pueden proporcionar el curado, pero el tiempo necesario para un curado completo puede no ser práctico. Sin embargo, al dopar una lámpara de mercurio con galio, se obtiene una gran cantidad de energía útil en una región que el TiO₂ no bloquea eficazmente. Utilizando una combinación de ambos tipos de lámparas, se puede lograr tanto el curado directo (con galio dopado) como el curado superficial (con mercurio estándar) (Imagen 5).
Por último, los recubrimientos coloreados o pigmentados curables por UV deben formularse utilizando fotoiniciadores óptimos para que la energía UV (rango de longitud de onda de luz visible que emiten las lámparas) se utilice adecuadamente para un curado efectivo.
¿Otras preguntas?
Ante cualquier duda, no dude en consultar con el proveedor actual o futuro de recubrimientos, equipos y sistemas de control de procesos de la empresa. Disponemos de buenas respuestas para ayudarle a tomar decisiones eficaces, seguras y rentables.
Lawrence (Larry) Van Iseghem es presidente y director ejecutivo de Van Technologies, Inc. Van Technologies cuenta con más de 30 años de experiencia en recubrimientos de curado UV. Comenzó como una empresa de I+D, pero se transformó rápidamente en un fabricante de recubrimientos avanzados para aplicaciones específicas™, que presta servicios a plantas de recubrimiento industrial en todo el mundo. Los recubrimientos de curado UV siempre han sido una prioridad, junto con otras tecnologías de recubrimiento ecológicas, con énfasis en un rendimiento igual o superior al de las tecnologías convencionales. Van Technologies fabrica la marca de recubrimientos industriales GreenLight Coatings™ de acuerdo con un sistema de gestión de calidad con certificación ISO-9001:2015. Para más información, visitewww.greenlightcoatings.com.
Hora de publicación: 22 de julio de 2023
