تطبيقات السيارات من الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية

يعتبر الكثيرون أن تقنية الأشعة فوق البنفسجية هي التكنولوجيا "الصاعدة" لمعالجة الطلاءات الصناعية. على الرغم من أنها قد تكون جديدة بالنسبة للكثيرين في صناعة الطلاءات الصناعية والسيارات، إلا أنها موجودة منذ أكثر من ثلاثة عقود في صناعات أخرى...

يعتبر الكثيرون أن تقنية الأشعة فوق البنفسجية هي التكنولوجيا "الصاعدة" لمعالجة الطلاءات الصناعية. على الرغم من أنها قد تكون جديدة بالنسبة للكثيرين في صناعة الطلاءات الصناعية والسيارات، إلا أنها كانت موجودة منذ أكثر من ثلاثة عقود في صناعات أخرى. يمشي الناس على منتجات أرضيات الفينيل المطلية بالأشعة فوق البنفسجية كل يوم، والعديد منا يمتلكها في منازلنا. تلعب تقنية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية أيضًا دورًا رئيسيًا في صناعة الإلكترونيات الاستهلاكية. على سبيل المثال، في حالة الهواتف المحمولة، تُستخدم تقنية الأشعة فوق البنفسجية في طلاء العلب البلاستيكية، والطلاءات لحماية الإلكترونيات الداخلية، والمكونات المرتبطة بمادة لاصقة للأشعة فوق البنفسجية، وحتى في إنتاج الشاشات الملونة الموجودة في بعض الهواتف. وبالمثل، تستخدم صناعات الألياف الضوئية وأقراص DVD/CD الطلاءات والمواد اللاصقة فوق البنفسجية حصريًا، ولم تكن لتوجد كما نعرفها اليوم إذا لم تمكن تكنولوجيا الأشعة فوق البنفسجية من تطويرها.

إذن ما هو العلاج بالأشعة فوق البنفسجية؟ إنها ببساطة عملية لربط الطلاءات عبر عملية كيميائية تبدأ وتستمر بواسطة الطاقة فوق البنفسجية. في أقل من دقيقة يتم تحويل الطلاء من سائل إلى مادة صلبة. توجد اختلافات جوهرية في بعض المواد الخام ووظائف الراتنجات الموجودة في الطلاء، ولكنها تكون شفافة لمستخدم الطلاء.

تستخدم معدات التطبيق التقليدية مثل بنادق الرش المرذاذة بالهواء، وHVLP، والأجراس الدوارة، وطلاء التدفق، والطلاء الملفوف وغيرها من المعدات طلاءات للأشعة فوق البنفسجية. ومع ذلك، بدلاً من الدخول إلى فرن حراري بعد وضع الطلاء ووميض المذيب، تتم معالجة الطلاء باستخدام طاقة الأشعة فوق البنفسجية الناتجة عن أنظمة مصابيح الأشعة فوق البنفسجية المنظمة بطريقة تضيء الطلاء بأقل قدر من الطاقة المطلوبة لتحقيق المعالجة.

لقد قدمت الشركات والصناعات التي تستغل سمات تكنولوجيا الأشعة فوق البنفسجية قيمة غير عادية من خلال توفير كفاءات إنتاج فائقة ومنتج نهائي متميز مع تحسين الأرباح.

استغلال سمات الأشعة فوق البنفسجية

ما هي السمات الرئيسية التي يمكن استغلالها؟ أولاً، كما ذكرنا سابقًا، المعالجة سريعة جدًا ويمكن إجراؤها في درجة حرارة الغرفة. وهذا يسمح بالمعالجة الفعالة للركائز الحساسة للحرارة، ويمكن معالجة جميع الطلاءات بسرعة كبيرة. يعد العلاج بالأشعة فوق البنفسجية مفتاحًا للإنتاجية إذا كان القيد (عنق الزجاجة) في عمليتك هو وقت المعالجة الطويل. كما تسمح السرعة بإجراء عملية ذات مساحة أصغر بكثير. للمقارنة، فإن الطلاء التقليدي الذي يتطلب خبزًا لمدة 30 دقيقة بسرعة خط تبلغ 15 إطارًا في الدقيقة يتطلب 450 قدمًا من الناقل في الفرن، بينما قد يتطلب الطلاء المعالج بالأشعة فوق البنفسجية 25 قدمًا فقط (أو أقل) من الناقل.

