خلال العقود القليلة الماضية، كان الهدف هو تقليل كمية المذيبات المنبعثة في الغلاف الجوي. تُسمى هذه المركبات العضوية المتطايرة (VOCs)، وهي تشمل جميع المذيبات التي نستخدمها باستثناء الأسيتون، الذي يتميز بتفاعل كيميائي ضوئي منخفض جدًا، وقد تم إعفاؤه من قائمة مذيبات المركبات العضوية المتطايرة.
ولكن ماذا لو كان بوسعنا التخلص من المذيبات تمامًا والحصول على نتائج وقائية وزخرفية جيدة بأقل جهد؟
سيكون ذلك رائعًا، ويمكننا ذلك. تُسمى التقنية التي تُمكّن من ذلك المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. وهي مستخدمة منذ سبعينيات القرن الماضي على جميع أنواع المواد، بما في ذلك المعادن والبلاستيك والزجاج والورق، وبشكل متزايد على الخشب.
تجف الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية في نطاق النانومتر عند الحد الأدنى أو أقل بقليل من الضوء المرئي. تشمل مزاياها تقليلًا كبيرًا أو إزالةً تامة للمركبات العضوية المتطايرة، وتقليل النفايات، ومساحة أرضية أقل، وسهولة المناولة والتكديس (ما يعني الاستغناء عن رفوف التجفيف)، وانخفاض تكاليف العمالة، وتسريع معدلات الإنتاج.
من أهم عيوبها التكلفة الأولية المرتفعة للمعدات وصعوبة إتمام أجسام ثلاثية الأبعاد معقدة. لذا، يقتصر العمل في مجال المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية عادةً على الورش الكبيرة التي تُنتج أجسامًا مسطحة نسبيًا، مثل الأبواب والألواح والأرضيات والزخارف والأجزاء الجاهزة للتجميع.
أسهل طريقة لفهم التشطيبات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية هي مقارنتها بالتشطيبات المحفزة الشائعة التي قد تكون على دراية بها. وكما هو الحال مع التشطيبات المحفزة، تحتوي التشطيبات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية على راتنج لتحقيق البناء، ومذيب أو بديل للتخفيف، ومحفز لبدء عملية الترابط والتصلب، وبعض الإضافات مثل عوامل التسطيح لإضفاء خصائص خاصة.
يتم استخدام عدد من الراتنجات الأولية، بما في ذلك مشتقات الإيبوكسي واليوريثان والأكريليك والبوليستر.
في جميع الحالات، تتصلب هذه الراتنجات بشدة، وهي مقاومة للمذيبات والخدوش، تمامًا مثل الورنيش المُحفَّز (التحويلي). هذا يُصعِّب إجراء إصلاحات غير مرئية في حال تلف الغشاء المُعالج.
يمكن أن تكون التشطيبات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية مواد صلبة بنسبة 100% في صورة سائلة. أي أن سُمك المادة المترسبة على الخشب يساوي سُمك الطبقة المعالجة. لا يوجد ما يتبخر. لكن الراتنج الأساسي سميك جدًا، مما يُصعّب تطبيقه. لذلك، يُضيف المُصنّعون جزيئات تفاعلية أصغر لتقليل اللزوجة. على عكس المذيبات التي تتبخر، تتشابك هذه الجزيئات المضافة مع جزيئات الراتنج الأكبر لتشكيل الغشاء.
يمكن أيضًا إضافة المذيبات أو الماء كمخففات عند الرغبة في بناء طبقة رقيقة، على سبيل المثال، لطبقة مانعة للتسرب. ولكن لا تُستخدم عادةً لجعل الطبقة النهائية قابلة للرش. عند إضافة المذيبات أو الماء، يجب تركها، أو تسخينها (في الفرن)، لتتبخر قبل بدء المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.
المحفز
بخلاف الورنيش المُحفَّز، الذي يبدأ بالتصلب عند إضافة المُحفِّز، فإن المُحفِّز في الطبقة النهائية المُعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، والذي يُسمى "المُحفِّز الضوئي"، لا يُحدِث أيَّ تأثير إلا بعد تعرُّضه لطاقة الأشعة فوق البنفسجية. عندها، يبدأ تفاعلٌ متسلسلٌ سريعٌ يربط جميع جزيئات الطلاء معًا لتكوين الغشاء.
