بقلم لورانس (لاري) فان إيسيغيم هو الرئيس/المدير التنفيذي لشركة Van Technologies, Inc.
على مدار التعامل مع العملاء الصناعيين على أساس دولي، قمنا بإجابة عدد لا يصدق من الأسئلة وقدمنا العديد من الحلول المرتبطة بالطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. فيما يلي بعض الأسئلة الأكثر شيوعًا، وقد توفر الإجابات المصاحبة لها رؤية مفيدة.
1. ما هي الطلاءات القابلة للشفاء بالأشعة فوق البنفسجية؟
في صناعة تشطيب الأخشاب، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.
الطلاءات النشطة بنسبة 100% (يشار إليها أحيانًا بالمواد الصلبة 100%) هي عبارة عن تركيبات كيميائية سائلة لا تحتوي على أي مذيب أو ماء. عند التطبيق، يتعرض الطلاء على الفور لطاقة الأشعة فوق البنفسجية دون الحاجة إلى التجفيف أو التبخر قبل المعالجة. تتفاعل تركيبة الطلاء المطبقة لتكوين طبقة سطحية صلبة عبر العملية التفاعلية الموصوفة والتي يطلق عليها بشكل مناسب البلمرة الضوئية. نظرًا لعدم الحاجة إلى التبخر قبل المعالجة، فإن عملية التطبيق والمعالجة تتسم بالكفاءة والفعالية من حيث التكلفة بشكل ملحوظ.
من الواضح أن الطلاءات الهجينة القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية المنقولة بالماء أو المنقولة بالمذيبات تحتوي إما على ماء أو مذيب لتقليل المحتوى النشط (أو الصلب). يسمح هذا التخفيض في المحتوى الصلب بسهولة أكبر في التحكم في سمك الفيلم الرطب المطبق، و/أو في التحكم في لزوجة الطلاء. أثناء الاستخدام، يتم تطبيق هذه الطلاءات فوق البنفسجية على الأسطح الخشبية من خلال مجموعة متنوعة من الطرق ويجب تجفيفها بالكامل قبل المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.
تعتبر طلاءات المسحوق القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية أيضًا عبارة عن تركيبات صلبة بنسبة 100٪ ويتم تطبيقها عادةً على ركائز موصلة من خلال الجذب الكهروستاتيكي. بمجرد تطبيقها، يتم تسخين الركيزة لإذابة المسحوق، الذي يتدفق ليشكل طبقة سطحية. يمكن بعد ذلك تعريض الركيزة المطلية على الفور لطاقة الأشعة فوق البنفسجية لتسهيل العلاج. لم يعد الفيلم السطحي الناتج قابلاً للتشوه أو الحساسية للحرارة.
هناك أنواع مختلفة من هذه الطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية والتي تحتوي على آلية معالجة ثانوية (تنشيط الحرارة، تفاعل الرطوبة، إلخ) والتي يمكن أن توفر العلاج في المناطق السطحية التي لا تتعرض لطاقة الأشعة فوق البنفسجية. يشار إلى هذه الطلاءات عادة بالطلاءات ثنائية المعالجة.
بغض النظر عن نوع الطلاء القابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية المستخدم، فإن السطح النهائي أو الطبقة النهائية توفر جودة ومتانة وخصائص مقاومة استثنائية.
2. ما مدى التصاق الطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بأنواع الأخشاب المختلفة، بما في ذلك أنواع الأخشاب الزيتية؟
تُظهر الطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية التصاقًا ممتازًا لمعظم أنواع الأخشاب. من المهم التأكد من وجود ظروف العلاج الكافية لتوفير العلاج والالتصاق المقابل للركيزة.
هناك بعض الأنواع التي تكون بطبيعتها زيتية للغاية وقد تتطلب استخدام مادة تمهيدية لتعزيز الالتصاق، أو "طبقة ربط". أجرت شركة Van Technologies قدرًا كبيرًا من البحث والتطوير في مجال التصاق الطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بهذه الأنواع الخشبية. تتضمن التطورات الأخيرة مادة مانعة للتسرب واحدة قابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية تمنع الزيوت والنسغ والقار من التداخل مع التصاق الطبقة النهائية القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.
