Processus et avantages des poudres à séchage UV

Réponse rapide : Le choix du photoinitiateur est généralement dicté par la compatibilité avec la lampe, la profondeur de durcissement, le jaunissement et la performance finale du film sur le substrat réel. Le meilleur package est rarement le grade unique le moins cher.

Le MDF est facile à traiter et présente une surface homogène. Le bois naturel peut également être recouvert d'un revêtement en poudre, mais la finition peut être inégale. Des problèmes de dégazage et de trous d'épingle peuvent survenir en raison des changements dans la teneur en résine et en humidité du bois naturel.

La densité, les fibres, la résine et le taux d'humidité du bois naturel varient selon le type de bois, en plus de l'effet de l'endroit où il est cultivé, et même si l'espèce d'arbre est la même, chaque arbre est différent.

Étant donné que le processus de revêtement en poudre utilise la chaleur pour faire fondre la poudre, même à des températures plus basses et pour des temps d'exposition courts, la chaleur peut provoquer des réactions incontrôlables dans le bois naturel. Il est donc particulièrement difficile d'obtenir une surface uniforme lorsque des revêtements en poudre sont appliqués sur du bois naturel. Le revêtement en poudre durci aux UV du MDF produit une surface plus homogène et plus agréable à l'œil.

UV-curable powder coatings are produced by combining resins, pigments, high performance additives and photoinitiators. Photoinitiators such as Photoinitiateur TMO et Photoinitiator TPO-L are key components because they absorb high-intensity UV light and generate and activate free radicals to crosslink the coating. Curing is the cross-linking of the entire coating at the molecular level and is an instantaneous curing stage. “As soon as the photoinitiator is exposed to UV light, crosslinking occurs and the coating cures immediately,” said Lonchak.

Les additifs améliorent la surface du revêtement en améliorant ou en ajustant des propriétés spécifiques - résistance aux rayures ou aux marques, brillance et texture. Les pigments créent la couleur et l'opacité.

Les revêtements en poudre durcis aux UV sont produits de la même manière que les revêtements en poudre thermodurcissables, en utilisant le même type d'équipement - les processus comprennent le mélange, l'extrusion, le refroidissement, le tranchage, le broyage, le calibrage, le tamisage et l'emballage.

Pour obtenir un bon effet de durcissement, il est nécessaire de faire correspondre le type et la quantité de photo-initiateur avec la source de lumière UV, y compris la combinaison appropriée de la dose d'énergie UV, de l'intensité et de la longueur d'onde.

Il existe plusieurs types de lampes UV à vapeur de mercure à moyenne pression pour le séchage UV des revêtements en poudre. Les lampes à mercure (lampes "H") fournissent une énergie UV à courte longueur d'onde (220-320 nm) et conviennent aux applications de vernis et de couches transparentes. Les lampes au mercure dopées au fer (lampes "D") fournissent de l'énergie à des longueurs d'onde plus importantes (320-400 nm) pour faciliter le durcissement des systèmes à faible teneur en pigments. Les lampes à mercure dopées au gallium (ampoules "V") ont une forte production d'énergie aux grandes longueurs d'onde (405-440 nm) et sont des dispositifs de durcissement essentiels pour les systèmes à haute teneur en pigments. L'énergie des grandes longueurs d'onde pénètre les revêtements plus épais ainsi que les revêtements en poudre polymérisés aux UV des systèmes pigmentés.

Les pièces initiales en MDF sont durcies aux UV pendant le revêtement par poudre.

Le processus des revêtements en poudre durcissant aux UV est rapide. "Il s'agit d'un processus de 20 minutes, en une seule étape, qui transforme une pièce initiale en MDF en une pièce finie, prête à être emballée et expédiée", explique M. Loncic.

Tout d'abord, la pièce est suspendue à la ligne de production et les particules de poussière restant dans le processus sont éliminées par pulvérisation d'air comprimé. Le ponçage de la surface n'est généralement plus nécessaire avant le revêtement par poudre. Ensuite, la pièce en MDF est placée dans un four préchauffé à basse température pendant une minute. "Cela permet d'aérer la feuille avant de la peindre et d'amener l'humidité du MDF à la surface, ce qui rend la feuille conductrice pour retenir la peinture en poudre", ajoute M. Loncic.

Le revêtement en poudre durcissant aux UV est ensuite appliqué par voie électrostatique à l'aide d'un système de pistolet automatique. La poudre est ensuite fondue ou gélifiée dans un four à basse température pendant une minute supplémentaire. Une fois fondue, la pièce se solidifie immédiatement sous la lumière UV. En moins de 20 minutes, la pièce est complètement usinée et prête à être emballée et expédiée au client.

Les revêtements en poudre durcissant aux UV ont été mis au point il y a plus de 20 ans pour remplacer les revêtements en poudre durcissant à la chaleur. Le durcissement thermique nécessite des températures élevées (environ 400°F/204°C) et prend 10 à 30 minutes ou plus. Le temps de traitement est plus long et un temps de refroidissement supplémentaire est nécessaire avant de passer à l'étape suivante.

