مادة تمهيدية للطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية

كان الهدف خلال العقود القليلة الماضية هو تقليل كمية المذيبات المنبعثة في الغلاف الجوي. تُعرف هذه المذيبات باسم المركبات العضوية المتطايرة، وهي تشمل فعلياً جميع المذيبات التي نستخدمها باستثناء الأسيتون، الذي يتميز بانخفاض تفاعليته الكيميائية الضوئية، ولذلك تم استثناؤه من قائمة المذيبات العضوية المتطايرة.

لكن ماذا لو استطعنا التخلص من المذيبات تمامًا والحصول على نتائج جيدة في الحماية والزخرفة بأقل جهد ممكن؟
سيكون ذلك رائعاً، ويمكننا تحقيقه. تُسمى التقنية التي تجعل هذا ممكناً بالمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. وهي مستخدمة منذ سبعينيات القرن الماضي لجميع أنواع المواد، بما في ذلك المعادن والبلاستيك والزجاج والورق، وبشكل متزايد للخشب.

تتصلب الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية في نطاق النانومتر، أي عند أدنى مستوى لها أو ما دون مستوى الضوء المرئي. وتشمل مزاياها تقليلًا كبيرًا أو حتى إزالة تامة للمركبات العضوية المتطايرة، وتقليل النفايات، وتقليل المساحة المطلوبة، وسهولة التعامل معها وتخزينها (مما يغني عن استخدام رفوف التجفيف)، وخفض تكاليف العمالة، وزيادة سرعة الإنتاج.
من أبرز عيوب هذه التقنية ارتفاع التكلفة الأولية للمعدات وصعوبة تشطيب الأجسام ثلاثية الأبعاد المعقدة. لذا، يقتصر استخدام تقنية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية عادةً على ورش العمل 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 ربما تكون على دراية بها. وكما هو الحال مع التشطيبات المحفزة، تحتوي التشطيبات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية على راتنج لتحقيق السماكة، ومذيب أو بديل للتخفيف، ومحفز لبدء عملية الربط المتشابك وإتمام المعالجة، وبعض الإضافات مثل عوامل التسطيح لإضفاء خصائص مميزة.

يتم استخدام عدد من الراتنجات الأساسية، بما في ذلك مشتقات الإيبوكسي واليوريثان والأكريليك والبوليستر.
في جميع الحالات، تتصلب هذه الراتنجات بشدة وتصبح مقاومة للمذيبات والخدوش، على غرار الورنيش المحفز (التحويلي). وهذا يجعل الإصلاحات غير المرئية صعبة في حال تلف الطبقة المتصلبة.

يمكن أن تكون التشطيبات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية صلبة بنسبة 100% في الحالة السائلة. أي أن سمك الطبقة المترسبة على الخشب هو نفسه سمك الطلاء المتصلب. لا يوجد شيء يتبخر. لكن الراتنج الأساسي يكون سميكًا جدًا بحيث يصعب تطبيقه. لذلك، يضيف المصنّعون جزيئات تفاعلية أصغر لتقليل اللزوجة. على عكس المذيبات التي تتبخر، تتشابك هذه الجزيئات المضافة مع جزيئات الراتنج الأكبر لتشكيل طبقة رقيقة.

يمكن إضافة المذيبات أو الماء كمخففات عند الرغبة في الحصول على طبقة رقيقة، كما هو الحال في طبقة مانعة للتسرب. ولكن لا حاجة إليها عادةً لجعل الطلاء قابلاً للرش. عند إضافة المذيبات أو الماء، يجب تركها لتتبخر، أو تسخينها (في فرن)، قبل بدء عملية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.

المحفز
على عكس الورنيش المحفز، الذي يبدأ بالتصلب عند إضافة المحفز، فإن المحفز في الطلاء المعالج بالأشعة فوق البنفسجية، والذي يُسمى "المحفز الضوئي"، لا يقوم بأي شيء حتى يتعرض لطاقة الأشعة فوق البنفسجية. عندها يبدأ تفاعلاً متسلسلاً سريعاً يربط جميع جزيئات الطلاء معاً لتشكيل الطبقة.

