การใช้งานยานยนต์ของสารเคลือบยูวี

เทคโนโลยียูวีถือเป็นเทคโนโลยี "ที่กำลังมาแรง" สำหรับการบ่มสารเคลือบอุตสาหกรรม แม้ว่าอาจจะเป็นเรื่องใหม่สำหรับหลาย ๆ คนในอุตสาหกรรมการเคลือบสีอุตสาหกรรมและยานยนต์ แต่ก็มีมานานกว่าสามทศวรรษในอุตสาหกรรมอื่น ๆ...

เทคโนโลยียูวีถือเป็นเทคโนโลยี "ที่กำลังมาแรง" สำหรับการบ่มสารเคลือบอุตสาหกรรม แม้ว่าจะเป็นเรื่องใหม่สำหรับหลาย ๆ คนในอุตสาหกรรมการเคลือบสีอุตสาหกรรมและยานยนต์ แต่ก็มีมานานกว่าสามทศวรรษในอุตสาหกรรมอื่น ๆ ผู้คนเดินบนผลิตภัณฑ์ปูพื้นไวนิลเคลือบยูวีทุกวัน และพวกเราหลายคนก็มีผลิตภัณฑ์เหล่านี้อยู่ในบ้าน เทคโนโลยีการบ่มด้วยรังสียูวียังมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ในกรณีของโทรศัพท์มือถือ เทคโนโลยียูวีถูกนำมาใช้ในการเคลือบตัวเรือนพลาสติก การเคลือบเพื่อปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายใน ส่วนประกอบที่ยึดด้วยกาวยูวี และแม้กระทั่งในการผลิตหน้าจอสีที่พบในโทรศัพท์บางรุ่น ในทำนองเดียวกัน อุตสาหกรรมใยแก้วนำแสงและดีวีดี/ซีดีใช้การเคลือบยูวีและกาวเพียงอย่างเดียว และจะไม่มีอยู่อย่างที่เรารู้จักในปัจจุบันหากเทคโนโลยียูวีไม่ได้ช่วยในการพัฒนา

แล้วการบ่มด้วยรังสียูวีคืออะไร? พูดง่ายๆ ก็คือกระบวนการเชื่อมโยงข้าม (บ่ม) การเคลือบโดยกระบวนการทางเคมีที่เริ่มต้นและคงอยู่โดยพลังงานรังสียูวี ภายในเวลาไม่ถึงนาที สารเคลือบจะเปลี่ยนจากของเหลวเป็นของแข็ง มีความแตกต่างพื้นฐานในวัตถุดิบบางอย่างและฟังก์ชันการทำงานของเรซินในการเคลือบ แต่จะโปร่งใสสำหรับผู้ใช้การเคลือบ

อุปกรณ์การใช้งานทั่วไป เช่น ปืนสเปรย์พ่นด้วยลม, HVLP, กระดิ่งหมุน, การเคลือบแบบไหล, การเคลือบแบบม้วน และอุปกรณ์อื่นๆ ล้วนใช้การเคลือบ UV อย่างไรก็ตาม แทนที่จะเข้าไปในเตาอบความร้อนหลังจากการเคลือบและแฟลชตัวทำละลาย การเคลือบจะถูกทำให้แห้งด้วยพลังงาน UV ที่สร้างโดยระบบหลอด UV ซึ่งจัดในลักษณะที่ให้แสงสว่างแก่การเคลือบด้วยพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นเพื่อให้เกิดการบ่ม

บริษัทและอุตสาหกรรมที่ใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะของเทคโนโลยียูวีได้มอบคุณค่าพิเศษด้วยการมอบประสิทธิภาพการผลิตที่เหนือกว่าและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่เหนือกว่า ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงผลกำไรด้วย

การใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของ UV

คุณลักษณะหลักที่สามารถใช้ประโยชน์ได้คืออะไร? ประการแรก ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น การบ่มทำได้รวดเร็วมากและสามารถทำได้ที่อุณหภูมิห้อง ช่วยให้สามารถบ่มพื้นผิวที่ไวต่อความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และการเคลือบทั้งหมดสามารถแห้งตัวได้อย่างรวดเร็ว การบ่มด้วยรังสียูวีเป็นกุญแจสำคัญในการเพิ่มผลผลิต หากข้อจำกัด (คอขวด) ในกระบวนการของคุณคือระยะเวลาในการบ่มที่ยาวนาน นอกจากนี้ความเร็วยังช่วยให้กระบวนการมีขนาดเล็กลงมาก สำหรับการเปรียบเทียบ การเคลือบแบบธรรมดาที่ต้องอบ 30 นาทีที่ความเร็วเส้น 15 fpm ต้องใช้สายพานลำเลียง 450 ฟุตในเตาอบ ในขณะที่การเคลือบยูวีอาจต้องใช้สายพานลำเลียงเพียง 25 ฟุต (หรือน้อยกว่า)

ปฏิกิริยาการเชื่อมโยงข้ามด้วยรังสียูวีสามารถส่งผลให้การเคลือบมีความทนทานทางกายภาพที่เหนือกว่าอย่างมาก แม้ว่าการเคลือบสามารถกำหนดสูตรให้แข็งสำหรับการใช้งานเช่นพื้นได้ แต่ก็สามารถทำให้มีความยืดหยุ่นสูงได้เช่นกัน สารเคลือบทั้งสองประเภททั้งแบบแข็งและแบบยืดหยุ่นถูกนำมาใช้ในงานด้านยานยนต์

คุณลักษณะเหล่านี้เป็นแรงผลักดันให้เกิดการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและการรุกของเทคโนโลยียูวีสำหรับการเคลือบยานยนต์ แน่นอนว่า ยังมีความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับการบ่มด้วยรังสียูวีในสารเคลือบอุตสาหกรรม ความกังวลหลักสำหรับเจ้าของกระบวนการคือความสามารถในการทำให้ทุกพื้นที่ของชิ้นส่วนที่ซับซ้อนได้รับพลังงาน UV พื้นผิวทั้งหมดของการเคลือบจะต้องได้รับพลังงาน UV ขั้นต่ำที่จำเป็นในการบ่มการเคลือบ ซึ่งจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์ชิ้นส่วนอย่างละเอียด การจัดวางชิ้นส่วน และการจัดวางโคมไฟเพื่อกำจัดพื้นที่เงา อย่างไรก็ตาม มีการปรับปรุงที่สำคัญในด้านหลอดไฟ วัตถุดิบ และผลิตภัณฑ์ตามสูตร ซึ่งเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ส่วนใหญ่ได้

ไฟส่องสว่างด้านหน้ารถยนต์

การใช้งานด้านยานยนต์โดยเฉพาะที่ UV กลายเป็นเทคโนโลยีมาตรฐานอยู่ในอุตสาหกรรมระบบไฟส่องหน้ายานยนต์ ซึ่งการเคลือบ UV มีการใช้มานานกว่า 15 ปี และปัจจุบันครองตลาดถึง 80% ไฟหน้าประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก 2 ชิ้นที่ต้องเคลือบ ได้แก่ เลนส์โพลีคาร์บอเนตและตัวสะท้อนแสง เลนส์ต้องการการเคลือบป้องกันรอยขีดข่วนที่แข็งมากเพื่อปกป้องโพลีคาร์บอเนตจากองค์ประกอบต่างๆ และการใช้งานทางกายภาพ โครงสร้างตัวสะท้อนแสงมีสารเคลือบ UV (ไพรเมอร์) ที่จะปิดผนึกพื้นผิวและให้พื้นผิวที่เรียบเนียนเป็นพิเศษสำหรับการชุบโลหะ ตลาดสีรองพื้นสะท้อนแสงขณะนี้สามารถบ่มด้วยรังสียูวีได้ 100% เหตุผลหลักในการนำมาใช้คือความสามารถในการผลิตที่ดีขึ้น รอยเท้าของกระบวนการขนาดเล็ก และคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพการเคลือบที่เหนือกว่า

