Processo e vantaggi delle polveri polimerizzanti UV
L'MDF è facile da lavorare e ha una superficie omogenea e omogeneizzabile. Anche il legno naturale può essere verniciato a polvere, ma la finitura può risultare irregolare. Possono verificarsi problemi di degassamento e fori di spillo a causa delle variazioni della resina e del contenuto di umidità nel legno naturale.
La densità, la fibra, la resina e il contenuto di umidità del legno naturale variano a seconda del tipo di legno, oltre all'effetto del luogo di coltivazione, e anche se la specie arborea è la stessa, ogni albero è diverso.
Poiché il processo di verniciatura in polvere utilizza il calore per fondere la polvere, anche a temperature più basse e per brevi tempi di esposizione, il calore può causare reazioni incontrollabili nel legno naturale. Ciò rende particolarmente problematico ottenere una superficie uniforme quando le vernici in polvere vengono applicate al legno naturale. La verniciatura a polvere UV dell'MDF produce una superficie più uniforme e gradevole alla vista.
I rivestimenti in polvere polimerizzabili con i raggi UV sono prodotti combinando resine, pigmenti, additivi ad alte prestazioni e fotoiniziatori. I fotoiniziatori sono componenti chiave, assorbono la luce UV ad alta intensità e generano e attivano i radicali liberi per reticolare il rivestimento. L'indurimento è la reticolazione dell'intero rivestimento a livello molecolare ed è una fase di indurimento istantaneo. "Non appena il fotoiniziatore viene esposto alla luce UV, si verifica la reticolazione e il rivestimento polimerizza immediatamente", ha dichiarato Lonchak.
Gli additivi migliorano la superficie del rivestimento migliorando o regolando proprietà specifiche: resistenza ai graffi o alle macchie, lucentezza e consistenza. I pigmenti creano colore e opacità.
I rivestimenti in polvere a polimerizzazione UV sono prodotti allo stesso modo dei rivestimenti in polvere termoindurenti, utilizzando lo stesso tipo di attrezzature - i processi includono la miscelazione, l'estrusione, il raffreddamento, l'affettatura, la macinazione, la classificazione, la setacciatura e l'imballaggio.
Per ottenere un buon effetto di polimerizzazione, è necessario abbinare il tipo e la quantità di fotoiniziatore alla sorgente di luce UV, compresa la combinazione appropriata di dose di energia UV, intensità e lunghezza d'onda.
Esistono diversi tipi di lampade UV a vapori di mercurio a media pressione per l'indurimento UV delle vernici in polvere. Le lampade al mercurio (lampade "H") forniscono energia UV a lunghezza d'onda corta (220-320 nm) e sono adatte per applicazioni di vernici e trasparenti. Le lampade al mercurio drogate con ferro (lampade "D") forniscono energia a lunghezze d'onda maggiori (320-400 nm) per favorire l'indurimento di sistemi a basso contenuto di pigmenti. Le lampade al mercurio drogate al gallio (lampade "V") hanno una forte emissione di energia a lunghezze d'onda elevate (405-440 nm) e sono dispositivi di polimerizzazione di riferimento per i sistemi ad alto contenuto di pigmenti. L'energia a lunga lunghezza d'onda penetra nei rivestimenti più spessi e nei rivestimenti in polvere polimerizzati con raggi UV dei sistemi pigmentati.
I pezzi iniziali in MDF vengono polimerizzati con i raggi UV durante la verniciatura a polvere.
Il flusso di processo per le vernici in polvere a polimerizzazione UV è rapido. "È un processo di 20 minuti, in un'unica fase, che trasforma un pezzo iniziale in MDF in un pezzo finito, pronto per essere imballato e spedito", spiega Loncic.
In primo luogo, il pezzo viene appeso alla linea di produzione e le particelle di polvere rimaste nel processo vengono rimosse spruzzando aria compressa. In genere, la levigatura della superficie non è più necessaria prima della verniciatura a polvere. Successivamente, il pezzo in MDF viene messo in un forno preriscaldato a bassa temperatura per un minuto. "In questo modo la lastra viene ventilata prima della verniciatura e l'umidità dell'MDF arriva in superficie, rendendo la lastra conduttiva per trattenere la vernice in polvere", aggiunge Loncic.
