Интернет-журнал о мебельной отрасли 

Лакокрасочные материалы УФ-отверждения

Финишная отделка мебели предполагает нанесение краски или лака — ЛКМ декорирует и защищает поверхность древесины или древесной плиты. Одними из последних на мебельном производстве начали применяться лакокрасочные материалы УФ-отверждения.

В последние несколько лет говорят о перспективности УФ-окрашивания и лакирования. Причинами растущей популярности таких материалов является качество покрытия, которое они обеспечивают, скорость высыхания окрашенной продукции, возможность их применения для дерева, металла, пластика.

Производители (в первую очередь крупные) стали использовать УФ-материалы не так давно, хотя сам способ отверждения ЛКМ под воздействием лучей ультрафиолета известен уже полвека. В настоящее время наблюдается тенденция использования УФ-отверждааемых составов и средними компаниями по производству мебели. В основном отверждаемые в свете специальных ламп грунтовки, краски, эмали и лаки используются для декорирования плоских поверхностей — с применением УФ-грунтовок и верхних покрытий для объемных изделий дело обстоит сложнее ввиду наличия на них теневых участков, недоступных для лучей ультрафиолета.

Особенности ЛКМ

К числу материалов, отверждаемых под воздействием УФ-излучения, относятся ЛКМ с фотоинициатором полимеризации в составе. Именно эти вещества обеспечивают высокую скорость отвердевания краски или лака — процесс занимает от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от используемого материала и толщины нанесенного слоя. Также в состав ЛКМ включают акрилатполимеры, акрилатолигомеры, разбавитель, наполнители, пигменты, синергетик.

УФ-лучи, направленные на поверхность декорированного изделия, инициируют реакцию полимеризации. После завершения процесса покрытие получается стойким и прочным, какая бы основа ни использовалась. Скорость конвейера с использованием УФ-ламп может составлять 6-20 м/мин., производительность автоматической линии может составлять несколько тысяч квадратных метров в смену. Чем хороша высокая скорость сушки? Она обеспечивает высокую производительность, позволяет обходиться без помещений для сушки и хранения обработанных изделий — после обработки излучением плоские изделия можно штабелировать и упаковывать.

Соответственно, компании требуется меньше производственных площадей, а сроки поставки готовых изделий заказчику сокращаются. Особенно важен этот момент для крупных предприятий с поточным производством. Энергоемкость такого производства по сравнению с тепловой сушкой гораздо ниже. При этом УФ-материалы не испаряются и являются нетоксичными (в частности, водные составы) и экологичными.

Плюсом УФ-красок, грунтовок и лаков является также экономичность их использования — покрытие наносится тончайшим слоем, достаточным для обеспечения защитных свойств. Кроме того, стекший при окрашивании элементов однокомпонентный материал чаще всего может быть использован повторно.

Конечная продукция может иметь матовую или глянцевую поверхность, быть естественного цвета или тонированной. УФ-покрытие устойчиво к механическим и физическим воздействиям и остается неизменным длительное время. Плюс ко всему вне воздействия ультрафиолетового излучения УФ-отверждаемые материалы могут долго храниться.

Проблемы ЛКМ

Естественно, при использовании материалов УФ-сушки не обходится без минусов. Основной из них, останавливающий руководителей в первую очередь небольших компаний, — высокая стоимость оборудования (покрасочных машин, туннелей сушки с лампами разного типа). Правда, установки для УФ-сушки компактнее по отношению к камерам конвективной сушки и требуют меньших затрат при эксплуатации. Автоматические линии рентабельны при высоких объемах производства. Более того, в идеале комплектация оборудования подбирается индивидуально под конкретные производственные задачи, а в случае необходимости изменений процесса приходится сталкиваться со сложностями.

Сами материалы тоже подбираются для определенного процесса после проведения поставщиками УФ-красок и лаков испытаний: базовому материалу придаются требуемые характеристики путем добавления различных компонентов. Стоимость отверждаемых ультрафиолетом грунтовок и верхних покрытий выше, чем стандартных красок, эмалей и лаков. Появившиеся на рынке отечественные производители УФ-отверждаемых составов позволяют ускорить процесс подбора и тестирования материалов для конкретного производства.