แม้ว่าสารเคลือบที่ใช้จะบ่มด้วยรังสียูวี แต่ก็มีตัวทำละลาย อย่างไรก็ตาม สีสเปรย์เคลือบส่วนใหญ่จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่และรีไซเคิลกลับเข้าสู่กระบวนการ ทำให้ได้ประสิทธิภาพการถ่ายโอนเกือบ 100% จุดมุ่งเน้นสำหรับการพัฒนาในอนาคตคือการเพิ่มของแข็งให้เป็น 100% และลดความจำเป็นในการใช้ตัวออกซิไดเซอร์

ชิ้นส่วนพลาสติกภายนอก

การใช้งานอย่างหนึ่งที่ไม่ค่อยมีใครรู้จักคือการใช้เคลือบใสที่รักษาด้วยรังสียูวีได้เหนือเครือเถาด้านข้างของตัวถังที่ขึ้นรูปด้วยสี ในขั้นแรก การเคลือบนี้ได้รับการพัฒนาเพื่อลดการเกิดสีเหลืองจากการสัมผัสภายนอกของเครือเถาด้านข้างตัวถังไวนิล การเคลือบจะต้องมีความทนทานและยืดหยุ่นมากเพื่อรักษาการยึดเกาะโดยไม่แตกร้าวจากวัตถุที่กระแทกแม่พิมพ์ ปัจจัยขับเคลื่อนสำหรับการใช้การเคลือบ UV ในการใช้งานนี้คือความเร็วของการแข็งตัว (รอยเท้าของกระบวนการขนาดเล็ก) และคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่เหนือกว่า

แผงตัวถัง SMC

Sheet Molding Compound (SMC) เป็นวัสดุคอมโพสิตที่ใช้เป็นทางเลือกทดแทนเหล็กมานานกว่า 30 ปี SMC ประกอบด้วยเรซินโพลีเอสเตอร์ที่เติมใยแก้วซึ่งถูกหล่อเป็นแผ่น แผ่นเหล่านี้จะถูกใส่ลงในแม่พิมพ์อัดและขึ้นรูปเป็นแผงตัวถัง สามารถเลือก SMC ได้เนื่องจากช่วยลดต้นทุนเครื่องมือสำหรับการผลิตขนาดเล็ก ลดน้ำหนัก ให้ความต้านทานบุ๋มและการกัดกร่อน และให้ละติจูดกับสไตลิสต์มากขึ้น อย่างไรก็ตาม ความท้าทายอย่างหนึ่งในการใช้ SMC คือการตกแต่งชิ้นส่วนในโรงงานประกอบ SMC เป็นสารตั้งต้นที่มีรูพรุน เมื่อแผงตัวถังซึ่งปัจจุบันอยู่บนยานพาหนะผ่านการอบสีแบบเคลือบใส อาจเกิดข้อบกพร่องของสีที่เรียกว่า “ป๊อปอัปที่มีรูพรุน” ได้ ซึ่งจะต้องมีการซ่อมแซมเฉพาะจุดเป็นอย่างน้อย หรือหากมี "รอยผุกร่อน" มากพอ ให้ทาสีตัวถังใหม่ทั้งหมด

เมื่อสามปีที่แล้ว ในความพยายามที่จะกำจัดข้อบกพร่องนี้ BASF Coatings ได้ทำการค้าเครื่องปิดผนึก UV/ความร้อนแบบไฮบริด เหตุผลในการใช้การรักษาแบบไฮบริดก็คือการสเปรย์ที่มากเกินไปจะถูกรักษาให้หายขาดบนพื้นผิวที่ไม่สำคัญ ขั้นตอนสำคัญในการกำจัด "การเกิดรูพรุน" คือการสัมผัสกับพลังงาน UV ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามของการเคลือบที่ถูกเปิดเผยบนพื้นผิวที่สำคัญ หากเครื่องซีลไม่ได้รับพลังงาน UV ขั้นต่ำ สารเคลือบจะยังคงผ่านข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพอื่นๆ ทั้งหมด

