بقلم لورانس (لاري) فان إيسغيم، الرئيس التنفيذي لشركة فان تكنولوجيز.
خلال مسيرتنا في التعامل مع العملاء الصناعيين على الصعيد الدولي، أجبنا على عدد هائل من الأسئلة وقدمنا حلولاً عديدة تتعلق بالطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. فيما يلي بعض الأسئلة الأكثر شيوعاً، وقد توفر الإجابات المرفقة معلومات مفيدة.
1. ما هي الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية؟
في صناعة تشطيب الأخشاب، توجد ثلاثة أنواع رئيسية من الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.
الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، والتي تُعرف أحيانًا باسم الطلاءات الصلبة بنسبة 100%، هي تركيبات كيميائية سائلة لا تحتوي على أي مذيبات أو ماء. عند تطبيقها، تتعرض هذه الطلاءات مباشرةً لطاقة الأشعة فوق البنفسجية دون الحاجة إلى التجفيف أو التبخير قبل المعالجة. يتفاعل تركيب الطلاء المطبق لتشكيل طبقة سطحية صلبة من خلال عملية تفاعلية تُعرف باسم البلمرة الضوئية. ولأنها لا تتطلب أي تبخير قبل المعالجة، فإن عملية التطبيق والمعالجة تتسم بكفاءة عالية وفعالية من حيث التكلفة.
تحتوي الطلاءات الهجينة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، سواءً كانت مائية أو مذيبة، على الماء أو المذيب لتقليل نسبة المادة الفعالة (أو الصلبة). يتيح هذا التقليل في نسبة المادة الصلبة سهولة أكبر في التحكم بسماكة طبقة الطلاء الرطبة، و/أو في التحكم بلزوجة الطلاء. عند الاستخدام، تُطبَّق هذه الطلاءات على الأسطح الخشبية باستخدام طرق متنوعة، ويجب تجفيفها تمامًا قبل معالجتها بالأشعة فوق البنفسجية.
تُعدّ الطلاءات المسحوقية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية تركيبات صلبة بنسبة 100%، وتُطبّق عادةً على ركائز موصلة عبر التجاذب الكهروستاتيكي. بعد التطبيق، تُسخّن الركيزة لإذابة المسحوق، الذي يتدفق ليشكّل طبقة سطحية. ثم تُعرّض الركيزة المطلية مباشرةً للأشعة فوق البنفسجية لتسريع عملية المعالجة. تصبح الطبقة السطحية الناتجة غير قابلة للتشوّه أو حساسة للحرارة.
تتوفر أنواع مختلفة من هذه الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، تحتوي على آلية معالجة ثانوية (تنشيط حراري، تفاعل مع الرطوبة، إلخ) تُتيح معالجة المناطق السطحية غير المعرضة للأشعة فوق البنفسجية. وتُعرف هذه الطلاءات عادةً باسم الطلاءات ثنائية المعالجة.
بغض النظر عن نوع الطلاء المعالج بالأشعة فوق البنفسجية المستخدم، فإن الطبقة النهائية للسطح توفر جودة استثنائية ومتانة وخصائص مقاومة.
2. ما مدى جودة التصاق الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بأنواع الأخشاب المختلفة، بما في ذلك أنواع الأخشاب الزيتية؟
تتميز الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بالتصاق ممتاز بمعظم أنواع الأخشاب. من المهم التأكد من توفر ظروف معالجة كافية لضمان المعالجة الكاملة والالتصاق الجيد بالسطح.
توجد أنواع معينة من الأخشاب غنية بالزيوت بطبيعتها، وقد تتطلب استخدام طبقة أساسية مُحسّنة للالتصاق. وقد أجرت شركة فان تكنولوجيز أبحاثًا وتطويرًا مكثفًا في مجال التصاق الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بهذه الأنواع من الأخشاب. ومن بين التطورات الحديثة، مادة مانعة للتسرب واحدة معالجة بالأشعة فوق البنفسجية، تمنع الزيوت والعصارة والقطران من التأثير سلبًا على التصاق الطبقة النهائية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.
