Aplicações automotivas de revestimentos curados por UV

A tecnologia UV é considerada por muitos como a tecnologia “em ascensão” para a cura de revestimentos industriais. Embora possa ser novo para muitos na indústria de revestimentos industriais e automotivos, já existe há mais de três décadas em outras indústrias…

A tecnologia UV é considerada por muitos como a tecnologia “em ascensão” para a cura de revestimentos industriais. Embora possa ser novo para muitos na indústria de revestimentos industriais e automotivos, já existe há mais de três décadas em outras indústrias. As pessoas andam sobre pisos de vinil com revestimento UV todos os dias, e muitos de nós os temos em nossas casas. A tecnologia de cura UV também desempenha um papel importante na indústria de eletrônicos de consumo. Por exemplo, no caso dos telefones celulares, a tecnologia UV é usada no revestimento de caixas plásticas, revestimentos para proteger componentes eletrônicos internos, componentes colados com adesivo UV e até mesmo na produção de telas coloridas encontradas em alguns telefones. Da mesma forma, as indústrias de fibra óptica e DVD/CD utilizam exclusivamente revestimentos e adesivos UV e não existiriam como os conhecemos hoje se a tecnologia UV não tivesse permitido o seu desenvolvimento.

Então, o que é cura UV? Mais simplesmente, é um processo de reticulação (cura) de revestimentos por um processo químico iniciado e sustentado por energia UV. Em menos de um minuto o revestimento é convertido de líquido em sólido. Existem diferenças fundamentais em algumas das matérias-primas e na funcionalidade das resinas do revestimento, mas estas são transparentes para o usuário do revestimento.

Equipamentos de aplicação convencionais, como pistolas de pulverização atomizadas a ar, HVLP, sinos rotativos, revestimento por fluxo, revestimento por rolo e outros equipamentos, aplicam revestimentos UV. No entanto, em vez de ir para um forno térmico após a aplicação do revestimento e flash do solvente, o revestimento é curado com energia UV gerada por sistemas de lâmpadas UV organizados de forma a iluminar o revestimento com a quantidade mínima de energia necessária para alcançar a cura.

As empresas e indústrias que exploram os atributos da tecnologia UV agregaram um valor extraordinário, fornecendo eficiências de produção superiores e um produto final superior, ao mesmo tempo que aumentam os lucros.

Explorando os atributos do UV

Quais são os principais atributos que podem ser explorados? Primeiro, como mencionado anteriormente, a cura é muito rápida e pode ser feita à temperatura ambiente. Isto permite a cura eficiente de substratos sensíveis ao calor e todos os revestimentos podem ser curados muito rapidamente. A cura UV é a chave para a produtividade se a restrição (gargalo) no seu processo for um longo tempo de cura. Além disso, a velocidade permite um processo com uma pegada muito menor. Para efeito de comparação, um revestimento convencional que requer um cozimento de 30 minutos a uma velocidade de linha de 15 pés por minuto requer 450 pés de transportador no forno, enquanto um revestimento curado por UV pode exigir apenas 25 pés (ou menos) de transportador.

A reação de reticulação UV pode resultar em um revestimento com durabilidade física muito superior. Embora os revestimentos possam ser formulados para serem duros em aplicações como pisos, eles também podem ser feitos para serem muito flexíveis. Ambos os tipos de revestimentos, duros e flexíveis, são utilizados em aplicações automotivas.

Esses atributos são os impulsionadores do contínuo desenvolvimento e penetração da tecnologia UV para revestimentos automotivos. É claro que existem desafios associados à cura UV de revestimentos industriais. A principal preocupação do proprietário do processo é a capacidade de expor todas as áreas de peças complexas à energia UV. Toda a superfície do revestimento deve ser exposta à energia UV mínima necessária para curar o revestimento. Isso requer uma análise cuidadosa da peça, o empilhamento das peças e a disposição das lâmpadas para eliminar áreas de sombra. No entanto, houve melhorias significativas em lâmpadas, matérias-primas e produtos formulados que superam a maioria destas restrições.

Iluminação dianteira automotiva

A aplicação automotiva específica onde o UV se tornou a tecnologia padrão é na indústria de iluminação dianteira automotiva, onde os revestimentos UV são usados ​​há mais de 15 anos e agora dominam 80% do mercado. Os faróis são compostos por dois componentes principais que precisam ser revestidos – a lente de policarbonato e a caixa do refletor. A lente requer um revestimento muito duro e resistente a arranhões para proteger o policarbonato dos elementos e do abuso físico. A carcaça do refletor possui uma camada de base UV (primer) que sela o substrato e fornece uma superfície ultralisa para metalização. O mercado de base para refletores agora é essencialmente 100% curado por UV. As principais razões para a adoção foram a melhoria da produtividade, o tamanho reduzido do processo e as propriedades superiores de desempenho do revestimento.

Embora os revestimentos utilizados sejam curados por UV, eles contêm solvente. No entanto, a maior parte do excesso de pulverização é recuperada e reciclada de volta ao processo, atingindo uma eficiência de transferência próxima de 100%. O foco para o desenvolvimento futuro é aumentar os sólidos para 100% e eliminar a necessidade de um oxidante.

Peças plásticas externas

Uma das aplicações menos conhecidas é o uso de um verniz curável por UV sobre molduras laterais do corpo moldadas em cores. Inicialmente, este revestimento foi desenvolvido para diminuir o amarelecimento na exposição externa das molduras laterais da carroceria em vinil. O revestimento tinha que ser muito resistente e flexível para manter a adesão sem rachar devido a objetos que atingem a moldagem. Os motivadores para o uso de revestimentos UV nesta aplicação são a velocidade de cura (pequena área ocupada pelo processo) e propriedades de desempenho superiores.

