Par Lawrence (Larry) Van Iseghem est président-directeur général de Van Technologies, Inc.
Au cours de nos relations commerciales avec des clients industriels à l'échelle internationale, nous avons répondu à un nombre incroyable de questions et fourni de nombreuses solutions associées aux revêtements durcissables par UV. Voici quelques-unes des questions les plus fréquentes, et les réponses qui les accompagnent peuvent fournir des informations utiles.
1. Que sont les revêtements durcissables aux UV ?
Dans l’industrie de la finition du bois, il existe trois principaux types de revêtements durcissables aux UV.
Les revêtements durcissables aux UV 100 % actifs (parfois appelés 100 % solides) sont des compositions chimiques liquides qui ne contiennent ni solvant ni eau. Lors de l'application, le revêtement est immédiatement exposé à l'énergie UV sans qu'il soit nécessaire de sécher ou de s'évaporer avant de durcir. La composition de revêtement appliquée réagit pour former une couche superficielle solide via le processus réactif décrit et appelé de manière appropriée photopolymérisation. Puisqu’aucune évaporation n’est nécessaire avant le durcissement, le processus d’application et de durcissement est remarquablement efficace et rentable.
Les revêtements hybrides à base d'eau ou de solvants durcissables aux UV contiennent évidemment soit de l'eau, soit un solvant pour réduire la teneur active (ou solide). Cette réduction de la teneur en solides permet de contrôler plus facilement l'épaisseur du film humide appliqué et/ou de contrôler la viscosité du revêtement. Lors de leur utilisation, ces revêtements UV sont appliqués sur les surfaces en bois par diverses méthodes et doivent être complètement séchés avant le durcissement aux UV.
Les revêtements en poudre durcissables aux UV sont également des compositions 100 % solides et sont généralement appliqués sur des substrats conducteurs par attraction électrostatique. Une fois appliqué, le substrat est chauffé pour faire fondre la poudre, qui s'écoule pour former un film superficiel. Le substrat revêtu peut ensuite être immédiatement exposé à l'énergie UV pour faciliter le durcissement. Le film de surface résultant n’est plus déformable à la chaleur ni sensible.
Il existe des variantes de ces revêtements durcissables aux UV qui contiennent un mécanisme de durcissement secondaire (activé par la chaleur, réactif à l'humidité, etc.) qui peut assurer le durcissement dans les régions de surface qui ne sont pas exposées à l'énergie UV. Ces revêtements sont communément appelés revêtements à double durcissement.
Quel que soit le type de revêtement durcissable aux UV utilisé, la finition de surface ou la couche finale offre des propriétés de qualité, de durabilité et de résistance exceptionnelles.
2. Dans quelle mesure les revêtements durcissables aux UV adhèrent-ils aux différentes essences de bois, y compris les essences de bois huileuses ?
Les revêtements durcissables aux UV présentent une excellente adhérence sur la plupart des essences de bois. Il est important de s'assurer que des conditions de durcissement suffisantes existent pour assurer le durcissement complet et l'adhésion correspondante au substrat.
Certaines espèces sont naturellement très grasses et peuvent nécessiter l’application d’un apprêt favorisant l’adhérence, ou « tiecoat ». Van Technologies a effectué des recherches et développements considérables sur l'adhésion de revêtements durcissables aux UV sur ces essences de bois. Les développements récents incluent un scellant unique durcissable aux UV qui empêche les huiles, la sève et la poix d'interférer avec l'adhérence de la couche de finition durcissable aux UV.
Alternativement, l'huile présente sur la surface du bois peut être éliminée juste avant l'application du revêtement en essuyant avec de l'acétone ou un autre solvant approprié. Un chiffon absorbant et non pelucheux est d'abord humidifié avec le solvant, puis essuyé sur la surface du bois. La surface est laissée sécher, puis le revêtement durcissable aux UV peut être appliqué. L'élimination de l'huile de surface et d'autres contaminants favorise l'adhésion ultérieure du revêtement appliqué à la surface du bois.
3. Quels types de teintures sont compatibles avec les revêtements UV ?
N'importe laquelle des teintures décrites ici peut être efficacement scellée et recouverte d'une couche de finition avec des systèmes de poudre 100 % durcissables aux UV, durcissables aux UV à teneur réduite en solvants, durcissables aux UV à base d'eau ou durcissables aux UV. Par conséquent, il existe un certain nombre de combinaisons viables qui rendent la plupart des teintures du marché adaptées à tout revêtement durcissable aux UV. Il existe cependant certaines considérations à prendre en compte pour garantir la compatibilité pour une finition de surface en bois de qualité.