بدلاً من ذلك، يمكن إزالة الزيت الموجود على سطح الخشب قبل وضع الطلاء مباشرةً عن طريق مسحه بالأسيتون أو أي مذيب مناسب آخر. تُبلل قطعة قماش ماصة وخالية من الوبر بالمذيب أولاً، ثم تُمسح بها سطح الخشب. يُترك السطح ليجف، ثم يُوضع الطلاء المعالج بالأشعة فوق البنفسجية. تُعزز إزالة الزيت والملوثات الأخرى من السطح التصاق الطلاء بسطح الخشب لاحقاً.
3. ما هي أنواع البقع المتوافقة مع الطلاءات المقاومة للأشعة فوق البنفسجية؟
يمكن معالجة أي من أنواع الصبغات المذكورة هنا بفعالية باستخدام أنظمة معالجة بالأشعة فوق البنفسجية، سواء كانت معالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%، أو معالجة بالأشعة فوق البنفسجية مع تقليل المذيبات، أو معالجة بالأشعة فوق البنفسجية باستخدام الماء، أو أنظمة مسحوق معالجة بالأشعة فوق البنفسجية. لذا، توجد العديد من التركيبات العملية التي تجعل معظم أنواع الصبغات المتوفرة في السوق مناسبة لأي طلاء معالج بالأشعة فوق البنفسجية. مع ذلك، توجد بعض الاعتبارات المهمة لضمان التوافق والحصول على تشطيب عالي الجودة لأسطح الخشب.
البقع المائية والبقع المائية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية:عند تطبيق مواد مانعة للتسرب/طبقات نهائية مسحوقية معالجة بالأشعة فوق البنفسجية، سواء كانت معالجة بنسبة 100% أو معالجة بنسبة مخففة من المذيبات أو معالجة بالأشعة فوق البنفسجية، على بقع مائية، من الضروري أن تجف البقعة تمامًا لتجنب عيوب تجانس الطلاء، بما في ذلك عيوب قشر البرتقال، وعيوب سطحية، وتكوّن الحفر، وتجمعات المياه. تحدث هذه العيوب نتيجة لانخفاض التوتر السطحي للطلاءات المطبقة مقارنةً بارتفاع التوتر السطحي المتبقي للماء من البقعة.
مع ذلك، يُعدّ استخدام الطلاء المائي المعالج بالأشعة فوق البنفسجية أكثر مرونة بشكل عام. قد تظهر بعض الرطوبة على الصبغة المطبقة دون أي آثار سلبية عند استخدام أنواع معينة من مواد منع التسرب/الطبقات النهائية المائية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. ستنتشر الرطوبة أو الماء المتبقي من الصبغة بسهولة عبر مادة منع التسرب/الطبقة النهائية المائية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية أثناء عملية التجفيف. ومع ذلك، يُنصح بشدة باختبار أي تركيبة من الصبغة ومادة منع التسرب/الطبقة النهائية على عينة تجريبية قبل تطبيقها على السطح المراد تشطيبه.
البقع الزيتية والمذيبة:على الرغم من وجود أنظمة قد تُستخدم لمعالجة البقع الزيتية أو المذيبة غير الجافة تمامًا، إلا أنه من الضروري، بل والموصى به بشدة، تجفيف هذه البقع تمامًا قبل وضع أي طبقة مانعة للتسرب أو طبقة نهائية. قد تستغرق البقع بطيئة الجفاف من هذا النوع ما يصل إلى 24 إلى 48 ساعة (أو أكثر) حتى تجف تمامًا. لذا، يُنصح باختبار النظام على سطح خشبي نموذجي.
بقع قابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%:بشكل عام، تتميز الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100% بمقاومة عالية للمواد الكيميائية والماء عند اكتمال معالجتها. هذه المقاومة تجعل من الصعب على الطلاءات اللاحقة الالتصاق جيدًا ما لم يتم صنفرة السطح المعالج بالأشعة فوق البنفسجية بشكل كافٍ للسماح بالترابط الميكانيكي. على الرغم من توفر أنواع من الصبغات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100% والمصممة لتكون قابلة لاستقبال الطلاءات اللاحقة، إلا أن معظم هذه الصبغات تحتاج إلى صنفرة أو معالجة جزئية (تُسمى المرحلة "ب" أو المعالجة بالنتوءات) لتعزيز الالتصاق بين الطبقات. تُنتج المرحلة "ب" مواقع تفاعلية متبقية في طبقة الصبغة تتفاعل مع الطلاء المعالج بالأشعة فوق البنفسجية عند تعرضه لظروف المعالجة الكاملة. كما تسمح المرحلة "ب" بصنفرة خفيفة لإزالة أي نتوءات قد تحدث نتيجة تطبيق الصبغة. ينتج عن ذلك تطبيق طبقة نهائية ناعمة أو طبقة علوية ذات التصاق ممتاز بين الطبقات.