هذه العملية هي ما يميز التشطيبات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. لا يوجد لها تاريخ صلاحية تقريبًا، فهي تبقى سائلة حتى تتعرض للأشعة فوق البنفسجية، ثم تجف تمامًا في غضون ثوانٍ معدودة. يُرجى الانتباه إلى أن ضوء الشمس قد يُسرّع عملية التجفيف، لذا من المهم تجنب هذا النوع من التعرض.

قد يكون من الأسهل اعتبار المحفز لطلاءات الأشعة فوق البنفسجية مكونًا من جزأين بدلًا من جزء واحد. فهناك المحفز الضوئي الموجود مسبقًا في الطلاء - حوالي 5% من السائل - وهناك طاقة ضوء الأشعة فوق البنفسجية التي تُفعّله. وبدون كليهما، لا يحدث شيء.

تتيح هذه الخاصية الفريدة إمكانية استعادة الرذاذ الزائد خارج نطاق الأشعة فوق البنفسجية وإعادة استخدام الطلاء، مما يقلل الهدر بشكل كبير.
يتكون مصباح الأشعة فوق البنفسجية التقليدي من مصباح بخار الزئبق وعاكس بيضاوي الشكل لتجميع الضوء وتوجيهه نحو الجزء المراد فحصه. والهدف من ذلك هو تركيز الضوء لتحقيق أقصى تأثير في تنشيط المادة المحفزة للضوء.

في العقد الأخير تقريبًا، بدأت مصابيح LED (الثنائيات الباعثة للضوء) تحل محل المصابيح التقليدية، لأنها تستهلك طاقة أقل، وتدوم لفترة أطول بكثير، ولا تحتاج إلى التسخين، ولها نطاق أطوال موجية ضيق، لذا فهي لا تُنتج حرارة تُسبب مشاكل تُذكر. هذه الحرارة قد تُذيب الراتنجات الموجودة في الخشب، كما هو الحال في خشب الصنوبر، ويجب التخلص منها.
مع ذلك، تبقى عملية المعالجة كما هي. كل شيء يعتمد على "خط الرؤية". لا تجف الطبقة النهائية إلا إذا سقط عليها ضوء الأشعة فوق البنفسجية من مسافة ثابتة. المناطق المظللة أو الخارجة عن نطاق الضوء لا تجف. وهذا يُعدّ قيدًا هامًا على المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية في الوقت الحالي.

لضمان معالجة الطلاء على أي جسم معقد، حتى لو كان مسطحًا تقريبًا كقالب مُشكّل، يجب ترتيب مصادر الضوء بحيث تسقط على كل سطح على مسافة ثابتة متساوية لتتوافق مع تركيبة الطلاء. لهذا السبب، تُشكّل الأجسام المسطحة الغالبية العظمى من المشاريع التي تُطلى بطلاء معالج بالأشعة فوق البنفسجية.

الترتيبان الشائعان لتطبيق وتجفيف الطلاء بالأشعة فوق البنفسجية هما الخط المسطح والغرفة.
في عملية الطباعة المسطحة، تتحرك الأجسام المسطحة أو شبه المسطحة على سير ناقل تحت رذاذ أو بكرة أو عبر غرفة تفريغ، ثم عبر فرن إذا لزم الأمر لإزالة المذيبات أو الماء، وأخيراً تحت مجموعة من مصابيح الأشعة فوق البنفسجية لإتمام عملية المعالجة. ويمكن بعد ذلك تكديس الأجسام مباشرة.

في الحجرات، تُعلق الأشياء عادةً وتُنقل على طول سير ناقل عبر نفس الخطوات. تتيح الحجرة إمكانية تشطيب جميع الجوانب دفعة واحدة وتشطيب الأشياء ثلاثية الأبعاد غير المعقدة.

ثمة احتمال آخر يتمثل في استخدام روبوت لتدوير الجسم أمام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية أو حمل مصباح الأشعة فوق البنفسجية وتحريك الجسم حوله.
يلعب الموردون دورًا رئيسيًا
مع الطلاءات والمعدات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، يصبح التعاون مع الموردين أكثر أهمية من التعاون مع الورنيشات المحفزة. والسبب الرئيسي هو كثرة المتغيرات التي يجب تنسيقها، بما في ذلك طول موجة المصابيح أو مصابيح LED ومسافتها عن الأجسام، وتركيبة الطلاء، وسرعة خط الإنتاج في حال استخدام خط تشطيب.