A tecnologia UV é considerada por muitos como a tecnologia "promissora" para a cura de revestimentos industriais. Embora possa ser novidade para muitos na indústria de revestimentos industriais e automotivos, ela já existe há mais de três décadas em outros setores...
A tecnologia UV é considerada por muitos como a tecnologia "promissora" para a cura de revestimentos industriais. Embora possa ser novidade para muitos na indústria de revestimentos industriais e automotivos, ela já existe há mais de três décadas em outros setores. Pessoas caminham diariamente sobre pisos vinílicos com revestimento UV, e muitos de nós os temos em nossas casas. A tecnologia de cura UV também desempenha um papel fundamental na indústria de eletrônicos de consumo. Por exemplo, no caso de celulares, a tecnologia UV é usada no revestimento de carcaças plásticas, em revestimentos para proteger componentes eletrônicos internos, em componentes colados com adesivo UV e até mesmo na produção das telas coloridas encontradas em alguns telefones. Da mesma forma, as indústrias de fibra óptica e de DVD/CD utilizam exclusivamente revestimentos e adesivos UV e não existiriam como as conhecemos hoje se a tecnologia UV não tivesse possibilitado seu desenvolvimento.
O que é cura UV? De forma simples, é um processo de reticulação (cura) de revestimentos por meio de um processo químico iniciado e mantido pela energia UV. Em menos de um minuto, o revestimento passa do estado líquido para o sólido. Existem diferenças fundamentais em algumas das matérias-primas e na funcionalidade das resinas utilizadas no revestimento, mas essas diferenças são imperceptíveis para o usuário.
Equipamentos convencionais de aplicação, como pistolas de pulverização atomizadas por ar, HVLP, sistemas rotativos, revestimento por fluxo, revestimento por rolo e outros, aplicam revestimentos UV. No entanto, em vez de ir para uma estufa térmica após a aplicação do revestimento e a evaporação 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 a cura.
Empresas e indústrias que exploram os atributos da tecnologia UV têm gerado um valor extraordinário, proporcionando maior eficiência de produção e um produto final superior, além de aumentar os lucros.
Aproveitando os atributos da radiação 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. Isso permite a cura eficiente de substratos sensíveis ao calor, e todos os revestimentos podem ser curados muito rapidamente. A cura UV é fundamental para a produtividade se a restrição (gargalo) em seu processo for um longo tempo de cura. Além disso, a velocidade permite um processo com uma área muito menor. Para comparação, um revestimento convencional que requer 30 minutos de cura a uma velocidade de linha de 4,5 m/min (15 pés/min) necessita de 137 m (450 pés) de esteira transportadora no forno, enquanto um revestimento curado por UV pode exigir apenas 7,5 m (25 pés) (ou menos) de esteira.
A reação de reticulação por UV pode resultar em um revestimento com durabilidade física muito superior. Embora os revestimentos possam ser formulados para serem rígidos para aplicações como pisos, eles também podem ser fabricados para serem muito flexíveis. Ambos os tipos de revestimento, rígido e flexível, são usados em aplicações automotivas.
Esses atributos são os fatores que impulsionam o desenvolvimento contínuo e a penetração da tecnologia UV em revestimentos automotivos. Naturalmente, existem desafios associados à cura UV de revestimentos industriais. A principal preocupação do responsável pelo processo é a capacidade de expor todas as áreas de peças complexas à energia UV. Toda a superfície do revestimento deve ser exposta à quantidade mínima de energia UV necessária para a cura. Isso exige uma análise cuidadosa da peça, o posicionamento adequado 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 dessas limitações.
Iluminação frontal automotiva
A aplicação automotiva específica em que a tecnologia UV se tornou padrão é na indústria de iluminação frontal automotiva, onde os revestimentos UV são utilizados há mais de 15 anos e agora detêm 80% do mercado. Os faróis são compostos por dois componentes principais que precisam ser revestidos: a lente de policarbonato e a carcaça do refletor. A lente requer um revestimento muito duro e resistente a riscos para proteger o policarbonato contra intempéries e danos físicos. A carcaça do refletor possui uma camada base UV (primer) que sela o substrato e proporciona uma superfície extremamente lisa para a metalização. O mercado de camadas base para refletores é agora essencialmente 100% curado por UV. Os principais motivos para a adoção foram o aumento da produtividade, a redução do espaço ocupado pelo 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 no processo, atingindo uma eficiência de transferência próxima a 100%. O foco para o desenvolvimento futuro é aumentar o teor de sólidos para 100% e eliminar a necessidade de um oxidante.
Peças plásticas externas
Uma das aplicações menos conhecidas é o uso de um verniz transparente curável por UV sobre molduras laterais da carroceria moldadas na cor original. Inicialmente, esse revestimento foi desenvolvido para diminuir o amarelamento das molduras laterais de vinil expostas ao ar livre. O revestimento precisava ser muito resistente e flexível para manter a adesão sem rachar com o impacto de objetos na moldura. Os principais motivos para o uso de revestimentos UV nessa aplicação são a rapidez de cura (pequeno impacto no processo) e as propriedades de desempenho superiores.