การใช้เทคโนโลยีดูอัล-เคียวในกรณีนี้ให้คุณสมบัติการเคลือบใหม่โดยการใช้การบ่มด้วยรังสียูวี ในขณะเดียวกันก็ให้ปัจจัยด้านความปลอดภัยสำหรับการเคลือบในการใช้งานที่มีมูลค่าสูง การใช้งานนี้ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยียูวีสามารถให้คุณสมบัติการเคลือบที่เป็นเอกลักษณ์ได้อย่างไร แต่ยังแสดงให้เห็นว่าระบบการเคลือบยูวีสามารถใช้ได้กับชิ้นส่วนยานยนต์ที่มีมูลค่าสูง ปริมาณสูง ขนาดใหญ่ และซับซ้อน มีการใช้สารเคลือบนี้กับแผงตัวถังประมาณหนึ่งล้านแผง

OEM เคลียร์โค้ท

อาจเป็นไปได้ว่ากลุ่มตลาดเทคโนโลยียูวีที่มีการมองเห็นสูงสุดคือการเคลือบคลาส A ของแผงตัวถังภายนอกรถยนต์ บริษัท ฟอร์ด มอเตอร์ จัดแสดงเทคโนโลยียูวีบนรถยนต์ต้นแบบ Concept U ในงาน North American International Auto Show ในปี 2546 เทคโนโลยีการเคลือบที่สาธิตคือการเคลือบใสแบบเคลือบด้วยรังสียูวี ซึ่งคิดค้นและจัดหาโดย Akzo Nobel Coatings การเคลือบนี้ถูกนำไปใช้และบ่มบนแผงตัวถังแต่ละชิ้นที่ทำจากวัสดุหลากหลายชนิด

ที่ Surcar ซึ่งเป็นการประชุมการเคลือบยานยนต์ระดับโลกชั้นนำที่จัดขึ้นทุก ๆ ปีในฝรั่งเศส ทั้ง DuPont Performance Coatings และ BASF ได้นำเสนอในปี 2544 และ 2546 เกี่ยวกับเทคโนโลยีการบ่มด้วยรังสียูวีสำหรับการเคลือบใสสำหรับยานยนต์ ปัจจัยขับเคลื่อนสำหรับการพัฒนานี้คือการปรับปรุงปัญหาความพึงพอใจของลูกค้าหลักในเรื่องการต้านทานการขีดข่วนและรอยขีดข่วนของสี ทั้งสองบริษัทได้พัฒนาการเคลือบแบบไฮบริดเคียว (ยูวีและความร้อน) วัตถุประสงค์ของการดำเนินตามเส้นทางเทคโนโลยีไฮบริดคือเพื่อลดความซับซ้อนของระบบการบ่มด้วยรังสียูวีให้เหลือน้อยที่สุด ในขณะเดียวกันก็บรรลุคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพตามเป้าหมาย

ทั้ง DuPont และ BASF ได้ติดตั้งท่อนำร่องที่โรงงานของตน สายผลิตภัณฑ์ดูปองท์ในวุพเพอร์ทัลมีความสามารถในการรักษาทั้งร่างกาย บริษัทเคลือบไม่เพียงแต่ต้องแสดงประสิทธิภาพการเคลือบที่ดีเท่านั้น แต่ยังต้องสาธิตวิธีการทาสีอีกด้วย ข้อดีอีกประการหนึ่งของการบ่มด้วยรังสียูวี/ความร้อนที่อ้างโดยดูปองท์คือความยาวของส่วนเคลือบใสของเส้นขั้นสุดท้ายสามารถลดลงได้ 50% เพียงแค่ลดความยาวของเตาอบความร้อน

