Verfahren und Vorteile von UV-härtenden Pulvern
MDF lässt sich leicht verarbeiten und hat eine homogene und gleichmäßige Oberfläche. Naturholz kann auch pulverbeschichtet werden, aber die Oberfläche kann ungleichmäßig sein. Probleme mit Ausgasungen und Nadellöchern können aufgrund von Veränderungen des Harz- und Feuchtigkeitsgehalts von Naturholz auftreten
Dichte, Faser-, Harz- und Feuchtigkeitsgehalt von natürlichem Holz variieren je nach Holzart und hängen auch davon ab, wo es gewachsen ist, und selbst wenn die Baumart dieselbe ist, ist jeder Baum anders.
Da bei der Pulverbeschichtung Wärme zum Schmelzen des Pulvers eingesetzt wird, kann es selbst bei niedrigeren Temperaturen und kurzen Einwirkzeiten zu unkontrollierbaren Reaktionen im Naturholz kommen. Dies macht das Erreichen einer gleichmäßigen Oberfläche besonders problematisch, wenn Pulverbeschichtungen auf Naturholz aufgetragen werden. Die UV-gehärtete Pulverbeschichtung von MDF ergibt eine gleichmäßigere, optisch ansprechende Oberfläche.
UV-härtbare Pulverlacke werden durch die Kombination von Harzen, Pigmenten, Hochleistungsadditiven und Fotoinitiatoren hergestellt. Fotoinitiatoren sind Schlüsselkomponenten, die hochintensives UV-Licht absorbieren und freie Radikale erzeugen und aktivieren, um die Beschichtung zu vernetzen. Bei der Aushärtung handelt es sich um die Vernetzung der gesamten Beschichtung auf molekularer Ebene und um eine sofortige Aushärtung. "Sobald der Fotoinitiator dem UV-Licht ausgesetzt wird, erfolgt die Vernetzung und die Beschichtung härtet sofort aus", so Lonchak.
Additive verbessern die Beschichtungsoberfläche, indem sie bestimmte Eigenschaften wie Kratz- und Abriebfestigkeit, Glanz und Textur verbessern oder anpassen. Pigmente sorgen für Farbe und Deckkraft.
UV-gehärtete Pulverlacke werden auf die gleiche Art und Weise wie duroplastische Pulverlacke hergestellt, wobei die gleichen Anlagen verwendet werden: Mischen, Extrudieren, Kühlen, Schneiden, Mahlen, Sortieren, Sieben und Verpacken.
Um einen guten Aushärtungseffekt zu erzielen, müssen Art und Menge des Fotoinitiators auf die UV-Lichtquelle abgestimmt werden, einschließlich der geeigneten Kombination aus UV-Energiedosis, Intensität und Wellenlänge.
Für die UV-Härtung von Pulverbeschichtungen gibt es verschiedene Arten von Quecksilberdampf-Mitteldruck-UV-Lampen. Quecksilberdampflampen ("H"-Lampen) liefern kurzwellige UV-Energie (220-320 nm) und sind für Lack- und Klarlackanwendungen geeignet. Eisen-dotierte Quecksilberlampen ("D"-Lampen) liefern Energie bei einigen längeren Wellenlängen (320-400 nm), um die Aushärtung von Systemen mit geringem Pigmentgehalt zu unterstützen. Gallium-dotierte Quecksilberlampen ("V"-Lampen) haben eine starke Energieabgabe bei langen Wellenlängen (405-440 nm) und sind die Arbeitspferde für die Aushärtung von hochpigmentierten Systemen. Die langwellige Energie durchdringt auch dickere Beschichtungen und UV-gehärtete Pulverlacke von pigmentierten Systemen.
MDF-Ausgangswerkstücke werden bei der Pulverbeschichtung UV-gehärtet
Der Prozessablauf für UV-härtende Pulverbeschichtungen ist schnell. "Es ist ein 20-minütiger, einstufiger Prozess, der ein MDF-Rohteil in ein fertiges Teil verwandelt, das dann verpackt und versandt werden kann", erklärt Loncic.
Zunächst wird das Werkstück in die Fertigungsstraße gehängt, und die beim Prozess verbleibenden Staubpartikel werden durch Einblasen von Druckluft entfernt. Ein Schleifen der Oberfläche ist vor der Pulverbeschichtung in der Regel nicht mehr erforderlich. Anschließend kommt das MDF-Werkstück für eine Minute in einen auf niedrige Temperaturen vorgeheizten Ofen. "Dadurch wird die Platte vor dem Lackieren entlüftet und die Feuchtigkeit aus der MDF an die Oberfläche gebracht, wodurch die Platte leitfähig wird und die Pulverbeschichtung hält", fügt Loncic hinzu.