وبدلاً من ذلك، يمكن إزالة الزيت الموجود على سطح الخشب مباشرة قبل تطبيق الطلاء عن طريق المسح باستخدام الأسيتون أو أي مذيب مناسب آخر. يتم أولاً ترطيب قطعة قماش ماصة خالية من الوبر بالمذيب ثم مسحها على سطح الخشب. يُترك السطح ليجف ومن ثم يمكن تطبيق الطلاء القابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. تعمل إزالة الزيت السطحي والملوثات الأخرى على تعزيز الالتصاق اللاحق للطلاء المطبق على سطح الخشب.
3. ما هو نوع البقع المتوافقة مع الطلاءات فوق البنفسجية؟
يمكن إغلاق أي من البقع الموصوفة هنا بشكل فعال وتغليفها بأنظمة مسحوق قابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%، أو قابلة للعلاج بالأشعة فوق البنفسجية، أو قابلة للعلاج بالأشعة فوق البنفسجية المنقولة بالماء، أو قابلة للعلاج بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%. لذلك، هناك عدد من التركيبات القابلة للتطبيق مما يجعل معظم البقع الموجودة في السوق مناسبة لأي طلاء قابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. ومع ذلك، هناك بعض الاعتبارات الجديرة بالملاحظة للتأكد من وجود التوافق للحصول على تشطيب عالي الجودة لسطح الخشب.
البقع التي تنتقل عن طريق الماء والبقع التي تنتقل عن طريق الماء والتي يمكن علاجها بالأشعة فوق البنفسجية:عند وضع مواد مانعة للتسرب/طبقات نهائية قابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100% أو قابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية أو مخففة بالمذيبات أو قابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية على البقع المنقولة بالماء، فمن الضروري أن تكون البقعة جافة تمامًا لمنع حدوث عيوب في تجانس الطلاء، بما في ذلك قشر البرتقال وعين السمكة والحفر والتجميع والبرك. تحدث مثل هذه العيوب بسبب انخفاض التوتر السطحي للطلاءات المطبقة مقارنة بالتوتر السطحي العالي للمياه المتبقية من البقعة المطبقة.
ومع ذلك، فإن تطبيق طلاء قابل للمعالجة بواسطة الماء والأشعة فوق البنفسجية يكون أكثر تسامحًا بشكل عام. قد تظهر البقع المطبقة رطوبة دون آثار ضارة عند استخدام بعض المواد المانعة للتسرب/المعاطف النهائية القابلة للمعالجة بواسطة الماء والأشعة فوق البنفسجية. سوف تنتشر الرطوبة أو الماء المتبقي من تطبيق البقع بسهولة من خلال طبقة السداد/الطبقة النهائية التي تنقلها المياه والأشعة فوق البنفسجية أثناء عملية التجفيف. ومع ذلك، يُنصح بشدة باختبار أي مزيج من البقع والمواد العازلة/الطبقة النهائية على عينة اختبار تمثيلية قبل الالتزام بالسطح الفعلي المراد الانتهاء منه.
البقع ذات الأساس الزيتي والمحمولة بالمذيبات:على الرغم من أنه قد يكون هناك نظام يمكن تطبيقه على البقع الزيتية أو التي تحملها المذيبات بشكل غير كافٍ، إلا أنه عادةً ما يكون من الضروري، ويوصى به بشدة، تجفيف هذه البقع تمامًا قبل تطبيق أي مادة مانعة للتسرب/طبقة علوية. قد تتطلب هذه الأنواع من البقع بطيئة الجفاف ما يصل إلى 24 إلى 48 ساعة (أو أكثر) لتحقيق الجفاف الكامل. مرة أخرى، ينصح باختبار النظام على سطح خشبي تمثيلي.
البقع القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%:بشكل عام، تتميز الطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100% بمقاومة عالية للمواد الكيميائية والماء عند معالجتها بالكامل. تجعل هذه المقاومة من الصعب على الطلاءات المطبقة لاحقًا أن تلتصق جيدًا ما لم يتم تآكل السطح الأساسي المعالج بالأشعة فوق البنفسجية بشكل كافٍ للسماح بالترابط الميكانيكي. على الرغم من توفير البقع القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100% والتي تم تصميمها لتكون متقبلة للطلاءات المطبقة لاحقًا، إلا أن معظم البقع القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100% تحتاج إلى التآكل أو المعالجة جزئيًا (تسمى المرحلة "B" أو معالجة النتوء) لتعزيز التصاق الطبقة الداخلية. يؤدي التدريج "B" إلى ظهور مواقع تفاعلية متبقية في طبقة البقع والتي ستتفاعل مع الطلاء المطبق القابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية حيث أنه يخضع لظروف المعالجة الكاملة. يسمح التدريج "B" أيضًا بإجراء كشط خفيف للدنيب أو قطع أي زيادة في الحبوب قد تحدث نتيجة لتطبيق البقع. سيؤدي تطبيق الختم الناعم أو المعطف الخفيف إلى التصاق ممتاز للطبقة الداخلية.