هذه العملية هي ما يجعل التشطيبات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية فريدة من نوعها. لا يوجد تاريخ صلاحية للتشطيب، بل يبقى سائلاً حتى يتعرض للأشعة فوق البنفسجية، ثم يجف تمامًا في غضون ثوانٍ قليلة. تذكّر أن ضوء الشمس قد يُحفز عملية التصلب، لذا من المهم تجنب هذا النوع من التعرض.
قد يكون من الأسهل اعتبار المحفز المستخدم في طلاءات الأشعة فوق البنفسجية مكونًا من جزأين بدلًا من واحد. فهناك المحفز الضوئي الموجود في الطبقة النهائية - حوالي 5% من السائل - وهناك طاقة الأشعة فوق البنفسجية التي تُطلقه. بدونهما، لا يحدث شيء.
تتيح هذه الخاصية الفريدة استعادة الرذاذ الزائد خارج نطاق الأشعة فوق البنفسجية واستخدام الطلاء مرة أخرى. وبالتالي، يمكن التخلص من الهدر بشكل شبه كامل.
الأشعة فوق البنفسجية التقليدية عبارة عن مصباح بخار زئبقي مع عاكس بيضاوي لجمع الضوء وتوجيهه نحو القطعة. والهدف هو تركيز الضوء لتحقيق أقصى تأثير في تشغيل مُبْدِئ الضوء.
في العقد الماضي تقريبًا، بدأت مصابيح LED (الثنائيات الباعثة للضوء) تحل محل المصابيح التقليدية، نظرًا لاستهلاكها للكهرباء الأقل، وعمرها الأطول، وعدم احتياجها للتسخين، ونطاق أطوالها الموجية الضيق، ما يجعلها أقل إنتاجًا للحرارة المسببة للمشاكل. يمكن لهذه الحرارة أن تُذيب الراتنجات في الخشب، كما هو الحال في خشب الصنوبر، ما يتطلب استنفاد هذه الحرارة.
مع ذلك، عملية المعالجة هي نفسها. كل شيء مرئي. لا يجف الطلاء إلا إذا سقط عليه ضوء الأشعة فوق البنفسجية من مسافة ثابتة. أما المناطق المظللة أو البعيدة عن بؤرة الضوء فلا يجف. وهذا قيد مهم على المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية في الوقت الحالي.
لتجفيف الطلاء على أي جسم معقد، حتى لو كان شبه مسطح كقالب مُصمم، يجب ترتيب الأضواء بحيث تضرب جميع الأسطح على مسافة ثابتة واحدة لتتناسب مع تركيبة الطلاء. ولهذا السبب، تُشكل الأجسام المسطحة الغالبية العظمى من المشاريع المطلية بطبقة نهائية مُعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.
الترتيبان الشائعان لتطبيق طلاء الأشعة فوق البنفسجية والتصلب هما الخط المسطح والغرفة.
باستخدام خط مسطح، تتحرك الأجسام المسطحة أو شبه المسطحة عبر ناقل تحت رذاذ أو بكرة أو عبر حجرة تفريغ، ثم عبر فرن إذا لزم الأمر لإزالة المذيبات أو الماء، وأخيرًا تحت مجموعة من مصابيح الأشعة فوق البنفسجية لإتمام عملية المعالجة. بعد ذلك، يمكن تكديس الأجسام فورًا.
في الغرف، تُعلّق الأشياء عادةً وتُنقل على ناقل عبر الخطوات نفسها. تُتيح الغرفة تشطيب جميع الجوانب دفعةً واحدة، بالإضافة إلى تشطيب الأشياء غير المعقدة ثلاثية الأبعاد.
هناك إمكانية أخرى وهي استخدام الروبوت لتدوير الكائن أمام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية أو حمل مصباح الأشعة فوق البنفسجية وتحريك الكائن حوله.
يلعب الموردون دورًا رئيسيًا
في الطلاءات والمعدات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، يُعدّ التعاون مع الموردين أكثر أهمية من الورنيشات المُحفَّزة. والسبب الرئيسي هو عدد المتغيرات التي يجب تنسيقها، بما في ذلك طول موجة المصابيح أو مصابيح LED ومسافتها عن الأجسام، وتركيب الطلاء، وسرعة الخط في حال استخدام خط تشطيب.
وقت النشر: ٢٣ أبريل ٢٠٢٣