ثمة مشكلة أخرى تتعلق بالبقع المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%، وهي الألوان الداكنة. تُعطي البقع ذات الصبغة الكثيفة (والطلاءات المصبوغة عمومًا) أداءً أفضل عند استخدام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التي تُصدر طاقة أقرب إلى طيف الضوء المرئي. تُعد مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية المُطعّمة بالغاليوم مع مصابيح الزئبق القياسية خيارًا ممتازًا. كما تُعطي مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية التي تُصدر أشعة بطول موجي 395 نانومتر و/أو 405 نانومتر أداءً أفضل مع الأنظمة المصبوغة مقارنةً بمصفوفات 365 نانومتر و385 نانومتر. علاوة على ذلك، تُعطي أنظمة مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التي تُصدر طاقة أعلى (مللي واط/سم²) أداءً أفضل.2) وكثافة الطاقة (مللي جول/سم2) تعزيز عملية التصلب بشكل أفضل من خلال طبقة الصبغة أو الطلاء الملون المطبق.
وأخيرًا، كما هو الحال مع أنظمة التلوين الأخرى المذكورة أعلاه، يُنصح بإجراء اختبار قبل العمل على السطح المراد تلوينه وتشطيبه. تأكد من ذلك قبل أن يجف تمامًا!
4. ما هو الحد الأقصى/الأدنى لسمك طبقة الطلاء للأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%؟
تُعتبر الطلاءات المسحوقية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، من الناحية الفنية، طلاءات قابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%، ويُحدَّد سُمكها المُطبَّق بقوى التجاذب الكهروستاتيكية التي تربط المسحوق بالسطح المراد تشطيبه. يُنصح باستشارة الشركة المُصنِّعة للطلاءات المسحوقية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.
فيما يخص الطلاءات السائلة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%، فإن سمك الطبقة الرطبة المطبقة سيؤدي إلى سمك مماثل تقريبًا للطبقة الجافة بعد المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. يُعدّ بعض الانكماش أمرًا لا مفر منه، ولكنه عادةً ما يكون ذا تأثير ضئيل. مع ذلك، توجد تطبيقات تقنية متقدمة تتطلب دقة عالية جدًا في سمك الطبقة. في هذه الحالات، يمكن قياس سمك الطبقة المعالجة مباشرةً لربط سمك الطبقة الرطبة بالطبقة الجافة.
يعتمد سُمك الطبقة النهائية بعد المعالجة على التركيب الكيميائي للطلاء المعالج بالأشعة فوق البنفسجية وكيفية تركيبه. تتوفر أنظمة مصممة لتوفير طبقات رقيقة جدًا تتراوح بين 0.2 و0.5 ميل (5-15 ميكرومتر)، وأخرى قادرة على توفير سُمك يزيد عن 12 ملم. عادةً، لا تُنتج الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية ذات الكثافة العالية للروابط المتشابكة، مثل بعض تركيبات أكريلات اليوريثان، سُمكًا كبيرًا في طبقة واحدة. إذ يؤدي انكماشها بعد المعالجة إلى تشقق شديد في الطبقة السميكة. مع ذلك، يُمكن تحقيق سُمك بناء أو طبقة نهائية عالية باستخدام الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية ذات الكثافة العالية للروابط المتشابكة، وذلك بتطبيق طبقات رقيقة متعددة، مع صنفرة أو تشطيب بين كل طبقة لتعزيز التماسك بينها.