Quindi, il rivestimento in polvere polimerizzabile con i raggi UV viene applicato elettrostaticamente con un sistema automatico di pistole a spruzzo. La polvere viene quindi fusa o gelificata in un forno a bassa temperatura per un minuto in più. Una volta fusa, il pezzo si solidifica immediatamente sotto la luce UV. In meno di 20 minuti, il pezzo è completamente lavorato e pronto per essere imballato e spedito al cliente.
Le vernici in polvere a polimerizzazione UV sono state sviluppate più di 20 anni fa come alternativa alle vernici in polvere a polimerizzazione termica. L'indurimento termico richiede temperature elevate (circa 400°F/204°C) e richiede 10-30 minuti o più per essere completato. I tempi di lavorazione sono più lunghi ed è necessario un ulteriore tempo di raffreddamento prima della lavorazione nella fase successiva.
Come sottolinea Lonchak, i principali vantaggi della polimerizzazione UV rispetto a quella termica sono in termini di tempo e temperatura. Il processo di verniciatura elettrostatica delle vernici in polvere a polimerizzazione UV e a polimerizzazione termica è esattamente lo stesso, ma i processi di fusione/flusso e di polimerizzazione sono caratteristiche importanti che li differenziano funzionalmente.
Il processo di polimerizzazione UV è istantaneo. Richiede solo un breve riscaldamento di un minuto a 220-240°F (104-116°C) per fondere/livellare la vernice in polvere prima della polimerizzazione UV. Questo ha il vantaggio di ridurre significativamente il tempo di processo e la temperatura complessiva, rendendo il processo di verniciatura a polvere polimerizzabile con i raggi UV molto importante nella produzione di MDF. "Un calore e un tempo di esposizione eccessivi possono causare crepe e altri difetti nella lastra", ha osservato Lonczak.
Le vernici in polvere pongono alcune sfide, ma DVUV ha imparato a conoscere le misure e i mezzi per superarle. Le variazioni di umidità e temperatura possono influenzare il successo di un processo, ma questo problema è facilmente risolvibile con il controllo del processo in uno stabilimento a temperatura controllata. Un umidificatore assicura che il pannello MDF mantenga il giusto livello di umidità prima della verniciatura a polvere.
L'impostazione dei parametri e il collaudo di DVUV al primo passaggio garantiscono inoltre la produzione di prodotti stabili e costanti. Il funzionamento di ogni collegamento da parte di DVUV è personalizzato in base ai parametri richiesti dal cliente per il pezzo da lavorare. "La velocità della linea, la distanza della pistola e la temperatura del processo sono diverse e corrette per ogni progetto che eseguiamo", conclude Loncic.
Oltre ai controlli in corso d'opera per garantire la qualità, il team di produzione ha predisposto contemporaneamente anche le fasi di messa in servizio. Il controllo di qualità dei pezzi finiti comprende una serie di test distruttivi e non distruttivi:
Ispezione visiva delle superfici dei pezzi rispetto ai pezzi standard
Test dello spessimetro a coppia (misurare lo spessore del rivestimento)
lettura lucida
Test di resistenza ai solventi MEK
"I nostri team di produzione dispongono anche di manutenzione preventiva, analisi di tracciabilità e piani di azione correttiva quando si presentano problemi di qualità o di lavorazione".
Il futuro è luminoso per l'MDF verniciato a polvere di DVUV. I governi e le autorità di regolamentazione stanno limitando o eliminando l'uso di vernici liquide a base di solventi.
Le vernici liquide a base d'acqua sono difficili da usare sull'MDF, per cui le vernici in polvere polimerizzabili con i raggi UV rappresentano una soluzione di lavorazione ideale per l'MDF.
Le vernici in polvere a polimerizzazione UV sono prive di solventi, non tossiche e non contengono composti organici volatili (VOC) o inquinanti atmosferici nocivi. Le operazioni di produzione non richiedono autorizzazioni speciali.