Lawrence (Larry) Van Iseghem es presidente y director ejecutivo de Van Technologies, Inc.
A lo largo de nuestra trayectoria comercial con clientes industriales a nivel internacional, hemos abordado una gran cantidad de preguntas y brindado numerosas soluciones relacionadas con recubrimientos curables por UV. A continuación, presentamos algunas de las preguntas más frecuentes, cuyas respuestas pueden resultar útiles.
1. ¿Qué son los recubrimientos curables con luz ultravioleta?
En la industria del acabado de la madera, existen tres tipos principales de recubrimientos curables con luz ultravioleta.
Los recubrimientos fotopolimerizables 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 secado ni evaporación previos al curado. La composición del recubrimiento reacciona para formar una capa superficial sólida mediante el proceso reactivo descrito, denominado fotopolimerización. Dado que no se requiere evaporación antes del curado, el proceso de aplicación y curado resulta extraordinariamente eficiente y económico.
Los recubrimientos híbridos curables por UV, ya sean de base acuosa o solvente, contienen agua o solvente para reducir el contenido de sólidos. Esta reducción facilita el control del espesor de la película húmeda aplicada y/o de la viscosidad del recubrimiento. En la práctica, estos recubrimientos UV se aplican a superficies de madera mediante diversos métodos y deben secarse completamente antes del curado UV.
Los recubrimientos en polvo curables por UV también son composiciones 100% sólidas y se aplican normalmente a sustratos conductores mediante atracción electrostática. Una vez aplicado, el sustrato se calienta para fundir el polvo, que fluye formando una película superficial. El sustrato recubierto puede exponerse inmediatamente a la luz UV para facilitar el curado. La película superficial resultante ya no es termodeformable ni sensible al calor.
Existen variantes de estos recubrimientos curables por UV que incorporan 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 radiación UV. Estos recubrimientos se conocen comúnmente como recubrimientos de doble curado.
Independientemente del tipo de recubrimiento curable con rayos UV utilizado, el acabado o la capa superficial final proporciona una calidad, durabilidad y resistencia excepcionales.
2. ¿Qué tan bien se adhieren los recubrimientos curables con rayos UV a diferentes especies de madera, incluyendo maderas aceitosas?
Los recubrimientos curables por UV presentan una excelente adherencia a la mayoría de las especies de madera. Es importante asegurarse de que existan las condiciones de curado adecuadas para garantizar un curado completo y una correcta adherencia al sustrato.
Existen ciertas especies de madera que, por naturaleza, son muy aceitosas y pueden requerir la aplicación de una imprimación o capa de unión que favorezca la adherencia. Van Technologies ha dedicado una considerable investigación y desarrollo a la adhesión de recubrimientos curables por UV a estas especies. Entre los avances recientes se incluye un sellador curable por UV que evita que los aceites, la savia y la resina interfieran con la adherencia de la capa final curable por UV.
Como alternativa, el aceite presente en la superficie de la madera puede eliminarse justo antes de la aplicación del recubrimiento, limpiándola con acetona u otro disolvente adecuado. Se humedece un paño absorbente y sin pelusa con el disolvente y luego se pasa sobre la superficie de la madera. Se deja secar la superficie y, a continuación, se aplica el recubrimiento fotopolimerizable. La eliminación del aceite y otros contaminantes superficiales favorece la posterior adherencia del recubrimiento a la superficie de la madera.
3. ¿Qué tipo de manchas son compatibles con los recubrimientos UV?
Cualquiera de las tinturas descritas aquí se puede sellar y recubrir eficazmente con sistemas de curado UV al 100%, con curado UV con disolvente reducido, de base acuosa o en polvo. Por lo tanto, existen diversas combinaciones viables que hacen que casi cualquier tintura del mercado sea compatible con cualquier recubrimiento de curado UV. Sin embargo, es importante tener en cuenta ciertas consideraciones para asegurar la compatibilidad y lograr un acabado de calidad en la superficie de la madera.
Tinciones acuosas y tinciones acuosas curables con luz ultravioleta:Al aplicar selladores/capas de acabado en polvo, ya sean 100 % curables por UV, con reducción de solventes o curables por UV, sobre tintes a base de agua, es fundamental que el tinte esté completamente seco para evitar defectos en la uniformidad del recubrimiento, como piel de naranja, ojos de pez, cráteres, acumulación de producto y charcos. Estos defectos se producen debido a la baja tensión superficial de los recubrimientos aplicados en comparación con la alta tensión superficial residual del agua del tinte.