تُعرف آلية المعالجة التفاعلية لمعظم الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية باسم "المعالجة بالجذور الحرة". وتتأثر هذه الآلية بالأكسجين الموجود في الهواء، مما يُبطئ أو يمنع سرعة المعالجة. ويُشار إلى هذا التباطؤ عادةً باسم "تثبيط الأكسجين"، وهو بالغ الأهمية عند محاولة الحصول على طبقات رقيقة جدًا. في الطبقات الرقيقة، تكون نسبة مساحة السطح إلى الحجم الكلي للطلاء المطبق عالية نسبيًا مقارنةً بالطبقات السميكة. لذلك، تكون الطبقات الرقيقة أكثر عرضةً لتثبيط الأكسجين وتتصلب ببطء شديد. غالبًا ما يبقى سطح الطلاء غير معالج بشكل كافٍ، ويظهر بملمس زيتي/دهني. ولمواجهة تثبيط الأكسجين، يمكن تمرير غازات خاملة مثل النيتروجين وثاني أكسيد الكربون فوق السطح أثناء المعالجة لإزالة تركيز الأكسجين، مما يسمح بمعالجة كاملة وسريعة.
5. ما مدى وضوح الطلاء الشفاف المقاوم للأشعة فوق البنفسجية؟
تتميز الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100% بوضوحها الفائق، ما يجعلها تنافس أفضل أنواع الطلاءات الشفافة في السوق. كما أنها تُبرز جمال وعمق الصورة بشكلٍ مثالي عند تطبيقها على الخشب. ومن الجدير بالذكر أنظمة أكريلات اليوريثان الأليفاتية المختلفة، التي تتميز بشفافيتها العالية وعديمة اللون عند تطبيقها على مجموعة واسعة من الأسطح، بما في ذلك الخشب. علاوة على ذلك، تتميز طلاءات أكريلات البولي يوريثان الأليفاتية بثباتها العالي ومقاومتها لتغير اللون مع مرور الوقت. تجدر الإشارة إلى أن الطلاءات منخفضة اللمعان تُشتت الضوء بشكلٍ أكبر من الطلاءات اللامعة، وبالتالي تكون أقل وضوحًا. ومع ذلك، تُعتبر الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100%، مقارنةً بأنواع الطلاء الأخرى، مساويةً لها إن لم تكن أفضل منها.
تتميز الطلاءات المائية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية المتوفرة حاليًا بإمكانية تركيبها لتوفير وضوح استثنائي، ودفء للخشب، واستجابة تضاهي أفضل أنظمة التشطيب التقليدية. وتكون خصائص الوضوح واللمعان واستجابة الخشب وغيرها من الخصائص الوظيفية للطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية المتوفرة في السوق اليوم ممتازة عند الحصول عليها من شركات مصنعة ذات جودة عالية.
6. هل توجد طلاءات ملونة أو مصبوغة قابلة للتصلب بالأشعة فوق البنفسجية؟
نعم، تتوفر الطلاءات الملونة أو المصبوغة بسهولة في جميع أنواع الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، ولكن هناك عوامل يجب مراعاتها للحصول على أفضل النتائج. العامل الأول والأهم هو أن بعض الألوان تعيق قدرة طاقة الأشعة فوق البنفسجية على النفاذ إلى داخل الطلاء المعالج بالأشعة فوق البنفسجية أو اختراقه. يوضح الشكل 1 الطيف الكهرومغناطيسي، حيث يُلاحظ أن طيف الضوء المرئي مجاور مباشرةً لطيف الأشعة فوق البنفسجية. الطيف عبارة عن سلسلة متصلة بدون خطوط فاصلة واضحة (أطوال موجية) فاصلة، لذا يندمج كل نطاق تدريجيًا مع النطاق المجاور. بالنسبة لنطاق الضوء المرئي، تشير بعض الدراسات العلمية إلى أنه يمتد من 400 نانومتر إلى 780 نانومتر، بينما تشير دراسات أخرى إلى أنه يمتد من 350 نانومتر إلى 800 نانومتر. في هذا السياق، يكفي أن ندرك أن بعض الألوان قد تحجب بشكل فعال نفاذ أطوال موجية معينة من الأشعة فوق البنفسجية أو الإشعاع.