يمكن أن يؤدي تفاعل الارتباط المتقاطع للأشعة فوق البنفسجية إلى طلاء يتمتع بمتانة بدنية فائقة إلى حد كبير. على الرغم من أنه يمكن صياغة الطلاءات بحيث تكون صعبة الاستخدام في تطبيقات مثل الأرضيات، إلا أنه يمكن أيضًا جعلها مرنة للغاية. ويستخدم كلا النوعين من الطلاء، الصلب والمرن، في تطبيقات السيارات.

هذه السمات هي الدافع وراء التطوير المستمر واختراق تكنولوجيا الأشعة فوق البنفسجية لطلاء السيارات. بالطبع، هناك تحديات مرتبطة بمعالجة الطلاءات الصناعية بالأشعة فوق البنفسجية. الشاغل الرئيسي لصاحب العملية هو القدرة على تعريض جميع مناطق الأجزاء المعقدة للطاقة فوق البنفسجية. يجب أن يتعرض السطح الكامل للطلاء للحد الأدنى من طاقة الأشعة فوق البنفسجية اللازمة لعلاج الطلاء. وهذا يتطلب تحليلًا دقيقًا للجزء، وترتيب الأجزاء، وترتيب المصابيح للتخلص من مناطق الظل. ومع ذلك، فقد حدثت تحسينات كبيرة في المصابيح والمواد الخام والمنتجات المصنعة التي تغلبت على معظم هذه القيود.

إضاءة أمامية للسيارات

التطبيق المحدد للسيارات حيث أصبحت الأشعة فوق البنفسجية هي التقنية القياسية هو في صناعة الإضاءة الأمامية للسيارات، حيث تم استخدام الطلاءات فوق البنفسجية لأكثر من 15 عامًا وهي تسيطر الآن على 80% من السوق. تتكون المصابيح الأمامية من مكونين أساسيين يجب طلاءهما، وهما عدسة البولي كربونات ومبيت العاكس. تتطلب العدسة طلاءًا شديد الصلابة ومقاومًا للخدش لحماية مادة البولي كربونات من العناصر والإيذاء الجسدي. يحتوي غلاف العاكس على طبقة أساسية من الأشعة فوق البنفسجية (تمهيد) تعمل على إغلاق الركيزة وتوفر سطحًا فائق النعومة للمعدنة. أصبح سوق الطبقة الأساسية العاكسة الآن معالجًا بنسبة 100% للأشعة فوق البنفسجية. كانت الأسباب الرئيسية لاعتمادها هي تحسين الإنتاجية، وبصمة العملية الصغيرة، وخصائص أداء الطلاء الفائقة.

على الرغم من أن الطلاء المستخدم معالج بالأشعة فوق البنفسجية، إلا أنه يحتوي على مذيب. ومع ذلك، يتم استخلاص معظم الرذاذ الزائد وإعادة تدويره مرة أخرى في العملية، مما يحقق كفاءة نقل تقترب من 100%. ينصب التركيز في التطوير المستقبلي على زيادة المواد الصلبة إلى 100% وإزالة الحاجة إلى مادة مؤكسدة.

الأجزاء البلاستيكية الخارجية

أحد التطبيقات الأقل شهرة هو استخدام طبقة شفافة قابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية فوق القوالب الجانبية المصبوبة بالألوان. في البداية، تم تطوير هذا الطلاء لتقليل الاصفرار الناتج عن التعرض الخارجي للقوالب الجانبية لجسم الفينيل. يجب أن يكون الطلاء قويًا جدًا ومرنًا للحفاظ على الالتصاق دون التشقق بسبب الأجسام التي تضرب القالب. إن الدوافع وراء استخدام الطلاءات فوق البنفسجية في هذا التطبيق هي سرعة المعالجة (بصمة العملية الصغيرة) وخصائص الأداء المتفوق.

