Lawrence (Larry) Van Iseghem es Presidente/CEO de Van Technologies, Inc.
En nuestra trayectoria de colaboración con clientes industriales a nivel internacional, hemos respondido a un sinfín de preguntas y brindado numerosas soluciones relacionadas con recubrimientos curables por UV. A continuación, presentamos algunas de las preguntas más frecuentes y las respuestas que las acompañan, las cuales pueden resultarles útiles.
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 100% activos (a veces denominados 100% sólidos) curables por UV 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 aplicada 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 de curado UV, ya sean de base acuosa o con disolvente, contienen agua o disolvente 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 son composiciones 100% sólidas y se aplican generalmente 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 se expone inmediatamente a la radiación UV para facilitar el curado. La película superficial resultante deja de ser deformable y 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 por UV que se utilice, 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, incluyendo los tipos de madera aceitosa?
Los recubrimientos curables por UV presentan una excelente adherencia a la mayoría de las especies de madera. Es importante asegurar que existan las condiciones de curado adecuadas para lograr un curado completo y la correspondiente 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 adherencia. Van Technologies ha llevado a cabo una importante labor de investigación y desarrollo en 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 adhesión de la capa de acabado curable por UV.
Como alternativa, se puede eliminar el aceite presente en la superficie de la madera justo antes de aplicar el recubrimiento, limpiándola con acetona u otro disolvente adecuado. Se humedece un paño absorbente que no suelte pelusa con el disolvente y se pasa sobre la superficie de la madera. Se deja secar la superficie y luego se puede aplicar el recubrimiento de curado UV. La eliminación del aceite superficial y otros contaminantes 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 los tintes descritos aquí puede sellarse y recubrirse eficazmente con sistemas de curado UV al 100%, sistemas de curado UV con disolvente reducido, sistemas de curado UV al agua o sistemas de curado UV en polvo. Por lo tanto, existen diversas combinaciones viables que hacen que casi cualquier tinte del mercado sea adecuado para cualquier recubrimiento de curado UV. Sin embargo, es importante tener en cuenta ciertos aspectos para garantizar la compatibilidad y obtener un acabado de calidad en la superficie de la madera.
Tintes al agua y tintes al agua curables con luz UV:Al aplicar selladores/capas de acabado, ya sean 100% curables por UV, curables por UV con solventes reducidos o en polvo 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, 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 aplicado.
Sin embargo, la aplicación de un recubrimiento al agua de curado UV suele ser más tolerante. La tinta aplicada puede presentar cierta humedad sin efectos adversos al usar ciertos selladores/capas de acabado al agua de curado UV. La humedad o el agua residual de la aplicación de la tinta se difundirá fácilmente a través del sellador/capa de acabado al agua de curado UV aplicado durante el proceso de secado. No obstante, se recomienda encarecidamente probar cualquier combinación de tinta y sellador/capa de acabado en una muestra representativa antes de aplicarla a la superficie definitiva.
Manchas a base de aceite y disolventes:Aunque puede haber sistemas que se puedan aplicar a manchas de aceite o disolvente que no se hayan secado completamente, lo habitual es que sea necesario, y muy recomendable, dejarlas secar al máximo antes de aplicar cualquier sellador o capa de acabado. Este tipo de manchas de secado lento pueden tardar entre 24 y 48 horas (o más) en secarse por completo. Se aconseja, además, probar el sistema en una superficie de madera representativa.
Tintes 100% curables con luz 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 adherencia de los recubrimientos aplicados posteriormente, a menos que la superficie subyacente curada por UV se lije adecuadamente para permitir la unión mecánica. Si bien existen tintes 100% curables por UV diseñados para ser compatibles con recubrimientos posteriores, la mayoría requiere lijado o curado parcial (etapa "B" o curado por contacto) para favorecer la adhesión entre capas. La etapa "B" genera sitios reactivos residuales en la capa de tinte que reaccionan con el recubrimiento curable por UV aplicado al someterse a condiciones de curado completo. Esta etapa también permite un lijado suave para eliminar cualquier irregularidad en la veta que pueda producirse tras la aplicación del tinte. La aplicación de un sellador o capa de acabado uniforme garantiza una excelente adhesión entre capas.
Otra preocupación con los tintes 100% curables por UV se refiere a los colores oscuros. Los tintes con alta pigmentación (y los recubrimientos pigmentados en general) funcionan mejor con lámparas UV que emiten energía más cercana al espectro de luz visible. Las lámparas UV convencionales dopadas con galio, combinadas 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 de 365 nm y 385 nm. Además, los sistemas de lámparas UV que proporcionan mayor potencia UV (mW/cm²) ofrecen mejores resultados.2) y densidad de energía (mJ/cm²)2) promover una mejor curación a través de la capa de tinte o recubrimiento pigmentado aplicada.
