¿Qué es un barniz ultravioleta?
Es aquel barniz que polimeriza (Def. RAE: «Reacción en la que dos o más moléculas se combinan para formar otra en la que se repiten unidades estructurales de las moléculas originales».) por la acción de la radiación UV. La luz induce a la formación de especies reactivas, desencadenando una rápida reacción de polimerización. De esta forma transforma una formulación líquida y soluble en un recubrimiento insoluble.
En un sistema de curado ultravioleta, se precisa de un barniz fotopolimerizable (con fotoiniciador) y unas lámparas para llevar a cabo la polimerización.
Se pueden emplear disolventes orgánicos volátiles para control de la viscosidad, pero también otros compuestos llamados “diluyentes reactivos” que pueden reaccionar químicamente con la resina formando parte del film seco y así disminuyendo la emisión de disolventes.
Las principales características que también pueden ser sus mayores ventajas son:
- Rápido secado, con lo cual tendremos alta productividad.
- Posibilidad de formular productos 100% sólidos.
- Elevadas durezas y resistencias químico/mecánicas.
- Ahorro de energía.
- Disminución del espacio de trabajo.
Pero también conlleva una serie de inconvenientes:
- Elevados precios de las materias primas.
- Limitación en la pigmentación de las lacas, debido al curado en profundidad.
- Limitación en el tipo de mobiliario debido al curado 3D.
- Limitaciones en el tiempo y condiciones de almacenaje, etc.
¿Qué es la radiación ultravioleta?
La luz UV forma parte del espectro electromagnético, comprendido entre las ondas de radio (onda larga), hasta los rayos X (onda corta). La longitud de onda más adecuada para el secado de los barnices UV se encuentra entre los 200 a 450 nanómetros subdivididos en a niveles:
UVA (380-315 nm), UVB (315-280 nm), UVC (280-100 nm), UVV (450-395 nm).
Con este proceso de polimerización conseguimos superficies extraordinarias que son la respuesta a muchas de las necesidades del mercado, sea cual sea tu sector. Industrias Químicas Iris testea cada aplicación en nuestras instalaciones y también mano a mano con el cliente en las suyas para crear la configuración perfecta, uno de nuestros fuertes: el producto hecho a medida.
Lámparas: tipos y funciones.
Están formadas por un tubo de cuarzo que permite el paso del 90% de la radiación UV. El interior de este tubo contiene normalmente mercurio en atmosfera inerte. Los extremos están formados por dos casquillos de acero inoxidable, latón cromado o cerámica. Por último los electrodos están fabricados con tungsteno. Al aplicar una corriente eléctrica entre los bornes los electrones libres provocan un movimiento hacia el electrodo positivo, produciendo colisiones con los átomos de gas, normalmente de mercurio, liberando energía.
Hay otras lámparas para aplicaciones muy particulares con metales como: plomo, hierro, cobalto etc. Existen varios tipos de lámparas para generar la longitud de onda necesaria para el curado de barnices ultravioleta, como las de arco de mercurio de alta presión, de media presión y las de arco de mercurio sin electrodo. La duración de estas lámparas se debe consultar al proveedor para una información técnica precisa, pero están en torno a la 1000 horas. Cierto es que dependerá mucho de la calidad de estas, de la limpieza del tubo, del sistema de ventilación y de la frecuencia de encendido y apagado. Se pueden encontrar otro tipo de lámparas más novedosas en el mercado como pueden ser las de led y la excimer.
Lámparas Led.
Ventajas de su uso:
- Se pueden encender y apagar instantáneamente.
- No emiten ozono.
- Su intensidad es constante durante su vida útil y esta a su vez es más larga.
- Sin emisión de infrarrojos, lo cual mejora el sangrado de la resina de las maderas aceitosas y evita despegues por calentamiento.
- Mejor penetración UV en lacas pigmentadas.
Inconvenientes de su uso:
- Dificultad para lograr el curado superficial, debido a la inhibición del oxigeno.
- Por tanto las resistencias a arañazos y productos químicos pueden empeorar.
- Son de un coste más elevado.
Lámparas Excimer.
Son lámparas que trabajan a longitudes de onda inferiores a 200 nm, concretamente a 172 nm, esta longitud de onda es muy superficial produciendo un microarrugado en la superficie a la que confiere un brillo extra mate y unas elevadas resistencias al rayado. Esto evita que tengamos que añadir matizante a las formulaciones. Como inconveniente está regular el brillo, su uso queda limitado al extra mate.
Se precisa trabajar en una atmosfera exenta de oxigeno, normalmente se utiliza nitrógeno. Es necesario un curado posterior con lámparas de presión media.
El secado
El secado o curado de un producto ultravioleta, es el tiempo que trascurre desde su aplicación hasta que el producto alcanza sus propiedades finales. Este será diferente en productos con o sin disolvente, trataremos el de los productos con disolvente que es aquel en que la fase de presecado es más compleja. Se puede dividir en tres fases, siendo las siguientes:
- El presecado es, en sí mismo, el tiempo que transcurre desde la aplicación del producto hasta su paso por las lámparas UV. Este tiempo varía dependiendo de del porcentaje de disolvente volátil que contiene la formulación y del sistema de aplicación y puede ser desde unos segundos hasta horas en algunos túneles de secado antiguos. A esta fase del secado se puede añadir temperatura para facilitar la evaporación del disolvente, infrarrojos en el caso de productos al agua, lámparas de baja intensidad para facilitar el matizado y su pregelificación. Durante este presecado se consigue:
-Humectación del soporte.
-Nivelación del producto.
-Eliminación de burbujas y otros defectos.
-Evaporación del disolvente.
2. Secado en lámparas: Tiempo que tarda el producto en pasar por las lámparas. Dependiendo del producto utilizado este tiempo será mayor o menor, pero suelen ser pocos segundos. Es la parte del secado donde se producen los fenómenos más importantes y confieren al producto todas sus propiedades como: brillo, dureza, lijado, resistencias químico/mecánicas, adherencia…Todas estas propiedades dependen de la dosis de radiación uv, de la cantidad y tipo de fotoiniciador empleado y de la química del producto utilizado.
3. Poscurado: Aunque después de pasar por las lámparas la reacción cesa, aún se pueden producir algunas reacciones que confieren algunas propiedades, sobre todo en los productos de doble curado.
Los Fotoiniciadores
Tras estos conceptos, nos encontramos con uno de los más importantes: los fotoiniciadores.
Son compuestos aromáticos no saturados encargados de convertir la energía luminosa (radiación ultravioleta) en energía química para formar radicales libres o cationes. Por tanto, los fotoiniciadores cumplen la función crítica de iniciar la polimerización de los materiales. El fotoiniciador juega un papel clave, puesto que controla tanto el grado de inicio de la reacción como la penetración de la luz incidente y por tanto, la profundidad del curado. Existen dos grandes grupos de fotoiniciadores:
1.-Fotoiniciadores para curado radicalario que generan radicales libres al exponerse a la luz UV. Son los más empleados en barnices para madera.
2.- Fotoiniciadores catiónicos. Inician la reacción mediante un mecanismo iónico, normalmente catiónico, con la ventaja que este curado no es inhibido por el oxigeno atmosférico. Son más empleados en metal, papel plástico y vidrio.
Este tratamiento es una de nuestras especialidades por lo que ahondaremos un poco más próximamente. Los procesos en Industrias Químicas Iris se desarrollan gracias a un inestimable equipo técnico que con su investigación y gran trabajo, ofrece resultados espectaculares como los que sólo Iris ofrece.
Para cualquier duda o para más información, no dude en escribirnos a: industrias@quimicasiris.com.
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