Khái niệm

Đóng rắn tia cực tím (UV) là công nghệ điện tử sử dụng tia cực tím được tạo ra từ nguồn điện cao áp chuyển  tức thời dung dịch sơn từ dạng lỏng sang dạng rắn . Công nghệ này đang dần mở ra một hướng đi mới cho ngành sơn phủ .

 

UV-Curable material - UCM là cách gọi chung của các loại sản phẩm có thể đóng rắn nhờ tia UV bao gồm sơn lỏng, sơn bột, chất trám ,mực in và các loại sản phẩm được tổng hợp đăc biệt cho các chức năng khác(như trong ngành điện tử và y học).Đây là loại sơn không dung môi pha loãng vì thế hàm lượng rắn là 100%. Nói cho dễ hiểu, nếu phủ 40g/m2 loại sơn dung môi thông thường, khi khô hoàn toàn, lượng sơn sẽ chỉ còn từ 25-30g/m2 tùy chất lượng sơn. Với sơn hệ UV, vẫn là 40g/m2. Về cơ bản, sơn UV bao gồm : Oligomer ( hay còn gọi là pre-Polymer) đã được biến tính từ các loại nhựa thông thường ( Epoxy, Polyester...)  , Monomer dùng như một chất pha loãng và có khả năng tham gia phản ứng đóng rắn, Photo-initiator (chất hoạt động quang học) sinh ra gốc tự do để kích hoạt phản ứng đóng rắn.

 

Ứng dụng UCM : Ứng dụng thương mại của chất đóng rắn UV được giới thiệu ở Châu âu vào thập niên 60. Nay đã lan rộng phà phát triển mạnh đến hơn 10% một năm . Hầu như tất cả các loại vật liệu hiện nay ( gỗ, kim loại, nhựa , giấy ..) để có thể dùng được chất phủ UV.

 

Thiết bị sử dụng cho UCM :

 

Thiết bị để đóng rắn UCM bao gồm : PELT ( Primary Electrod type Long lamp Technology) và Công nghệ MST ( Microwave-powered short lamp Technology)

-Ở PELT, điện áp cao từ bộ chuyển hoặc ballast được đưa đến điện cực ở mỗi đầu của đèn. Quá trình này tạo ra hồ quang giữa 2 điện cực trong đèn có chứa hỗn hợp khí dẫn. Một lượng nhỏ thủy ngân hoặc chất phụ gia khác bên trong sẽ bay hơi trong môi trường hồ quang và tạo ra thể plasma phát ra tia UV( tia sáng có bước sóng vùng tử ngoại).

-Ở MST : Không có sự liên kết vật lí giữa đèn và nguồn năng lượng . Thay vào đó, đèn được đặt trong một buồng đặc biệt mà trong đó có năng lượng vi sóng được phát ra từ magnetron . Năng lượng vi sóng kích thích đèn tạo ra vùng plasma phát UV. Một tấm phản chiếu ( reflector) được đặt sau đèn hướng và tập trung năng lượng UV phát ra từ buồng vi sóng đến một màng dẫn và phát ra ngoài.

Một hệ thống đóng rắn bằng tia UV bao gồm : đèn (lamp),  tấm phản chiếu (reflector), hệ thống làm mát và nguồn cấp năng lượng. Hệ thống làm mát có nhiệm vụ giảm nhiệt độ của bóng và tấm phản xạ giúp định hướng tia UV đến bề mặt vật liệu sao cho tối ưu nhất ( gỗ, giấy , nhựa....).

Hệ thống quản lí nhiệt độ của máy sấy UV gồm hai loại: bằng không khí và bằng nước hoặc cả hai .Và việc lựa chọn hệ làm mát bao gồm nhiều yếu tố như thiết kế thiết bị sấy, loại bóng đèn sử dụng, khả năng chịu nhiệt của vật liệu và yêu cầu chung của sản phẩm.Nhìn chung, làm mát bằng nước sẽ hiệu quả hơn bằng khí, tuy nhiên hệ thống làm mát khí đơn giản hơn, rẻ hơn và dễ bảo trì.

 

Ưu điểm của UCM :

 

UCM có những ưu điểm rõ nét so với sơn dung môi truyền thống do sự khác biệt về vật liệu và các thiết bị sử dụng. Hiện nay, Tổ chức bảo vệ môi trường đã xem UCM như làm một công nghê điển hình để giảm thiểu VOC (hàm lượng chất hữu cơ bay hơi), tiết kiệm năng lượng và cải thiện chất lượng màng sơn khô của sản phẩm. Các ưu điểm chính yếu có thể liệt kê dưới đây :

 1-Năng suất

Hầu hết hệ sơn đóng rắn UV đều không dung môi và chỉ cần ít giây chiếu tia UV để đóng rắn. Thế nên tốc độ sản xuất rất cao.

2-Sự linh động

Do quá trình đóng rắn UV không có sự tham gia của nhiệt độ. Thế nên có thể sử dụng sơn UV cho nhiều loại vật liệu nhạy cảm với nhiệt như : giấy, gỗ,nhựa...

3-Thân thiện môi trường :

UCM /sơn UV phần lớn không có dung môi, vì vậy hàm lượng chất hữu cơ bay hơi gần như bằng không

4-Tiết kiệm năng lượng:

Hệ thống đóng rắn bằng tia UV sử dụng ít năng lượng hơn bóng hồng ngoại tiêu chuẩn cũng như hệ thống sấy bằng không khí nóng.

5-Chất lượng:

UCM  đã cải thiện nhiều mặt của chất lượng màng sơn , mực in hay các ứng dụng khác. Cụ thể như độ cứng, độ bóng,chịu mài mòn,chịu lực nén, độ dẻo và tăng sự ổn định.

6-Diện tích sản xuất:

Diện tích sản xuất nếu sử dụng hệ UV sẽ chỉ còn một nửa ( có thể lên đến 1/5-6) so với việc dùng lò đốt bằng dầu hay hệ thống sơn dung môi.Thêm vào đó, thời gian xoay vòng nhanh giảm thiểu thời gian và không gian lưu trữ nguyên liệu cũng như thời gian tái xản xuất.

7-Vệ sinh: Sơn UV không đóng rắn ở điều kiện thường cũng như trong quá trình vận chuyển, hoạt động. Nên vệ sinh máy sản xuất cũng như công cụ sản xuất dễ dàng hơn, nhanh hơn.

8-An toàn:dùng UCM sẽ loại bỏ được việc vận chuyển dung môi cũng như các loại chất bay hơi khác. Vì vậy phí bảo hiểm sẽ giảm và giảm thiểu những vấn đề do việc vận chuyển đem lại.

 

Tóm lại, công nghệ đóng rắn bằng tia UV đem đến cho nhà sản xuất những lợi ích to lớn như hiệu quả sản xuất, năng suất cao, chất lượng màng sơn cao giải quyết được vấn đề môi trường đang ngày càng được quan tâm.

 

                                                                           Raji Koshi (Ngô Đức Minh lược dịch)