هناك مشكلة أخرى تتعلق بالبقع القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%، وهي تتعلق بالألوان الداكنة. تعمل البقع شديدة التصبغ (والطبقات المصبوغة بشكل عام) بشكل أفضل عند استخدام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التي توفر طاقة أقرب إلى طيف الضوء المرئي. تعتبر مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية المطلية بالجاليوم مع مصابيح الزئبق القياسية خيارًا ممتازًا. تعمل مصابيح LED بالأشعة فوق البنفسجية التي ينبعث منها 395 نانومتر و/أو 405 نانومتر بشكل أفضل مع الأنظمة المصطبغة مقارنة بمصفوفات 365 نانومتر و385 نانومتر. علاوة على ذلك، فإن أنظمة مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التي توفر طاقة أكبر للأشعة فوق البنفسجية (مليواط/سم2) وكثافة الطاقة (ملي جول / سم2) تعزيز العلاج بشكل أفضل من خلال طبقة الطلاء الملطخة أو المصطبغة.
وأخيرًا، كما هو الحال مع أنظمة التلوين الأخرى المذكورة أعلاه، ينصح بإجراء الاختبار قبل العمل على السطح الفعلي المراد صبغه وإنهائه. تأكد قبل العلاج!
4. ما هو الحد الأقصى/الحد الأدنى لتكوين الطبقة لطلاءات الأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%؟
إن مسحوق الطلاء القابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية من الناحية الفنية عبارة عن طلاء قابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%، ويكون سمكها المطبق محدودًا بقوى الجذب الكهروستاتيكية التي تربط المسحوق بالسطح الذي يتم الانتهاء منه. من الأفضل طلب المشورة من الشركة المصنعة لطلاء مسحوق الأشعة فوق البنفسجية.
فيما يتعلق بالطلاءات السائلة القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%، فإن سمك الطبقة الرطبة المطبقة سوف يؤدي إلى نفس سمك الطبقة الجافة تقريبًا بعد المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. بعض الانكماش أمر لا مفر منه ولكن عادة ما يكون له عواقب ضئيلة. ومع ذلك، هناك تطبيقات ذات تقنية عالية تحدد تفاوتات ضيقة جدًا أو ضيقة لسماكة الفيلم. في هذه الظروف، يمكن إجراء قياس مباشر للفيلم المعالج لربط سمك الفيلم الرطب بالجاف.
يعتمد سمك المعالجة النهائي الذي يمكن تحقيقه على كيمياء الطلاء القابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية وكيفية صياغته. هناك أنظمة متاحة تم تصميمها لتوفير رواسب رقيقة جدًا تتراوح بين 0.2 مل - 0.5 مل (5 ميكرومتر - 15 ميكرومتر) وأنظمة أخرى يمكن أن توفر سمكًا يزيد عن 0.5 بوصة (12 مم). عادة، الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية التي لها كثافة عالية للوصلة المتقاطعة، مثل بعض تركيبات يوريثان أكريلات، ليست قادرة على تحقيق سماكة عالية للفيلم في طبقة مطبقة واحدة. سوف تتسبب درجة الانكماش عند المعالجة في حدوث تشققات شديدة في الطلاء المطبق بشكل كثيف. لا يزال من الممكن تحقيق سماكة بناء أو تشطيب عالية باستخدام الطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية ذات كثافة عالية للوصلة المتقاطعة من خلال تطبيق طبقات رقيقة متعددة وإما الصنفرة و/أو التدريج "B" بين كل طبقة لتعزيز التصاق الطبقة الداخلية.