Укрывистой цветной отделки с помощью УФ-технологии добиться сложнее, чем при использовании традиционных красок для мебели. Это требует нанесения нескольких слоев ЛКМ (грунта и эмали) с промежуточной сушкой при температуре 20-25º С, воздействием УФ-ламп и шлифовкой — введение пигментов замедляет процесс, поскольку они поглощают лучи ультрафиолета в той же спектральной области, что и фотоинициаторы. Поэтому требуются специальные эмали с особыми пигментами. При этом нужно знать, что не все цвета хорошо отверждаются под воздействием УФ-излучения.

Кроме того, следует учитывать, что поскольку слой ЛКМ твердеет быстро, устранить любые допущенные дефекты не представляется возможным.

Еще одна проблема связана с окрашиванием объемных деталей, где есть места, недоступные для лучей УФ-ламп. Идеальный вариант для УФ-окрашивания — плоские однотипные детали и вальцовый метод нанесения состава. Для работы с трехмерными изделиями требуется специальное оборудование (в частности, более мощные металлогалогеновые лампы с добавлением йодида галлия, имеющие расширенный спектральный диапазон излучения) и другая технология с дополнительными этапами сушки. В затененных зонах процесс сушки занимает гораздо больше времени.

Особенности нанесения

УФ-отверждаемые материалы могут наноситься различными способами, соответственно с применением разного оборудования. Для нанесения подобных покрытий, в частности, используют методы вальцевания, погружения, налива, распыления или вакуумную технологию. Технология вальцового нанесения с использованием валковых машин подходит для покрытия плоских деталей и позволяет наносить тончайший слой грунтовки, краски или лака, а значит обеспечивает очень высокую скорость УФ-сушки. Расход ЛКМ при этом минимален (10-20 г/м2). В то же время рифлеными валами можно наносить более толстые слои покрытия.

Также на производстве используют метод налива, который дает возможность нанесения за один проход двухкомпонентных ЛКМ. Время сушки и расход материала оказываются выше по сравнению с предыдущей технологией. Этот метод также подходит для плоских элементов. Подобная технология требует наличия конвективной камеры для испарения летучих веществ и установки с лампами для УФ-отверждения.

Рельефные детали можно окрашивать методом распыления. Такая технология позволяет нанести ЛКМ в том числе на кромки, при этом расход материала может варьироваться. Использование автоматических распылительных установок также требует наличия сушильного тоннеля (камер) для испарения летучих веществ и оборудования с УФ-лампами. Технология вакуумного распыления предполагает использование акриловых составов, которые сразу после нанесения подвергаются УФ-отверждению. Такой метод подходит для обработки погонажных изделий со всех сторон (при этом отделку одной или нескольких поверхностей можно исключить).

Параметры процесса необходимо контролировать, уделяя особое внимание поверхностей при прохождении УФ-камеры и полноте отверждения материала.

Для УФ-отверждения покрытий используют установки непрерывного или периодического действия. Продолжительность отверждения зависит от толщины нанесенного слоя и может составлять 1-5 мин. Укрывистость достигается при нанесении нескольких толстых слоев ЛКМ (100-150 г/м2). При этом требуется промежуточная сушка. Если для сушки тонких покрытий достаточно лампы с ртутным наполнением, то для сушки толстых слоев требуются галлиевые лампы, которые устанавливаются перед ртутными.

Разнообразие составов

В ассортименте производителей есть различные виды лакокрасочных материалов, отверждаемых посредством УФ-излучения. Наиболее популярны из них три группы грунтовок, лаков и красок: акриловые, водоразбавимые и полиэфирные.

Акриловые составы отличаются хорошей порозаполняющей способностью и подходят для покрытия высокопористых материалов. Такими ЛКМ, имеющими высокий сухой остаток (100%), можно окрашивать массив древесины, МДФ, шпонированную поверхность, паркетную доску даже светлых пород дерева, поскольку для производства таких ЛКМ используются бесцветные смолы. Акриловое покрытие отличается высокой свето- и химической стойкостью, прочностью и хорошей адгезией к разным материалам подложки. Отверждение лаков и красок на основе акрилатов и их производных происходит за считанные секунды, что обеспечивает высокую скорость работы автоматической линии. В составе акриловой смеси нет отвердителя, материал отличается высокой и стабильной во времени вязкостью. Минусом ЛКМ можно назвать их высокую цену. Контакта акриловых составов с кожей нужно избегать — они небезопасны.