Teintures à base d'eau et teintures à base d'eau durcissables aux UV :Lors de l'application de scellants/couches de finition en poudre 100 % durcissables aux UV, à teneur réduite en solvants ou aux UV sur des teintures à base d'eau, il est essentiel que la teinture soit complètement sèche pour éviter les défauts d'uniformité du revêtement, notamment la peau d'orange, les yeux de poisson, les cratères. , mise en commun et flaques d'eau. De tels défauts se produisent en raison de la faible tension superficielle des revêtements appliqués par rapport à la tension superficielle résiduelle élevée de l'eau provenant de la teinture appliquée.
Cependant, l’application d’un revêtement à base d’eau durcissable aux UV est généralement plus indulgente. La teinture appliquée peut présenter de l'humidité sans effets indésirables lors de l'utilisation de certains scellants/couches de finition à base d'eau durcissables aux UV. L'humidité ou l'eau résiduelle provenant de l'application de la teinture se diffusera facilement à travers le scellant/couche de finition UV à base d'eau appliqué pendant le processus de séchage. Il est cependant fortement conseillé de tester toute combinaison de teinture et de scellant/couche de finition sur un échantillon représentatif avant de s'engager sur la surface réelle à finir.
Teintures à base d'huile et de solvant :Bien qu'il puisse exister un système pouvant être appliqué aux teintures à base d'huile ou à base de solvants insuffisamment séchées, il est généralement nécessaire, et fortement recommandé, de sécher complètement ces teintures avant l'application de tout scellant/couche de finition. Les taches à séchage lent de ces types peuvent nécessiter jusqu'à 24 à 48 heures (ou plus) pour atteindre un séchage complet. Encore une fois, il est conseillé de tester le système sur une surface de bois représentative.
Teintures 100 % durcissables aux UV :En général, les revêtements 100 % durcissables aux UV présentent une résistance élevée aux produits chimiques et à l'eau une fois complètement durcis. Cette résistance rend difficile la bonne adhérence des revêtements appliqués ultérieurement, à moins que la surface sous-jacente durcie aux UV ne soit suffisamment abrasée pour permettre une liaison mécanique. Bien que des teintures 100 % durcissables aux UV qui ont été conçues pour être réceptives aux revêtements appliqués ultérieurement soient proposées, la plupart des teintures 100 % durcissables aux UV doivent être abrasées ou partiellement durcies (appelées étape « B » ou durcissement par bosses) pour favoriser l'adhésion entre les couches. L'étape « B » entraîne des sites réactifs résiduels dans la couche de teinture qui réagiront avec le revêtement durcissable aux UV appliqué lorsqu'il est soumis à des conditions de durcissement complet. L'étape « B » permet également une légère abrasion pour dénuder ou couper toute remontée de grain pouvant survenir lors de l'application de la teinture. L’application douce d’un joint ou d’une couche de finition se traduira par une excellente adhérence entre les couches.
Une autre préoccupation concernant les teintures 100 % durcissables aux UV concerne les couleurs plus foncées. Les teintures fortement pigmentées (et les revêtements pigmentés en général) fonctionnent mieux lorsque vous utilisez des lampes UV qui fournissent une énergie plus proche du spectre de la lumière visible. Les lampes UV conventionnelles dopées au gallium en combinaison avec des lampes au mercure standard constituent un excellent choix. Les lampes LED UV qui émettent à 395 nm et/ou 405 nm fonctionnent mieux avec les systèmes pigmentés par rapport aux matrices à 365 nm et 385 nm. De plus, les systèmes de lampes UV qui fournissent une plus grande puissance UV (mW/cm2) et la densité énergétique (mJ/cm2) favorisent un meilleur durcissement grâce à la teinture appliquée ou à la couche de revêtement pigmenté.
Enfin, comme pour les autres systèmes de teinture mentionnés ci-dessus, il est conseillé de procéder à des tests avant de travailler avec la surface à teindre et à finir. Soyez-en sûr avant de guérir !
4. Quelle est la épaisseur maximale/minimale du film pour les revêtements 100 % UV ?
Techniquement, les revêtements en poudre durcissables aux UV sont des revêtements 100 % durcissables aux UV, et leur épaisseur appliquée est limitée par les forces d'attraction électrostatiques qui lient la poudre à la surface à finir. Il est préférable de demander conseil au fabricant de revêtements en poudre UV.