Painéis de carroceria SMC

O composto para moldagem de chapas (SMC) é um material compósito usado como alternativa ao aço há mais de 30 anos. SMC consiste em uma resina de poliéster preenchida com fibra de vidro que foi moldada em folhas. Essas folhas são então colocadas em um molde de compressão e transformadas em painéis de carroceria. O SMC pode ser escolhido porque reduz os custos de ferramentas para pequenas tiragens de produção, reduz o peso, fornece resistência a amolgadelas e corrosão e dá maior liberdade aos estilistas. Porém, um dos desafios da utilização do SMC é o acabamento da peça na montadora. SMC é um substrato poroso. Quando o painel da carroceria, agora em um veículo, passa pelo forno de pintura transparente, pode ocorrer um defeito de pintura conhecido como “estalo de porosidade”. Isso exigirá pelo menos um reparo pontual ou, se houver “estalos” suficientes, uma repintura completa da carroceria.

Há três anos, em um esforço para eliminar esse defeito, a BASF Coatings comercializou um selante híbrido UV/térmico. A razão para usar uma cura híbrida é que o excesso de pulverização será curado em superfícies não críticas. O passo chave para eliminar os “estalos de porosidade” é a exposição à energia UV, aumentando significativamente a densidade de ligações cruzadas do revestimento exposto nas superfícies críticas. Se o selante não receber a energia UV mínima, o revestimento ainda atende a todos os outros requisitos de desempenho.

O uso da tecnologia de cura dupla neste caso fornece novas propriedades de revestimento utilizando a cura UV, ao mesmo tempo que fornece um fator de segurança para o revestimento em uma aplicação de alto valor. Esta aplicação não apenas demonstra como a tecnologia UV pode fornecer propriedades de revestimento exclusivas, mas também mostra que um sistema de revestimento curado por UV é viável em peças automotivas de alto valor, alto volume, grandes e complexas. Este revestimento foi usado em aproximadamente um milhão de painéis de carroceria.

Verniz OEM

Indiscutivelmente, o segmento de mercado de tecnologia UV com maior visibilidade é o dos revestimentos Classe A do painel externo da carroceria automotiva. A Ford Motor Company exibiu tecnologia UV em um protótipo de veículo, o carro Concept U, no Salão Internacional do Automóvel da América do Norte em 2003. A tecnologia de revestimento demonstrada foi um verniz curado por UV, formulado e fornecido pela Akzo Nobel Coatings. Este revestimento foi aplicado e curado sobre painéis individuais da carroceria feitos de vários materiais.

Na Surcar, a principal conferência global de revestimentos automotivos realizada a cada dois anos na França, tanto a DuPont Performance Coatings quanto a BASF fizeram apresentações em 2001 e 2003 sobre tecnologia de cura UV para vernizes automotivos. O motivador para esse desenvolvimento é melhorar um problema primário de satisfação do cliente em relação à pintura: resistência a arranhões e danos. Ambas as empresas desenvolveram revestimentos de cura híbrida (UV e térmica). O objetivo de seguir o caminho da tecnologia híbrida é minimizar a complexidade do sistema de cura UV e, ao mesmo tempo, atingir as propriedades de desempenho desejadas.

Tanto a DuPont quanto a BASF instalaram linhas piloto em suas instalações. A linha DuPont em Wuppertal tem a capacidade de curar corpos inteiros. As empresas de revestimento não só têm de demonstrar um bom desempenho de revestimento, como também têm de demonstrar uma solução para a linha de pintura. Um dos outros benefícios da cura UV/térmica citados pela DuPont é que o comprimento da parte do verniz da linha de acabamento pode ser reduzido em 50% simplesmente reduzindo o comprimento do forno térmico.

Do lado da engenharia, a Dürr System GmbH fez uma apresentação sobre um conceito de planta de montagem para cura UV. Uma das variáveis-chave nestes conceitos foi a localização do processo de cura UV na linha de acabamento. As soluções projetadas incluíram a localização de lâmpadas UV antes, dentro ou depois do forno térmico. A Dürr acredita que existem soluções de engenharia para a maioria das opções de processo que envolvem as formulações atuais em desenvolvimento. A Fusion UV Systems também apresentou uma nova ferramenta – uma simulação computacional do processo de cura UV para carrocerias automotivas. Este desenvolvimento foi realizado para apoiar e acelerar a adoção da tecnologia de cura UV em fábricas de montagem.

Outras aplicações

O trabalho de desenvolvimento continua para revestimentos plásticos usados ​​em interiores automotivos, revestimentos para rodas de liga leve e tampas de rodas, vernizes sobre grandes peças moldadas em cores e para peças sob o capô. O processo UV continua a ser validado como uma plataforma de cura estável. A única coisa que realmente está mudando é que os revestimentos UV estão migrando para peças mais complexas e de maior valor. A estabilidade e a viabilidade a longo prazo do processo foram demonstradas com a aplicação de iluminação frontal. Tudo começou há mais de 20 anos e agora é o padrão da indústria.

Embora a tecnologia UV tenha o que alguns consideram um factor “legal”, o que a indústria pretende fazer com esta tecnologia é fornecer as melhores soluções para os problemas dos finalizadores. Ninguém usa uma tecnologia pela tecnologia. Tem que entregar valor. O valor pode vir na forma de maior produtividade relacionada à velocidade de cura. Ou pode vir de propriedades novas ou melhoradas que você não conseguiu alcançar com as tecnologias atuais. Pode ser de maior qualidade na primeira utilização porque o revestimento fica exposto à sujeira por menos tempo. Pode fornecer um meio de reduzir ou eliminar VOC em suas instalações. A tecnologia pode agregar valor. A indústria UV e os finalizadores precisam continuar a trabalhar juntos para criar soluções que melhorem os resultados financeiros do finalizador.