لوحات الجسم SMC

مركب تشكيل الصفائح (SMC) عبارة عن مادة مركبة تم استخدامها كبديل للصلب لأكثر من 30 عامًا. يتكون SMC من راتنجات البوليستر المملوءة بالألياف الزجاجية والتي تم صبها على شكل صفائح. يتم بعد ذلك وضع هذه الصفائح في قالب ضغط وتشكيلها على شكل ألواح الجسم. يمكن اختيار SMC لأنه يقلل من تكاليف الأدوات لعمليات الإنتاج الصغيرة، ويقلل الوزن، ويوفر مقاومة للانبعاج والتآكل، ويعطي مجالًا أكبر للمصممين. ومع ذلك، فإن أحد التحديات في استخدام SMC هو الانتهاء من الجزء في مصنع التجميع. SMC عبارة عن ركيزة مسامية. عندما تمر لوحة الهيكل، الموجودة الآن في السيارة، عبر فرن الطلاء الشفاف، يمكن أن يحدث عيب في الطلاء يُعرف باسم "الفرقعة المسامية". سيتطلب هذا إصلاحًا موضعيًا على الأقل، أو إذا كان هناك ما يكفي من "الملوثات العضوية الثابتة"، فسيتم إعادة طلاء هيكل الجسم بالكامل.

منذ ثلاث سنوات، وفي محاولة للقضاء على هذا العيب، قامت شركة BASF Coatings بتسويق مادة مانعة للتسرب هجينة للأشعة فوق البنفسجية والحرارية. السبب وراء استخدام العلاج الهجين هو أن الرش الزائد سيتم معالجته على الأسطح غير الحرجة. الخطوة الأساسية للتخلص من "الملوثات المسامية" هي التعرض لطاقة الأشعة فوق البنفسجية، مما يزيد بشكل كبير من كثافة الوصلة المتقاطعة للطلاء المكشوف على الأسطح الحرجة. إذا لم يحصل مانع التسرب على الحد الأدنى من طاقة الأشعة فوق البنفسجية، فإن الطلاء لا يزال يجتاز جميع متطلبات الأداء الأخرى.

يوفر استخدام تقنية المعالجة المزدوجة في هذه الحالة خصائص طلاء جديدة من خلال استخدام المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية مع توفير عامل أمان للطلاء في تطبيق عالي القيمة. لا يوضح هذا التطبيق فقط كيف يمكن لتقنية الأشعة فوق البنفسجية أن توفر خصائص طلاء فريدة، بل يوضح أيضًا أن نظام الطلاء المعالج بالأشعة فوق البنفسجية قابل للتطبيق على أجزاء السيارات الكبيرة والمعقدة ذات القيمة العالية والحجم الكبير. وقد تم استخدام هذا الطلاء على ما يقرب من مليون لوحة الجسم.

OEM كليركوت

يمكن القول إن قطاع سوق تكنولوجيا الأشعة فوق البنفسجية الذي يتمتع بأعلى مستوى من الرؤية هو طلاءات الفئة أ للوحة الهيكل الخارجي للسيارات. عرضت شركة Ford Motor Company تقنية الأشعة فوق البنفسجية على نموذج أولي للسيارة، السيارة Concept U، في معرض أمريكا الشمالية الدولي للسيارات في عام 2003. وكانت تقنية الطلاء المعروضة عبارة عن طبقة شفافة معالجة بالأشعة فوق البنفسجية، تم تصنيعها وتوريدها بواسطة AkzoNoble Coatings. تم تطبيق هذا الطلاء ومعالجته على ألواح الجسم الفردية المصنوعة من مواد مختلفة.