จากด้านวิศวกรรม Dürr System GmbH ได้นำเสนอเกี่ยวกับแนวคิดโรงงานประกอบสำหรับการบ่มด้วยรังสียูวี ตัวแปรหลักประการหนึ่งในแนวคิดเหล่านี้คือตำแหน่งของกระบวนการบ่มด้วยรังสียูวีในเส้นชัย โซลูชันที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมประกอบด้วยการระบุตำแหน่งหลอด UV ก่อน ภายใน หรือหลังเตาอบความร้อน Dürr รู้สึกว่ามีโซลูชันทางวิศวกรรมสำหรับตัวเลือกกระบวนการส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับสูตรปัจจุบันที่อยู่ระหว่างการพัฒนา นอกจากนี้ Fusion UV Systems ยังนำเสนอเครื่องมือใหม่ — การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของกระบวนการบ่มด้วยรังสียูวีสำหรับตัวถังรถยนต์ การพัฒนานี้ดำเนินการเพื่อสนับสนุนและเร่งการนำเทคโนโลยีการบ่มด้วยรังสียูวีมาใช้ในโรงงานประกอบชิ้นส่วน

แอปพลิเคชั่นอื่น ๆ

งานพัฒนายังคงดำเนินต่อไปสำหรับการเคลือบพลาสติกที่ใช้ภายในรถยนต์ การเคลือบสำหรับล้ออัลลอยด์และฝาครอบล้อ การเคลือบใสบนชิ้นส่วนที่มีสีขึ้นรูปขนาดใหญ่ และสำหรับชิ้นส่วนใต้ฝากระโปรง กระบวนการยูวียังคงได้รับการตรวจสอบว่าเป็นแพลตฟอร์มการบ่มที่มั่นคง สิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปจริงๆ ก็คือการเคลือบยูวีกำลังเคลื่อนไปสู่ชิ้นส่วนที่ซับซ้อนและมีมูลค่าสูงกว่า ความเสถียรและความมีชีวิตในระยะยาวของกระบวนการได้แสดงให้เห็นแล้วด้วยการใช้ระบบไฟส่องสว่างด้านหน้า เริ่มต้นเมื่อ 20 กว่าปีที่แล้ว และปัจจุบันเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม

แม้ว่าเทคโนโลยี UV จะมีสิ่งที่บางคนมองว่าเป็นปัจจัยที่ “เจ๋ง” แต่สิ่งที่อุตสาหกรรมต้องการทำกับเทคโนโลยีนี้คือ การจัดหาวิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุดสำหรับปัญหาของผู้เข้าเส้นชัย ไม่มีใครใช้เทคโนโลยีเพื่อประโยชน์ของเทคโนโลยี มันต้องส่งมอบคุณค่า มูลค่าอาจมาในรูปของประสิทธิภาพการผลิตที่ดีขึ้นซึ่งสัมพันธ์กับความเร็วในการรักษา หรืออาจมาจากคุณสมบัติที่ได้รับการปรับปรุงหรือใหม่ซึ่งคุณไม่สามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน อาจมาจากคุณภาพในครั้งแรกที่สูงขึ้น เนื่องจากสารเคลือบเปิดรับสิ่งสกปรกโดยใช้เวลาน้อยลง อาจเป็นวิธีในการลดหรือกำจัดสารอินทรีย์ระเหยง่ายในสถานประกอบการของคุณ เทคโนโลยีสามารถส่งมอบคุณค่าได้ อุตสาหกรรมยูวีและผู้เข้าเล่มจำเป็นต้องทำงานร่วมกันต่อไปเพื่อสร้างสรรค์โซลูชันที่ปรับปรุงผลกำไรของผู้เข้าเล่ม