Painéis de carroceria SMC
O composto de moldagem em folha (SMC, na sigla em inglês) é um material compósito utilizado como alternativa ao aço há mais de 30 anos. O SMC consiste em uma resina de poliéster reforçada com fibra de vidro, moldada em folhas. Essas folhas são então colocadas em um molde de compressão e transformadas em painéis de carroceria. O SMC pode ser escolhido por reduzir os custos de ferramental para pequenas produções, diminuir o peso, oferecer resistência a amassados e corrosão e proporcionar maior liberdade aos designers. No entanto, um dos desafios no uso do SMC é o acabamento da peça na linha de montagem. O SMC é um substrato poroso. Quando o painel da carroceria, agora instalado no veículo, passa pela estufa de pintura com verniz transparente, pode ocorrer um defeito de pintura conhecido como "estouro de porosidade". Isso exigirá, no mínimo, um reparo pontual ou, se houver muitos "estouros", 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. A etapa fundamental para eliminar os "pontos de porosidade" é a exposição à energia UV, que aumenta significativamente a densidade de ligações cruzadas do revestimento exposto nas superfícies críticas. Mesmo que o selante não receba a quantidade mínima de energia UV, o revestimento ainda atende a todos os outros requisitos de desempenho.
Neste caso, a utilização da tecnologia de dupla cura proporciona novas propriedades de revestimento, empregando a cura UV e, ao mesmo tempo, oferecendo um fator de segurança para o revestimento em aplicações de alto valor agregado. Esta aplicação não só demonstra como a tecnologia UV pode proporcionar propriedades de revestimento exclusivas, como também mostra que um sistema de revestimento curado por UV é viável para peças automotivas de alto valor agregado, alto volume, grandes e complexas. Este revestimento já foi utilizado em aproximadamente um milhão de painéis de carroceria.
Verniz transparente OEM
Sem dúvida, o segmento de mercado de tecnologia UV com maior visibilidade é o de revestimentos Classe A para painéis externos de carroceria automotiva. A Ford Motor Company exibiu a tecnologia UV em um protótipo, o Concept U, no Salão Internacional do Automóvel da América do Norte em 2003. A tecnologia de revestimento demonstrada era um verniz transparente curado por UV, formulado e fornecido pela Akzo Nobel Coatings. Este revestimento foi aplicado e curado sobre painéis individuais da carroceria, feitos de diversos materiais.
Na Surcar, a principal conferência mundial sobre revestimentos automotivos, realizada a cada dois anos na França, tanto a DuPont Performance Coatings quanto a BASF fizeram apresentações em 2001 e 2003 sobre a tecnologia de cura UV para vernizes automotivos. O principal objetivo desse desenvolvimento é melhorar um fator crucial para a satisfação do cliente em relação à pintura: a resistência a riscos e arranhões. Ambas as empresas desenvolveram revestimentos com cura híbrida (UV e térmica). A meta de seguir o caminho da tecnologia híbrida é minimizar a complexidade do sistema de cura UV, ao mesmo tempo em que se alcançam as propriedades de desempenho desejadas.
Tanto a DuPont quanto a BASF instalaram linhas piloto em suas fábricas. A linha da DuPont em Wuppertal tem capacidade para curar toda a superfície da carroceria. As empresas de revestimento não só precisam demonstrar um bom desempenho do revestimento, como também precisam apresentar uma solução para a linha de pintura. Um dos outros benefícios da cura UV/térmica citados pela DuPont é que o comprimento da etapa de verniz transparente na linha de acabamento pode ser reduzido em 50% simplesmente diminuindo o comprimento do forno térmico.
Do ponto de vista da engenharia, a Dürr System GmbH apresentou um conceito de linha de montagem para cura UV. Uma das principais variáveis nesses conceitos era a localização do processo de cura UV na linha de acabamento. As soluções de engenharia incluíam a instalação 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 envolvendo as formulações atualmente em desenvolvimento. A Fusion UV Systems também apresentou uma nova ferramenta: uma simulação computacional do processo de cura UV para carrocerias automotivas. Esse desenvolvimento foi realizado para apoiar e acelerar a adoção da tecnologia de cura UV em linhas de montagem.
Outras aplicações
O trabalho de desenvolvimento continua para revestimentos plásticos usados em interiores automotivos, revestimentos para rodas de liga leve e calotas, vernizes transparentes sobre peças moldadas em cores de grandes dimensões e para peças sob o capô. O processo UV continua sendo validado como uma plataforma de cura estável. A principal mudança reside na aplicação de revestimentos UV em peças mais complexas e de maior valor agregado. A estabilidade e a viabilidade a longo prazo do processo foram demonstradas na aplicação em faróis dianteiros. Iniciado há mais de 20 anos, o processo tornou-se o padrão da indústria.
Embora a tecnologia UV tenha o que alguns consideram um fator "legal", o que a indústria busca com essa tecnologia é fornecer as melhores soluções para os problemas dos acabadores. Ninguém usa uma tecnologia apenas por usar. Ela precisa agregar valor. Esse valor pode vir na forma de maior produtividade relacionada à velocidade de cura. Ou pode vir de propriedades novas ou aprimoradas que não foram possíveis de alcançar com as tecnologias atuais. Pode vir de uma maior qualidade na primeira aplicação, porque o revestimento fica exposto à sujeira por menos tempo. Pode fornecer um meio de reduzir ou eliminar VOCs (Compostos Orgânicos Voláteis) em sua instalação. A tecnologia pode agregar valor. A indústria de UV e os acabadores precisam continuar trabalhando juntos para criar soluções que melhorem os resultados financeiros dos acabadores.
Data da publicação: 14 de março de 2023
