Отверждение покрытий под действием УФ излучения
Способ отверждения покрытий УФ излучением («УФ-сушка») в настоящее время считается одним из наиболее перспективных. Достоинства способа: относительно высокая производительность, малые затраты энергии, несложность оборудования. Однако, отверждение под действием УФ излучения применимо к ограниченному числу лакокрасочных материалов: лакам, эмалям, шпатлевкам на основе ненасыщенных полиэфиров и полиакрилатов. Покрытия получают на древесине, картоне, бумаге, нередко на металлах и других материалах. Принцип отверждения основан на способности УФ-лучей инициировать реакцию полимеризации олигомерных материалов. Энергия УФ излучения - 3-12 эВ. Это в 2-4 раза выше энергии лучей видимого света, что позволяет проводить отверждение покрытий с удовлетворительной скоростью при нормальной температуре.
Процесс отверждения эффективно протекает при введении в лакокрасочные материалы фотоинициаторов полимеризации. Для полиэфирных пленкообразователей ими служат бензофенон и его производные, простые эфиры, ацетофенон, бензальдегид. Оптимальная дозировка фотоинициаторов в зависимости от их активности и толщины наносимого слоя лакокрасочного материала составляет от 0,2 до 1,0%.
Отверждение полиэфирных покрытий ускоряется присутствием окислительно-восстановительной системы, состоящей, например, из алифатического амина (триэтиламин, триэтаноламин) и пероксида (бензоилпероксид и др.). Однако в этом случае резко (до 6-8 ч) сокращается жизнеспособность композиций.
С максимальной скоростью формируются непигментированные покрытия; введение пигментов замедляет процесс. Это связано с тем, что большинство широко применяемых неорганических и органических пигментов поглощает УФ-лучи в той же спектральной области (200-400 нм), что и фотоинициаторы. Их коэффициент отражения К<10%. Только при применении специальных пигментов (метатитанат магния, оксиды циркония, ванадия, сурьмы, сульфид и селенид кадмия) с К>30% были разработаны эмали (специальные) фотохимического отверждения.
Фотоинициирование полимеризации, учитывая области максимальной адсорбции УФ-излучения, происходит в диапазоне длин волн до 700 нм. Соответственно этому выбирают источники УФ-излучения: ртутные, люминесцентные и ксеноновые лампы и кварцевые излучатели. Предпочтительны источники с высокой эмиссией в диапазоне длин волн 300-400 нм и максимумом излучения в области 360-370 нм. Полиэфирные лаки в большинстве случаев отверждают излучением от ламп двух типов: люминесцентных низкого давления и ртутных высокого давления.
Перспективным источником УФ-излучения является излучение плазмы аргона, образующейся при дуговом разряде. Такие излучатели способны создавать поток излучения с поверхностной плотностью до 75 кВт/м2 (для ртутных ламп она примерно равна 12 кВт/м2).
Отверждение покрытий при УФ-излучении проводят на установках непрерывного и периодического действия. Например, при поточной отделке щитовой мебели. В типовом варианте установка непрерывного действия включает: камеру отверждения с ртутными УФ-лампами и рефлекторами (применяются лампы низкого ЛЭР-30, ЛЭР-40 и высокого ДРТ-10 000, ДПТ-12 000 давления), охладитель (предусматривается изделий или ламп холодным воздухом), напольный конвейер, систему вентиляции.
Отверждают лаки, эмали и шпатлевки. Продолжительности отверждения лаков (ПЭ-2106) 1-2 мин, эмалей и шпатлевок при толщине слоя до 150 мкм 2-5 мин. Более тонкие покрытия отверждаются быстрее. В промышленности отверждение покрытий проводят при скоростях конвейера - 10-50 м/мин. Эксплуатационные расходы на установках УФ-сушки в 1,5-2,0 раза меньше, чем на установках терморадиационного отверждения.