La aplicación de un recubrimiento al agua curable con luz ultravioleta suele ser más tolerante. La tinción aplicada puede presentar humedad sin efectos adversos al utilizar ciertos selladores/capas de acabado al agua curables con luz ultravioleta. La humedad o el agua residual de la aplicación de la tinción se difunde fácilmente a través del sellador/capa de acabado al agua curable con luz ultravioleta durante el proceso de secado. No obstante, se recomienda encarecidamente probar cualquier combinación de tinción y sellador/capa de acabado en una muestra representativa antes de aplicarla a la superficie final.
Manchas a base de aceite y disolventes:Si bien puede existir algún sistema aplicable a tintes a base de aceite o solventes que no se hayan secado completamente, generalmente es necesario, y altamente recomendable, secarlos por completo 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, además, probar el sistema en una superficie de madera representativa.
Tintes 100% curables con rayos 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 correcta adhesión de los recubrimientos aplicados posteriormente, a menos que la superficie subyacente curada por UV se haya lijado adecuadamente para permitir la unión mecánica. Si bien se ofrecen tintes 100% curables por UV diseñados para ser receptivos a recubrimientos posteriores, la mayoría de estos tintes requieren un lijado o curado parcial (denominado etapa "B" o curado por contacto) para promover la adhesión entre capas. La etapa "B" genera sitios reactivos residuales en la capa de tinte que reaccionarán con el recubrimiento curable por UV aplicado al someterse a condiciones de curado completo. La etapa "B" también permite un lijado suave para eliminar cualquier irregularidad en la textura que pueda producirse durante la aplicación del tinte. La aplicación de un sellador o capa final uniforme dará como resultado una excelente adhesión entre capas.
Otra preocupación con las tinturas 100% curables por UV se refiere a los colores más oscuros. Las tinturas con alta pigmentación (y los recubrimientos pigmentados en general) funcionan mejor cuando se utilizan lámparas UV que emiten energía más 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 395 nm y/o 405 nm funcionan mejor con sistemas pigmentados en comparación con las matrices de 365 nm y 385 nm. Además, los sistemas de lámparas UV que emiten mayor potencia UV (mW/cm²)2) y densidad de energía (mJ/cm²)2) promueven un mejor curado a través de la capa de tinte o recubrimiento pigmentado aplicada.
Por último, al igual que con los demás sistemas de tinción mencionados anteriormente, se recomienda realizar una prueba antes de trabajar con la superficie que se va a teñir y acabar. ¡Asegúrese antes del secado!
4. ¿Cuál es el espesor máximo/mínimo de la película para recubrimientos 100% UV?
Los recubrimientos en polvo curables por UV son técnicamente recubrimientos 100% curables por UV, y su espesor aplicado está limitado por las fuerzas electrostáticas de atracción que unen el polvo a la superficie que se está recubriendo. Lo más recomendable es 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 un espesor de película seca prácticamente idéntico tras el curado UV. Cierta contracción es inevitable, pero suele ser de mínima importancia. Sin embargo, existen aplicaciones altamente técnicas que requieren tolerancias de espesor de película muy estrictas. En estos casos, se puede realizar una medición directa de la película curada para correlacionar el espesor de la película húmeda con el de la película seca.
El espesor final 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, entre 0,2 y 0,5 milésimas de pulgada (5 µm y 15 µm), y otros que pueden proporcionar espesores superiores a 0,5 pulgadas (12 mm). Por lo general, los recubrimientos curables por UV con alta densidad de reticulación, como algunas formulaciones de acrilato de uretano, no permiten obtener un gran espesor de película en una sola capa aplicada. El grado de contracción durante el curado provocará un agrietamiento severo del recubrimiento aplicado en capas gruesas. Aun así, se puede lograr un alto espesor de construcción o acabado utilizando recubrimientos curables por UV con alta densidad de reticulación aplicando múltiples capas delgadas y lijando o realizando una etapa de separación entre capas para promover la adhesión entre ellas.