تسمى آلية المعالجة التفاعلية لمعظم الطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بـ "بدء الجذور الحرة". آلية المعالجة التفاعلية هذه حساسة للأكسجين الموجود في الهواء مما يبطئ أو يمنع سرعة المعالجة. غالبًا ما يُشار إلى هذا التباطؤ باسم تثبيط الأكسجين وهو الأكثر أهمية عند محاولة تحقيق سماكة رقيقة جدًا. في الأغشية الرقيقة، تكون مساحة السطح بالنسبة للحجم الإجمالي للطلاء المطبق عالية نسبيًا بالمقارنة مع سماكة الأغشية السميكة. لذلك، تكون سماكة الأغشية الرقيقة أكثر عرضة لتثبيط الأكسجين وعلاجها ببطء شديد. في كثير من الأحيان، يظل سطح الطبقة النهائية معالجًا بشكل غير كافٍ ويظهر ملمسًا زيتيًا/دهنيًا. ولمقاومة تثبيط الأكسجين، يمكن تمرير غازات خاملة مثل النيتروجين وثاني أكسيد الكربون فوق السطح أثناء المعالجة لإزالة تركيز الأكسجين، وبالتالي السماح بالشفاء الكامل والسريع.
5. ما مدى وضوح طلاء الأشعة فوق البنفسجية الشفاف؟
يمكن للطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100% أن تظهر وضوحًا ممتازًا وسوف تنافس أفضل الطبقات الشفافة في الصناعة. بالإضافة إلى ذلك، عند تطبيقها على الخشب، فإنها تبرز أقصى قدر من الجمال وعمق الصورة. ومما يثير الاهتمام بشكل خاص أنظمة أكريليت يوريتان الأليفاتية المختلفة التي تكون واضحة وعديمة اللون بشكل ملحوظ عند تطبيقها على مجموعة واسعة من الأسطح، بما في ذلك الخشب. علاوة على ذلك، فإن طلاءات أكريليت البولي يوريثين الأليفاتية مستقرة جدًا وتقاوم تغير اللون مع تقدم العمر. من المهم الإشارة إلى أن الطلاءات منخفضة اللمعان تشتت الضوء أكثر بكثير من الطلاءات اللامعة، وبالتالي ستكون ذات وضوح أقل. ومع ذلك، بالنسبة لكيميائيات الطلاء الأخرى، فإن الطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100% متساوية إن لم تكن متفوقة.
يمكن صياغة الطلاءات القابلة للمعالجة بواسطة الماء والأشعة فوق البنفسجية والمتوفرة في هذا الوقت لتوفير وضوح استثنائي ودفء للخشب واستجابة لمنافسة أفضل أنظمة التشطيب التقليدية. يعد الوضوح واللمعان واستجابة الخشب والخصائص الوظيفية الأخرى للطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية المتوفرة في السوق اليوم ممتازة عند الحصول عليها من الشركات المصنعة عالية الجودة.
6. هل هناك طلاءات ملونة أو مصبوغة قابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية؟
نعم، تتوفر الطلاءات الملونة أو المصبوغة بسهولة في جميع أنواع الطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية ولكن هناك عوامل يجب مراعاتها للحصول على أفضل النتائج. العامل الأول والأكثر أهمية هو حقيقة أن بعض الألوان تتداخل مع قدرة الطاقة فوق البنفسجية على الانتقال إلى الطلاء القابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية أو اختراقه. يتم توضيح الطيف الكهرومغناطيسي في الصورة 1، ويمكن ملاحظة أن طيف الضوء المرئي مجاور مباشرة لطيف الأشعة فوق البنفسجية. الطيف عبارة عن سلسلة متصلة بدون خطوط واضحة (أطوال موجية) لترسيم الحدود. ولذلك، تندمج منطقة واحدة تدريجياً في منطقة مجاورة. وبالنظر إلى منطقة الضوء المرئي، هناك بعض الادعاءات العلمية بأنها تمتد من 400 نانومتر إلى 780 نانومتر، بينما تقول ادعاءات أخرى أنها تمتد من 350 نانومتر إلى 800 نانومتر. في هذه المناقشة، من المهم فقط أن ندرك أن بعض الألوان يمكن أن تمنع بشكل فعال انتقال أطوال موجية معينة من الأشعة فوق البنفسجية أو الإشعاع.