بما أن التركيز ينصب على نطاق الأشعة فوق البنفسجية، فلنستكشف هذا النطاق بمزيد من التفصيل. توضح الصورة 2 العلاقة بين طول موجة الضوء المرئي واللون المقابل الفعال في حجبه. من المهم أيضًا معرفة أن الملونات عادةً ما تغطي نطاقًا واسعًا من الأطوال الموجية، بحيث قد يغطي الملون الأحمر نطاقًا كبيرًا، ما قد يؤدي إلى امتصاصه جزئيًا في نطاق الأشعة فوق البنفسجية UVA. لذلك، فإن الألوان الأكثر أهمية تقع ضمن نطاق الأصفر والبرتقالي والأحمر، وقد تعيق هذه الألوان عملية المعالجة الفعالة.
لا تقتصر مشكلة الملونات على تداخلها مع عملية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، بل تُعدّ أيضًا عاملًا مهمًا عند استخدام الطلاءات البيضاء المصبوغة، مثل الدهانات التمهيدية والنهائية المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. لننظر إلى طيف امتصاص صبغة ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) البيضاء، كما هو موضح في الصورة 3. يُظهر TiO2 امتصاصًا قويًا جدًا في جميع أنحاء منطقة الأشعة فوق البنفسجية، ومع ذلك، تتم معالجة الطلاءات البيضاء المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية بكفاءة. كيف؟ يكمن السر في التركيبة الدقيقة التي يضعها مطور الطلاء والشركة المصنعة، بالتزامن مع استخدام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية المناسبة للمعالجة. تُصدر مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية الشائعة الاستخدام طاقة كما هو موضح في الصورة 4.
تعتمد كل مصباح موضح على الزئبق، ولكن بإضافة عنصر معدني آخر إلى الزئبق، يمكن تحويل انبعاثه إلى نطاقات أطوال موجية أخرى. في حالة الطلاءات البيضاء المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية والمصنوعة من ثاني أكسيد التيتانيوم، تُحجب الطاقة الصادرة من مصباح الزئبق القياسي بشكل فعال. قد تُسهم بعض الأطوال الموجية الأعلى في المعالجة، ولكن قد لا يكون الوقت اللازم للمعالجة الكاملة عمليًا. مع ذلك، بإضافة الغاليوم إلى مصباح الزئبق، تتوفر طاقة وفيرة مفيدة في نطاق لا يحجبه ثاني أكسيد التيتانيوم بشكل فعال. باستخدام مزيج من نوعي المصابيح، يمكن تحقيق المعالجة الكاملة (باستخدام مصباح مُضاف إليه الغاليوم) والمعالجة السطحية (باستخدام مصباح الزئبق القياسي) (الصورة 5).
وأخيرًا، يجب تركيب الطلاءات الملونة أو المصبوغة القابلة للتصلب بالأشعة فوق البنفسجية باستخدام المحفزات الضوئية المثلى بحيث يتم استخدام طاقة الأشعة فوق البنفسجية - نطاق الطول الموجي للضوء المرئي الذي توفره المصابيح - بشكل صحيح من أجل المعالجة الفعالة.
هل لديك أسئلة أخرى؟
فيما يتعلق بأي استفسارات قد تطرأ، لا تترددوا أبداً في سؤال مورد الشركة الحالي أو المستقبلي للطلاءات والمعدات وأنظمة التحكم في العمليات. تتوفر إجابات وافية تساعدكم على اتخاذ قرارات فعالة وآمنة ومربحة.
لورانس (لاري) فان إيسغيم هو الرئيس التنفيذي لشركة فان تكنولوجيز. تتمتع فان تكنولوجيز بخبرة تزيد عن 30 عامًا في مجال الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، حيث بدأت كشركة بحث وتطوير، ثم تحولت سريعًا إلى شركة مصنعة لطلاءات متطورة مخصصة لتطبيقات محددة، تخدم مرافق الطلاء الصناعية في جميع أنحاء العالم. لطالما كانت الطلاءات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية محورًا رئيسيًا للشركة، إلى جانب تقنيات الطلاء "الخضراء" الأخرى، مع التركيز على الأداء الذي يضاهي أو يتفوق على التقنيات التقليدية. تُصنّع فان تكنولوجيز طلاءات GreenLight Coatings™ الصناعية وفقًا لنظام إدارة الجودة الحاصل على شهادة ISO 9001:2015. لمزيد من المعلومات، تفضل بزيارة الموقع الإلكتروني.www.greenlightcoatings.com.
تاريخ النشر: 22 يوليو 2023