Concernant les revêtements liquides 100 % durcissables aux UV, l'épaisseur du film humide appliqué donnera approximativement la même épaisseur de film sec après durcissement aux UV. Un certain retrait est inévitable, mais il a généralement des conséquences minimes. Il existe cependant des applications hautement techniques qui spécifient des tolérances d'épaisseur de film très serrées ou étroites. Dans ces circonstances, une mesure directe du film durci peut être effectuée pour corréler l’épaisseur du film humide à l’épaisseur du film sec.
L'épaisseur finale durcie pouvant être obtenue dépendra de la chimie du revêtement durcissable aux UV et de la manière dont il est formulé. Il existe des systèmes disponibles conçus pour fournir des dépôts de films très fins compris entre 0,2 mil et 0,5 mil (5µ – 15µ) et d'autres qui peuvent fournir une épaisseur supérieure à 0,5 pouces (12 mm). En règle générale, les revêtements durcis aux UV qui ont une densité de réticulation élevée, tels que certaines formulations d'uréthane-acrylate, ne sont pas capables d'obtenir une épaisseur de film élevée en une seule couche appliquée. Le degré de retrait lors du durcissement provoquera de graves fissures du revêtement épais appliqué. Une épaisseur de construction ou de finition élevée peut toujours être obtenue en utilisant des revêtements durcissables aux UV à haute densité de réticulation en appliquant plusieurs couches minces et soit en ponçant et/ou en étage « B » entre chaque couche pour favoriser l'adhésion entre les couches.
Le mécanisme de durcissement réactif de la plupart des revêtements durcissables aux UV est appelé « initié par les radicaux libres ». Ce mécanisme de durcissement réactif est sensible à l'oxygène de l'air, ce qui ralentit ou inhibe la vitesse de durcissement. Ce ralentissement est souvent appelé inhibition de l’oxygène et est particulièrement important lorsqu’on essaie d’obtenir des épaisseurs de film très fines. Dans les films minces, la surface par rapport au volume total du revêtement appliqué est relativement élevée par rapport aux épaisseurs de film épais. Par conséquent, les épaisseurs de film minces sont beaucoup plus sensibles à l’inhibition de l’oxygène et durcissent très lentement. Souvent, la surface de la finition reste insuffisamment durcie et présente une sensation grasse/huileuse. Pour contrecarrer l'inhibition de l'oxygène, des gaz inertes tels que l'azote et le dioxyde de carbone peuvent être passés sur la surface pendant le durcissement pour éliminer la concentration d'oxygène, permettant ainsi un durcissement complet et rapide.
5. Dans quelle mesure un revêtement UV transparent est-il transparent ?
Les revêtements 100 % durcissables aux UV peuvent présenter une excellente clarté et rivaliseront avec les meilleurs vernis transparents de l'industrie. De plus, lorsqu’ils sont appliqués sur le bois, ils font ressortir un maximum de beauté et de profondeur de l’image. Les divers systèmes d'uréthane-acrylate aliphatique qui sont remarquablement clairs et incolores lorsqu'ils sont appliqués sur une grande variété de surfaces, y compris le bois, sont particulièrement intéressants. De plus, les revêtements polyuréthane-acrylate aliphatiques sont très stables et résistent à la décoloration avec le temps. Il est important de souligner que les revêtements peu brillants diffusent la lumière beaucoup plus que les revêtements brillants et auront donc une clarté moindre. Cependant, par rapport aux autres produits chimiques de revêtement, les revêtements 100 % durcissables aux UV sont égaux, voire supérieurs.
Les revêtements à base d'eau durcissables aux UV disponibles actuellement peuvent être formulés pour fournir une clarté, une chaleur et une réponse exceptionnelles pour rivaliser avec les meilleurs systèmes de finition conventionnels. La clarté, la brillance, la réponse du bois et d'autres propriétés fonctionnelles des revêtements durcissables aux UV disponibles sur le marché aujourd'hui sont excellentes lorsqu'elles proviennent de fabricants de qualité.