Comme le souligne Lonchak, les principaux avantages du séchage UV par rapport au séchage thermique se situent au niveau du temps et de la température. Le procédé de poudrage électrostatique pour les revêtements en poudre à séchage UV et les revêtements en poudre à séchage thermique est exactement le même, mais les processus de fusion/écoulement et de durcissement sont des caractéristiques importantes qui différencient les deux sur le plan fonctionnel.

Le processus de séchage UV est instantané. Il suffit d'un bref réchauffement d'une minute à 220-240°F (104-116°C) pour faire fondre/niveler le revêtement en poudre avant le durcissement aux UV. Cela présente l'avantage de raccourcir considérablement la durée du processus et d'abaisser la température globale, ce qui rend le processus de revêtement en poudre durcissant aux UV très important pour la fabrication des panneaux MDF. "Une chaleur et un temps d'exposition excessifs peuvent entraîner des fissures et d'autres défauts dans la feuille", note M. Lonczak.

Les revêtements en poudre posent certains défis, mais DVUV maîtrise les mesures et les moyens pour les surmonter. Les variations d'humidité et de température peuvent affecter le succès d'un processus, mais il est facile d'y remédier en opérant un contrôle du processus dans une usine à température régulée. Un humidificateur veille à ce que le panneau MDF conserve un niveau d'humidité correct avant le revêtement par poudre.

Le paramétrage et le test de DVUV lors du premier passage garantissent également la production de produits stables et cohérents. Le fonctionnement de DVUV pour chaque lien est personnalisé en fonction des paramètres requis par le client pour la pièce à usiner. "La vitesse de la ligne, la distance entre les pistolets et la température du processus sont différentes et corrigées pour chaque projet que nous menons", conclut M. Loncic.

Outre le contrôle de la qualité en cours de production, l'équipe de production met également en place des étapes de mise en service. Contrôle de la qualité des pièces finies, y compris une série de tests destructifs et non destructifs :

Contrôle visuel des surfaces des pièces par rapport aux pièces standard

Essai de jauge d'épaisseur de couple (mesure de l'épaisseur du revêtement)

lecture du glossaire

Essai de résistance aux solvants MEK

"Nos équipes de production disposent également de plans de maintenance préventive, d'analyse de la traçabilité et d'actions correctives en cas de problèmes de qualité ou d'exécution.

L'avenir est prometteur pour les panneaux MDF revêtus de poudre de DVUV. Les gouvernements et les organismes de réglementation limitent ou éliminent l'utilisation de peintures liquides à base de solvants.

Les vernis liquides en phase aqueuse sont difficiles à utiliser sur le MDF, ce qui fait des vernis en poudre durcissant aux UV une solution de traitement idéale pour le MDF.

Les revêtements en poudre durcissant aux UV sont sans solvant, non toxiques et ne contiennent pas de composés organiques volatils (COV) ni de polluants atmosphériques nocifs. Les opérations de production ne nécessitent pas d'autorisation spéciale.

 

Un itinéraire de sélection pratique pour les projets liés aux photoinitiateurs

Lorsque les acheteurs techniques ou les formulateurs évaluent des photoinitiateurs, le cadre de décision le plus utile concerne généralement la qualité de la polymérisation associée à l'adéquation à l'application : quel paquet polymérise de manière fiable, maintient une apparence acceptable et fonctionne toujours sous la lampe, l'épaisseur du film et les conditions du substrat du processus réel.

• Associez d'abord le paquet à la lampe : Les lampes à mercure, les LED UV et les systèmes de lumière visible peuvent classer de la même manière des photoinitiateurs très différents.
• Vérifier la polymérisation en profondeur et la polymérisation de surface séparément : un film sec en apparence peut être faible en dessous.
• Équilibrer le jaunissement avec la réactivité : La voie de polymérisation profonde la plus forte n'est pas toujours le meilleur choix commercial si la couleur ou le risque de migration deviennent inacceptables.
• Utilisez la formule finale comme référence : La charge de pigment, le paquet de monomère et l'épaisseur du film peuvent tous modifier le classement apparent du même initiateur.

Références de produits recommandées

• CHLUMINIT TPO-L: Une référence solide à faible jaunissement pour les systèmes UV orientés LED.
• CHLUMINIT 819: Utile lorsqu'une formulation nécessite une absorption plus forte et un soutien à une cure plus profonde.
• CHLUMINIT 184: A classic free-radical benchmark for fast surface cure in many UV systems.
• CHLUMINIT TMO: Un point de comparaison précieux lorsque des discussions sur le jaunissement inférieur ou le remplacement du TPO sont importantes.

FAQ pour les acheteurs et les formulateurs

Pourquoi les mélanges de photoinitiateurs sont-ils si courants ?
Parce qu'un produit peut contrôler le jaunissement ou bien s'adapter à la lampe, tandis qu'un autre améliore la profondeur de durcissement ou les performances en vitesse de ligne, l'ensemble complet est souvent plus performant que n'importe quel grade individuel.

Une polymérisation incomplète doit-elle toujours être résolue en ajoutant plus d'initiateur ?
Pas automatiquement. La limitation réelle peut être la lampe, l'épaisseur du film, la teinte du pigment, ou le reste du système réactif plutôt qu'un simple sous-dosage.