El mecanismo de curado reactivo de la mayoría de los recubrimientos curables por UV se denomina "iniciado por radicales libres". Este mecanismo es susceptible al oxígeno del aire, que ralentiza o inhibe la velocidad de curado. Esta ralentización se conoce como inhibición por oxígeno y es especialmente importante al intentar lograr espesores de película muy finos. En películas finas, la relación entre la superficie y el volumen total del recubrimiento aplicado es relativamente alta en comparación con las películas gruesas. 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 queda insuficientemente curada y presenta una textura aceitosa o grasosa. Para contrarrestar la inhibición por oxígeno, se pueden hacer pasar gases inertes como nitrógeno y dióxido de carbono sobre la superficie durante el curado para reducir 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 claridad excelente 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. Resultan especialmente interesantes los diversos sistemas de acrilato de uretano alifático, que son extraordinariamente transparentes e incoloros al aplicarse sobre una amplia variedad de superficies, incluida la madera. Asimismo, los recubrimientos de acrilato de poliuretano alifático son muy estables y resistentes a la decoloración con el paso del tiempo. Es importante señalar que los recubrimientos de bajo brillo dispersan la luz mucho más que los brillantes y, por lo tanto, presentan menor claridad. Sin embargo, en comparación con otras químicas de recubrimiento, los recubrimientos 100% curables por UV son iguales, si no superiores.
Los recubrimientos al agua curables por UV disponibles actualmente pueden formularse para ofrecer una claridad excepcional, calidez en la madera y una respuesta comparable a la de los mejores sistemas de acabado convencionales. La claridad, el brillo, la respuesta en la madera y otras propiedades funcionales de los recubrimientos curables por UV disponibles en el mercado hoy en día son excelentes cuando provienen de fabricantes de calidad.
6. ¿Existen recubrimientos curables con luz ultravioleta de color o pigmentados?
Sí, los recubrimientos coloreados o pigmentados están fácilmente disponibles en todo tipo de recubrimientos curables por UV, pero hay factores a considerar para obtener resultados óptimos. El primero y más importante es 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 observar que el espectro de luz visible es inmediatamente adyacente al espectro UV. El espectro es un continuo sin líneas (longitudes de onda) de demarcación claras. Por lo tanto, una región se fusiona gradualmente con una región adyacente. En cuanto a la región de luz visible, algunas afirmaciones científicas indican que abarca desde 400 nm hasta 780 nm, mientras que otras afirman que abarca desde 350 nm hasta 800 nm. Para esta discusión, solo importa reconocer que ciertos colores pueden bloquear eficazmente la transmisión de ciertas longitudes de onda de radiación UV.
Dado que nos centramos en la longitud de onda o región de radiación UV, analicemos esta región con mayor 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 y absorber parcialmente la radiación UVA. Por lo tanto, los colores que más preocupan se encuentran en el rango amarillo-naranja-rojo, ya que pueden interferir con un curado efectivo.
Los colorantes no solo interfieren con el curado UV, sino que también deben tenerse en cuenta 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 presenta una absorbancia muy alta en toda la región UV y, sin embargo, los recubrimientos blancos curables por UV se curan eficazmente. ¿Cómo? La respuesta reside en una formulación cuidadosa por parte del desarrollador y 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 doparlo con otro elemento metálico, la emisión puede desplazarse a otras regiones de longitud de onda. En el caso de recubrimientos blancos curables por UV a base de TiO2, la energía suministrada por una lámpara de mercurio estándar se bloqueará eficazmente. Algunas de las longitudes de onda más altas emitidas pueden proporcionar 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 no se bloquea eficazmente con TiO2. Utilizando una combinación de ambos tipos de lámparas, se puede lograr tanto el curado interno (con lámparas dopadas con galio) como el curado superficial (con lámparas de mercurio estándar) (Imagen 5).
Por último, los recubrimientos coloreados o pigmentados curables con luz ultravioleta deben formularse utilizando los fotoiniciadores óptimos para que la energía UV (el rango de longitud de onda de la luz visible que emiten las lámparas) se utilice adecuadamente para un curado eficaz.
¿Alguna otra pregunta?
Ante cualquier duda que surja, no dude en consultar con el proveedor actual o futuro de recubrimientos, equipos y sistemas de control de procesos de la empresa. Disponen de buenas respuestas que le ayudarán 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 curables por UV, comenzando como una empresa de I+D, pero transformándose rápidamente en un fabricante de recubrimientos avanzados específicos para aplicaciones (Application Specific Advanced Coatings™) que presta servicios a instalaciones de recubrimiento industrial en todo el mundo. Los recubrimientos curables por UV siempre han sido un enfoque principal, junto con otras tecnologías de recubrimiento "verdes", 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 certificado ISO-9001:2015. Para obtener más información, visitewww.greenlightcoatings.com.
Fecha de publicación: 22 de julio de 2023