Por último, al igual que con los demás sistemas de tinte mencionados anteriormente, se recomienda realizar una prueba antes de trabajar con la superficie que se va a teñir y barnizar. ¡Asegúrese antes del curado!
4. ¿Cuál es el espesor de película máximo/mínimo para recubrimientos 100% UV?
Los recubrimientos en polvo curables por UV son técnicamente 100% curables por UV, y su espesor aplicado está limitado por las fuerzas electrostáticas de atracción que unen el polvo a la superficie a tratar. Lo mejor es consultar con el fabricante de recubrimientos en polvo UV.
En cuanto a los recubrimientos líquidos 100% curables por UV, el espesor de película húmeda aplicada resultará aproximadamente igual al espesor de película seca tras el curado UV. Si bien es inevitable cierta contracción, esta suele ser mínima. 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 tras el curado depende de la composición química del recubrimiento curable por UV y de su formulación. Existen sistemas diseñados para depositar películas muy delgadas, de entre 0,2 y 0,5 milésimas de pulgada (5 µm y 15 µm), y otros que permiten espesores superiores a 0,5 pulgadas (12 mm). Generalmente, los recubrimientos curados 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. La contracción durante el curado provoca un agrietamiento severo en el recubrimiento aplicado en capas gruesas. Sin embargo, es posible lograr un mayor espesor de acabado con recubrimientos curables por UV de alta densidad de reticulación aplicando varias capas delgadas y lijando o aplicando una técnica de "B" entre cada capa para favorecer la adherencia 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, conocida como inhibición por oxígeno, es especialmente importante al intentar obtener películas muy delgadas. En las películas delgadas, la superficie con respecto al volumen total del recubrimiento aplicado es relativamente alta en comparación con las películas gruesas. Por lo tanto, las películas delgadas son mucho más susceptibles a la inhibición por oxígeno y curan muy lentamente. A menudo, la superficie del acabado no se cura completamente 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 excepcional y rivalizan con los mejores barnices transparentes del mercado. 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 ofrecen una claridad e incoloridad extraordinarias 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. Cabe destacar que los recubrimientos de bajo brillo dispersan la luz mucho más que los de alto brillo, lo que reduce su claridad. Sin embargo, en comparación con otras composiciones químicas de recubrimiento, los recubrimientos 100% curables por UV son iguales o incluso superiores.
Los recubrimientos acuosos de curado UV disponibles actualmente pueden formularse para brindar una claridad, calidez y respuesta a la madera excepcionales, comparables a 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 hoy en día son excelentes cuando provienen de fabricantes de calidad.
6. ¿Existen recubrimientos coloreados o pigmentados que se puedan curar con luz ultravioleta?
Sí, los recubrimientos coloreados o pigmentados están 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 que ciertos colores interfieren con la capacidad de la energía UV para transmitirse o penetrar en el recubrimiento aplicado. El espectro electromagnético se ilustra en la Imagen 1, donde se observa que el espectro de luz visible es adyacente al espectro UV. El espectro es un continuo sin líneas divisorias claras (longitudes de onda). Por lo tanto, una región se fusiona gradualmente con la 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 este análisis, lo importante es reconocer que ciertos colores pueden bloquear eficazmente la transmisión de ciertas longitudes de onda de radiación UV.
Dado que nos centramos en la región de radiación ultravioleta (UV), exploremos 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. 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 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 presenta una absorbancia muy alta en toda la región UV y, sin embargo, los recubrimientos blancos curables por UV se curan eficazmente. ¿Cómo es posible? La respuesta radica 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 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 del espectro. En el caso de recubrimientos blancos de TiO₂ curables por UV, la energía emitida por una lámpara de mercurio estándar se bloquea eficazmente. Algunas de las longitudes de onda más altas emitidas pueden proporcionar el curado, pero el tiempo necesario para un curado completo puede resultar poco 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. Mediante una combinación de ambos tipos de lámparas, se puede lograr tanto el curado completo (con lámparas dopadas con galio) como el curado superficial (con lámparas de mercurio estándar) (Imagen 5).
Por último, los recubrimientos coloreados o pigmentados curables por UV deben formularse utilizando los 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 eficaz.
¿Alguna otra pregunta?
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. Encontrará respuestas útiles para 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. Comenzó como una empresa de I+D, pero se transformó 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 una prioridad, junto con otras tecnologías de recubrimiento ecológicas, con el objetivo de lograr un rendimiento igual o superior al de las tecnologías convencionales. Van Technologies fabrica la marca de recubrimientos industriales GreenLight Coatings™ conforme a un sistema de gestión de calidad certificado ISO 9001:2015. Para obtener más información, visite [enlace].www.greenlightcoatings.com.
Fecha de publicación: 22 de julio de 2023