В первую очередь акриловые краски и лаки предназначены для вальцовочного способа нанесения — чтобы состав подходил для нанесения распылением или лаконаливом, необходимо использовать смесь с разбавителем, что в свою очередь замедлит процесс отверждения покрытия. Материалы низкой вязкости без разбавителя могут дать не лучшее качество.

Водоразбавимые УФ-составы отличаются стабильностью и экологичностью: они безвредны даже при контакте с кожей, не содержат токсических веществ и практически не пахнут. Специфика применения таких ЛКМ состоит в том, что до УФ-облучения покрытым водоразбавимой грунтовкой или лаком изделиям необходима конвективная сушка — требуется несколько минут на полное испарение влаги из нанесенного покрытия. Для отверждения материалов на водной основе используют мощные УФ-лампы. Подобные составы обеспечивают высокое качество пигментных слоев. Эти материалы подходят для нанесения методами распыления и налива, считаются незаменимыми при создании открытопористой отделки.

Для открытопористой отделки используют в основном полиакрилатные системы и материалы с использованием ненасыщенных полиэфирных смол.

Полиэфирные ЛКМ несколько дешевле акриловых. Такие ЛКМ очень экономичны и дают покрытия с высокой твердостью, устойчивые к химическому воздействию. Полиэфирные краски и лаки отличает невысокая реактивность. Это материалы двойного отверждения с добавленным отвердителем. Минусом таких средств является многоступенчатость технологии и необходимость дополнительного оборудования. Их сушка осуществляется в несколько этапов: первоначальный обдув теплым воздухом, после которого необходима предварительная сушка в камерах с несколькими лампами низкой мощности, а затем финишное отверждение в камерах с высокомощными лампами. Нанесение полиэфиров возможно методами распыления и лаконалива, при этом состав демонстрирует достаточную укрывистость пигментных слоев. Однако ЛКМ данного типа не обладают стабильностью других видов материалов УФ-отверждения.

Первоначальные вложения в оборудование и материалы для УФ-отверждения для производителя достаточно высоки, но качество покрытия, скорость сушки, которое обеспечивают эти составы, и экономичность отделки нередко перевешивают недостатки.

Метод отверждения ЛКМ с помощью УФ-излучения получил развитие в 1960-х гг. Он основан на способности УФ-лучей инициировать реакцию полимеризации олигомеров уже при комнатной температуре.

Лаки УФ-сушки, в частности, акриловые, отверждаются буквально за несколько секунд. Это позволяет штабелировать окрашенные изделия практически сразу после удаления источника УФ-излучения.

Для отверждения пигментных слоев в УФ-туннели в дополнение к обычным ртутным лампам добавляют металлогалогеновые (галлиевые). Длина волны их излучения приходится на диапазон минимального поглощения света красителями. Галлиевые лампы в УФ-камере устанавливают перед ртутными.

Плюсы и минусы технологии УФ-отверждения

Плюсы

  • Быстрота отверждения (от нескольких секунд до нескольких минут);
  • высокая производительность автоматических линий; — минимум места для сушки изделий;
  • меньшая энергоемкость по сравнению с тепловой сушкой;
  • возможность повторного использования стекшего однокомпонентного ЛКМ;
  • возможность получения слоя минимальной толщины;
  • повышенная физическая и химическая стойкость покрытий;
  • относительная безвредность материалов на производстве.

Минусы

  • Достижение рентабельности полных автоматических линий при высоких объемах производства;
  • высокая стоимость ЛКМ;
  • необходимость дополнительных этапов сушки при отделки объемных поверхностей;
  • сложность выполнения укрывистой цветной отделки.
Другие материалы в этой категории: « Брак при облицовке плит Торцовочная пила »

Дополнительная информация

  • Автор: Наталья Городкова, журнал «Фабрика Мебели»

Специализированное издание «Фабрика мебели» – полноценный справочник и доступная площадка для профессиональных дискуссий о развитии мебельной отрасли.

Редакция

Москва, Большой Саввинский переулок, д.9, стр.3

E-mail: info@derewo.ru
Тел: +7 (499) 707-74-10

Top