Dann wird der UV-härtbare Pulverlack elektrostatisch mit einem automatischen Sprühpistolensystem aufgetragen. Anschließend wird das Pulver in einem Niedrigtemperaturofen für eine Minute länger geschmolzen oder geliert. Nach dem Schmelzen erstarrt das Werkstück sofort unter UV-Licht. In weniger als 20 Minuten ist das Werkstück fertig bearbeitet und bereit, verpackt und an den Kunden versandt zu werden.
UV-härtende Pulverlacke wurden vor mehr als 20 Jahren als Alternative zu wärmegehärteten Pulverlacken entwickelt. Die thermische Aushärtung erfordert hohe Temperaturen (etwa 400°F/204°C) und dauert 10-30 Minuten oder länger. Die Verarbeitungszeit ist länger, und vor der Verarbeitung im nächsten Schritt ist eine zusätzliche Abkühlungszeit erforderlich.
Wie Lonchak betont, liegen die Hauptvorteile der UV-Härtung gegenüber der thermischen Härtung in den Bereichen Zeit und Temperatur. Der elektrostatische Pulverbeschichtungsprozess für UV-härtende Pulverlacke und thermisch gehärtete Pulverlacke ist genau derselbe, jedoch sind die Schmelz-/Fließ- und Aushärtungsprozesse wichtige unterschiedliche Merkmale, die beide funktionell voneinander unterscheiden.
Der UV-Härtungsprozess erfolgt sofort. Es ist nur eine kurze Aufwärmphase von einer Minute bei 220-240°F (104-116°C) erforderlich, um den Pulverlack vor der UV-Härtung zu schmelzen/zu ebnen. Dies hat den Vorteil, dass die Prozesszeit erheblich verkürzt und die Gesamttemperatur gesenkt wird, was den UV-härtbaren Pulverbeschichtungsprozess für die MDF-Herstellung sehr wichtig macht. "Zu große Hitze und zu lange Einwirkzeiten können zu Rissen und anderen Defekten in der Platte führen", so Lonczak.
Pulverbeschichtungen stellen einige Herausforderungen dar, aber DVUV hat die Maßnahmen und Mittel, um sie zu bewältigen, beherrscht. Schwankungen in der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur können den Erfolg eines Prozesses beeinträchtigen, was jedoch durch die Prozesssteuerung in einer temperaturgeregelten Fabrik leicht zu bewältigen ist. Ein Befeuchter sorgt dafür, dass die MDF-Platte vor der Pulverbeschichtung den richtigen Feuchtigkeitsgehalt aufweist.
Die DVUV-Parametereinstellung und -Prüfung beim ersten Durchlauf gewährleistet außerdem die Herstellung stabiler und konsistenter Produkte. Die Arbeitsweise von DVUV wird für jede Verbindung entsprechend den Anforderungen des Kunden an die Parameter des Werkstücks angepasst. "Liniengeschwindigkeit, Pistolenabstand und Prozesstemperatur sind bei jedem Projekt, das wir durchführen, anders und werden korrigiert", fasst Loncic zusammen.
Neben der Qualitätskontrolle während des Produktionslaufs führt das Produktionsteam gleichzeitig auch die Inbetriebnahme durch. Qualitätskontrolle der fertigen Werkstücke, einschließlich einer Reihe von zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfungen:
Visuelle Prüfung von Werkstückoberflächen im Vergleich zu Normteilen
Prüfung mit dem Drehmoment-Dickenmesser (Messung der Beschichtungsdicke)
Glosse lesen
MEK-Lösungsmittelbeständigkeitstest
"Unsere Produktionsteams verfügen auch über vorbeugende Wartung, Rückverfolgbarkeitsanalysen und Pläne für Korrekturmaßnahmen, wenn Qualitäts- oder Verarbeitungsprobleme auftreten.
Die Zukunft für die pulverbeschichteten MDF von DVUV ist rosig. Regierungen und Aufsichtsbehörden schränken die Verwendung von Flüssiglacken auf Lösungsmittelbasis ein oder verbieten sie.
Flüssiglacke auf Wasserbasis lassen sich nur schwer auf MDF anwenden, weshalb UV-härtbare Pulverlacke eine ideale Verarbeitungslösung für MDF darstellen.
UV-härtende Pulverlacke sind lösungsmittelfrei, ungiftig und enthalten keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) oder schädliche Luftschadstoffe. Für die Produktion ist keine Sondergenehmigung erforderlich.