Polimeryzacja krótkofalowa UV w środowisku beztlenowym

Polimeryzacja krótkofalowa UV w środowisku beztlenowym

Do niedawna technologia ekscymerowa była zarezerwowana tylko dla płaskich elementów płytowych, ponieważ w przypadku obiektów trójwymiarowych niemożliwe było całkowite usunięcie tlenu ze strefy suszenia. Exydry-Z eliminuje to ograniczenie dzięki innowacyjnemu systemowi, który usuwa cały tlen z osi X, Y i Z 
elementu profilowanego.

Podczas, przełożonych na listopad, targów Xylexpo warto będzie odwiedzić stoisko firmy Cefla Finishing. Jednym z powodów jest bardzo innowacyjne rozwiązanie, w którym wykorzystano technologię ekscymerową pozwalającą na produkcję supermatowych elementów meblowych w warunkach przemysłowych. Zostało ono nazwane przez producenta Exydry-Z.
W praktyce linia produkcyjna, zawierająca trzy zgłoszone do opatentowania technologie, to tunel z zainstalowanymi w nim kilkoma stacjami, gdzie suszarka ekscymerowa stanowi jeden z elementów.
Pojęcie ekscymeryzacji związane jest z reakcją chemiczną polimeryzacji, przebiegającą w naniesionym na powierzchnie elementu materiale lakierniczym, która często ma miejsce w obecności katalizatora. Odbywa się to z wykorzystaniem specjalnej lampy ekscymerowej emitującej promieniowanie o długości fali wynoszącej 172 nm i działającej w środowisku bogatym w azot, dzięki czemu dochodzi do modyfikacji struktury powierzchni malowanego detalu bez uszkodzenia nośnika i bez uwalniania jakichkolwiek pozostałości. W procesie tym, na powierzchni bardzo cienkiej warstwy materiału lakierniczego o grubości od 5 do 150 mikronów, powstaje mikrostruktura, która następnie jest siatkowana za pomocą tradycyjnych systemów UV.

Efekt soft-touch oraz wysoka nieprzezroczystość powłoki
Do niedawna technologia ekscymerowa była zarezerwowana tylko dla płaskich elementów płytowych, ponieważ w przypadku obiektów trójwymiarowych niemożliwe było całkowite usunięcie tlenu ze strefy suszenia. Tak więc wykańczanie krawędzi frontów meblowych, płycin z wewnętrznymi frezowaniami i tym podobnych elementów stanowiło problem nie do pokonania. Exydry-Z eliminuje to ograniczenie dzięki innowacyjnemu systemowi, który usuwa cały tlen z osi X, Y i Z elementu profilowanego.
Dlaczego stosuje się tak skomplikowaną technologię w procesie wykańczania powierzchni? Jej opracowanie i przystosowanie do warunków produkcyjnych wymagało przecież bardzo kosztownych badań laboratoryjnych, a także wielu testów. Konieczne było także przygotowanie specjalnych materiałów lakierniczych i wspomnianych lamp. Otóż dzięki technologii ekscymerowej możliwe jest uzyskanie powierzchni „supermatowych”, o znacznie wyższej odporności chemicznej i mechanicznej.
W stosowanej powszechnie skali do mierzenia stopnia połysku powłoki lakierniczej, zawierającej się w przedziale od 0 do 100, „wychodzące” z tunelu detale mają zaledwie 5. Uzyskanie tak niskiej wartości tego parametru, z zastosowaniem wcześniejszych, starszych technologii, nie było możliwe. Dzięki niej zyskuje się także pięciokrotny wzrost odporności na ścieranie w porównaniu z tradycyjnymi systemami malarskimi oraz widoczną miękkość w dotyku.
Technologia ta jest więc odpowiedzią na zapotrzebowanie ze strony rynku, ponieważ wykończenia matowe cieszą się ostatnio dużym zainteresowaniem. Trzeba także wspomnieć, że tradycyjne sposoby ich otrzymywania sprawiały, że końcowy wynik był szczególnie wrażliwy na zadrapania i innego rodzaju uszkodzenia mechaniczne. Dodatkowo „supermatowe” powierzchnie wykazują odporność na żółknięcie oraz stwarzają wrażenie gładkich i o jednolitym trójwymiarowym efekcie. Dodatkowo, dzięki technologii polimeryzacji krótkofalowej UV w środowisku beztlenowym mają one efekt soft-touch, który zapobiega powstawaniu plam po odciskach palców, a powłoka lakiernicza osiąga wysoką nieprzezroczystość zarówno na szerokich, jak i wąskich płaszczyznach elementów. Ponadto wykorzystywane w niej materiały lakiernicze charakteryzują się doskonałą przyczepnością do podłoża, a wykończone nimi powierzchnie są w maksymalnym stopniu łatwe w czyszczeniu. Należy także wspomnieć, że zużycie azotu, za pomocą którego usuwa się z suszarki ekscymerowej tlen, jest nawet o 65 proc. niższe niż w konwencjonalnych rozwiązaniach tego typu. Pozwala to oczywiście na znaczne obniżenie
kosztów produkcji.

Mikrostruktura poddawana procesowi polimeryzacji
Ten innowacyjny i zgłoszony do opatentowania system został zaprojektowany dla profilowanych elementów płytowych o grubości do 25 mm. Umożliwia on ciągły ich przepływ przez tunel, przy zupełnym braku tlenu, co jest niezbędnym warunkiem technologii ekscymerowej. Mamy więc do czynienia z pracą w linii przelotowej, bez konieczności zatrzymywania elementów w tunelu, a w konsekwencji również całej linii.
Jej początek stanowi kartezjański robot natryskowy iBotic o dużej wydajności, zapewniający bardzo wysoką jakość wykończenia zarówno na powierzchniach czołowych, jak i krawędziach detali. Posiada on system, który kontroluje pięć osi z pełną interpolacją między nimi. Umożliwia to robotowi wykonywanie szczególnie złożonych trajektorii, typowych dla różnego rodzaju elementów trójwymiarowych. Przed „wejściem” do strefy lakierowania przesuwają się one pod diodową barierą odczytową 3D C-Vision, skanującą kształt, rozmiar i położenie elementu na transporterze w wysokiej rozdzielczości. Umożliwia to oprogramowaniu sterującemu wykreślenie najlepszych trajektorii natryskiwania.
Robot iBotic to urządzenie dwutrawersowe, co oznacza, że jest on wyposażony w dwa agregaty lakiernicze. Jeden z nich odpowiada za lakierowanie szerokich, natomiast drugi – wąskich płaszczyzn elementów. Następnie, pokryte materiałem lakierniczym, detale „przechodzą” przez tunel, w którym następuje odparowanie rozcieńczalnika. Kolejnym etapem jest wstępne żelowanie powłoki odbywające się w stacji wyposażonej w lampy UV. Idąc dalej, dochodzimy do punktu kluczowego linii, czyli suszarki ekscymerowej, gdzie przebiegają opisane wyżej procesy, tworzące w powłoce lakierniczej wymaganą mikrostrukturę. Jest ona poddawana procesowi polimeryzacji, czyli siatkowaniu struktury w ostatniej stacji z lampami UV. To w niej powłoka uzyskuje końcową twardość i wytrzymałość.
Technologia ekscymerowa pozwala także na stosowanie lakierów na bazie wody. Ale wówczas czas trwania całego procesu ulegnie wydłużeniu.

~Tomasz Bogacki