6. Existe-t-il des revêtements colorés ou pigmentés durcissables aux UV ?
Oui, les revêtements colorés ou pigmentés sont facilement disponibles dans tous les types de revêtements durcissables aux UV, mais il existe des facteurs à prendre en compte pour des résultats optimaux. Le premier et le plus important facteur est le fait que certaines couleurs interfèrent avec la capacité de l’énergie UV à se transmettre ou à pénétrer dans le revêtement durcissable aux UV appliqué. Le spectre électromagnétique est illustré dans l'image 1 et on peut voir que le spectre de la lumière visible est immédiatement adjacent au spectre UV. Le spectre est un continuum sans lignes de démarcation claires (longueurs d’onde). Ainsi, une région se fond progressivement dans une région adjacente. En ce qui concerne la région de la lumière visible, certaines affirmations scientifiques affirment qu'elle s'étend de 400 nm à 780 nm, tandis que d'autres affirment qu'elle s'étend de 350 nm à 800 nm. Pour cette discussion, il suffit de reconnaître que certaines couleurs peuvent bloquer efficacement la transmission de certaines longueurs d’onde d’UV ou de rayonnement.
Puisque l’accent est mis sur la longueur d’onde UV ou la région du rayonnement, explorons cette région plus en détail. L'image 2 montre la relation entre la longueur d'onde de la lumière visible et la couleur correspondante qui est efficace pour la bloquer. Il est également important de savoir que les colorants couvrent généralement une gamme de longueurs d'onde de telle sorte qu'un colorant rouge peut couvrir une gamme considérable de telle sorte qu'il peut être partiellement absorbé dans la région UVA. Par conséquent, les couleurs les plus préoccupantes s’étendent sur la gamme jaune – orange – rouge et ces couleurs peuvent interférer avec une guérison efficace.
Non seulement les colorants interfèrent avec le durcissement aux UV, mais ils sont également à prendre en compte lors de l'utilisation de revêtements pigmentés blancs, tels que les apprêts et les peintures de finition durcissables aux UV. Considérez le spectre d'absorbance du pigment blanc dioxyde de titane (TiO2), comme le montre l'image 3. Le TiO2 présente une très forte absorbance dans toute la région UV et pourtant, les revêtements blancs durcissables aux UV sont efficacement durcis. Comment? La réponse réside dans une formulation soignée par le développeur et le fabricant du revêtement, de concert avec l'utilisation de lampes UV appropriées pour le durcissement. Les lampes UV conventionnelles utilisées émettent de l'énergie, comme illustré dans l'image 4.
Chaque lampe illustrée est à base de mercure, mais en dopant le mercure avec un autre élément métallique, l'émission peut se déplacer vers d'autres régions de longueur d'onde. Dans le cas de revêtements blancs à base de TiO2, durcissables aux UV, l'énergie délivrée par une lampe au mercure standard sera efficacement bloquée. Certaines des longueurs d'onde les plus élevées délivrées peuvent permettre un durcissement, mais le temps requis pour un durcissement complet peut ne pas être pratique. Cependant, en dopant une lampe au mercure avec du gallium, on obtient une abondance d'énergie utile dans une région qui n'est pas efficacement bloquée par le TiO2. En utilisant une combinaison des deux types de lampes, il est possible de réaliser à la fois une polymérisation complète (en utilisant du gallium dopé) et une polymérisation de surface (en utilisant du mercure standard) (Image 5).
Enfin, les revêtements colorés ou pigmentés durcissables aux UV doivent être formulés à l'aide des photoinitiateurs optimaux afin que l'énergie UV (plage de longueurs d'onde de la lumière visible délivrée par les lampes) soit correctement utilisée pour un durcissement efficace.
D'autres questions ?
Pour toute question qui se pose, n'hésitez jamais à vous adresser au fournisseur actuel ou futur de l'entreprise en matière de revêtements, d'équipements et de systèmes de contrôle de processus. De bonnes réponses sont disponibles pour vous aider à prendre des décisions efficaces, sûres et rentables. toi
Lawrence (Larry) Van Iseghem est président-directeur général de Van Technologies, Inc. Van Technologies a plus de 30 ans d'expérience dans les revêtements durcissables aux UV, ayant débuté en tant que société de R&D mais s'est rapidement transformée en fabricant d'Application Specific Advanced Coatings™ au service des revêtements industriels. installations dans le monde entier. Les revêtements durcissables aux UV ont toujours été une priorité, aux côtés d'autres technologies de revêtement « vertes », l'accent étant mis sur des performances égales ou supérieures aux technologies conventionnelles. Van Technologies fabrique la marque de revêtements industriels GreenLight Coatings™ selon un système de gestion de la qualité certifié ISO-9001 : 2015. Pour plus d'informations, visitezwww.greenlightcoatings.com.
Heure de publication : 22 juillet 2023