وبما أن التركيز ينصب على الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية أو منطقة الإشعاع، فلنستكشف تلك المنطقة بمزيد من التفصيل. الصورة 2 توضح العلاقة بين الطول الموجي للضوء المرئي واللون المقابل له الفعال في حجبه. من المهم أيضًا معرفة أن الملونات تمتد عادةً على نطاق من الأطوال الموجية بحيث يمكن للملون الأحمر أن يمتد على نطاق كبير بحيث يمكن امتصاصه جزئيًا في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. ولذلك، فإن الألوان الأكثر إثارة للقلق ستمتد إلى النطاق الأصفر والبرتقالي والأحمر ويمكن أن تتداخل هذه الألوان مع العلاج الفعال.
لا تتداخل الملونات مع المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية فحسب، بل إنها أيضًا تؤخذ في الاعتبار عند استخدام الطلاءات المصبوغة البيضاء، مثل البادئات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية ودهانات المعطف الخفيف. ضع في اعتبارك طيف الامتصاص للصبغة البيضاء لثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2)، كما هو موضح في الصورة 3. يُظهر TiO2 امتصاصًا قويًا للغاية في جميع أنحاء منطقة الأشعة فوق البنفسجية ومع ذلك، يتم معالجة الطلاءات البيضاء القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بشكل فعال. كيف؟ تكمن الإجابة في صياغة دقيقة من قبل مطور الطلاء والشركة المصنعة بالتنسيق مع استخدام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية المناسبة للعلاج. تبعث مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية الشائعة المستخدمة طاقة كما هو موضح في الصورة 4.
يعتمد كل مصباح موضح على الزئبق، ولكن عن طريق تطعيم الزئبق بعنصر معدني آخر، يمكن أن ينتقل الانبعاث إلى مناطق أخرى ذات طول موجي. في حالة الطلاء الأبيض القائم على TiO2 والقابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، سيتم حجب الطاقة التي يوفرها مصباح الزئبق القياسي بشكل فعال. بعض الأطوال الموجية الأعلى التي يتم توصيلها يمكن أن توفر العلاج ولكن طول الوقت اللازم للعلاج الكامل قد لا يكون عمليًا. ومع ذلك، فمن خلال تطعيم مصباح الزئبق بالجاليوم، تكون هناك وفرة من الطاقة المفيدة في منطقة لا يحجبها TiO2 بشكل فعال. يمكن تحقيق استخدام مزيج من كلا النوعين من المصابيح، سواء من خلال المعالجة (باستخدام مخدر الغاليوم) أو المعالجة السطحية (باستخدام الزئبق القياسي) (الصورة 5).
وأخيرًا، يجب صياغة الطلاءات الملونة أو المصبوغة والقابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية باستخدام المحفزات الضوئية المثالية بحيث يتم استخدام طاقة الأشعة فوق البنفسجية - نطاق الطول الموجي للضوء المرئي الذي يتم توصيله بواسطة المصابيح - بشكل صحيح من أجل علاج فعال.
أسئلة أخرى؟
فيما يتعلق بأية أسئلة تطرأ، لا تتردد أبدًا في سؤال مورد الشركة الحالي أو المستقبلي للطلاءات والمعدات وأنظمة التحكم في العمليات. تتوفر الإجابات الجيدة للمساعدة في اتخاذ قرارات فعالة وآمنة ومربحة. ش
لورانس (لاري) فان إيسيغيم هو الرئيس/المدير التنفيذي لشركة Van Technologies, Inc. تتمتع شركة Van Technologies بأكثر من 30 عامًا من الخبرة في مجال الطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، حيث بدأت كشركة بحث وتطوير ولكنها تحولت بسرعة إلى شركة مصنعة لتطبيقات محددة للطلاءات المتقدمة التي تخدم الطلاء الصناعي المرافق في جميع أنحاء العالم. لقد كانت الطلاءات القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية دائمًا محور التركيز الأساسي، جنبًا إلى جنب مع تقنيات الطلاء "الخضراء" الأخرى، مع التركيز على الأداء المساوٍ للتقنيات التقليدية أو المتجاوز لها. تقوم شركة Van Technologies بتصنيع العلامة التجارية GreenLight Coatings™ للطلاءات الصناعية وفقًا لنظام إدارة الجودة المعتمد ISO-9001:2015. لمزيد من المعلومات، قم بزيارةwww.greenlightcoatings.com.
وقت النشر: 22 يوليو 2023