في Surcar، المؤتمر العالمي الأول لطلاء السيارات الذي يعقد كل عامين في فرنسا، قدمت كل من DuPont Performance Coatings وBASF عروضًا تقديمية في عامي 2001 و2003 حول تقنية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية للطلاء الشفاف للسيارات. الدافع وراء هذا التطوير هو تحسين قضية رضا العملاء الأساسية فيما يتعلق بمقاومة الطلاء للخدش والتآكل. قامت الشركتان بتطوير طلاءات معالجة هجينة (الأشعة فوق البنفسجية والحرارية). الغرض من اتباع مسار التكنولوجيا الهجينة هو تقليل تعقيد نظام المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية مع تحقيق خصائص الأداء المستهدفة.

قامت كل من DuPont وBASF بتركيب خطوط تجريبية في منشآتهما. يتمتع خط DuPont في فوبرتال بالقدرة على معالجة الأجسام الكاملة. لا يتعين على شركات الطلاء إظهار أداء جيد للطلاء فحسب، بل يتعين عليها أيضًا إظهار حل لخط الطلاء. إحدى الفوائد الأخرى للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية/الحرارية التي ذكرتها شركة DuPont هي أنه يمكن تقليل طول الجزء الشفاف من خط التشطيب بنسبة 50% ببساطة عن طريق تقليل طول الفرن الحراري.

ومن الجانب الهندسي، قدمت شركة Dürr System GmbH عرضًا تقديميًا حول مفهوم مصنع التجميع للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. كان أحد المتغيرات الرئيسية في هذه المفاهيم هو موقع عملية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية في خط النهاية. وتضمنت الحلول الهندسية تحديد موقع مصابيح الأشعة فوق البنفسجية قبل الفرن الحراري أو داخله أو بعده. يعتقد دور أن هناك حلولًا هندسية لمعظم خيارات العملية التي تتضمن التركيبات الحالية قيد التطوير. كما قدمت شركة Fusion UV Systems أداة جديدة - محاكاة حاسوبية لعملية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية لهياكل السيارات. تم إجراء هذا التطوير لدعم وتسريع اعتماد تقنية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية في مصانع التجميع.

تطبيقات أخرى

تستمر أعمال التطوير للطلاءات البلاستيكية المستخدمة في التصميمات الداخلية للسيارات، وطلاءات العجلات المعدنية وأغطية العجلات، والطلاءات الشفافة فوق الأجزاء الكبيرة المصبوبة بالألوان والأجزاء الموجودة أسفل غطاء المحرك. يستمر التحقق من صحة عملية الأشعة فوق البنفسجية كمنصة معالجة مستقرة. كل ما يتغير حقًا هو أن الطلاءات فوق البنفسجية تنتقل إلى أجزاء أكثر تعقيدًا وذات قيمة أعلى. لقد تم إثبات استقرار العملية وقدرتها على الاستمرار على المدى الطويل من خلال تطبيق الإضاءة الأمامية. لقد بدأت منذ أكثر من 20 عامًا وهي الآن معيار الصناعة.

على الرغم من أن تكنولوجيا الأشعة فوق البنفسجية تتمتع بما يعتبره البعض عاملاً "رائعًا"، فإن ما تريد الصناعة أن تفعله بهذه التكنولوجيا هو توفير أفضل الحلول لمشاكل التشطيب. لا أحد يستخدم التكنولوجيا من أجل التكنولوجيا. يجب أن تقدم قيمة. ويمكن أن تأتي القيمة في شكل تحسين الإنتاجية المرتبطة بسرعة العلاج. أو يمكن أن يأتي من خصائص محسنة أو جديدة لم تتمكن من تحقيقها باستخدام التقنيات الحالية. يمكن أن يأتي من جودة أعلى لأول مرة لأن الطلاء مفتوح للأوساخ لفترة أقل. قد يوفر وسيلة لتقليل أو إزالة المركبات العضوية المتطايرة في منشأتك. يمكن للتكنولوجيا تقديم قيمة. تحتاج صناعة الأشعة فوق البنفسجية ووحدات التشطيب إلى مواصلة العمل معًا لصياغة حلول تعمل على تحسين النتيجة النهائية لوحدة التشطيب.