UV 경화 코팅의 자동차 응용 분야

UV 기술은 많은 사람들에게 산업용 코팅 경화를 위한 "유망한" 기술로 간주됩니다. 산업 및 자동차 코팅 산업의 많은 사람들에게는 새로운 것일 수도 있지만, 다른 산업에서는 30년 이상 사용되어 왔습니다.

UV 기술은 많은 사람들에게 산업용 코팅 경화를 위한 "유망한" 기술로 간주됩니다. 산업 및 자동차 코팅 산업의 많은 사람들에게는 새로운 것일 수 있지만 다른 산업에서는 30년 이상 사용되어 왔습니다. 사람들은 매일 UV 코팅 비닐 바닥재 위를 걷고 있으며, 많은 사람들이 집에 이러한 제품을 두고 있습니다. UV 경화 기술은 가전제품 산업에서도 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 휴대폰의 경우 UV 기술은 플라스틱 하우징 코팅, 내부 전자 장치 보호 코팅, UV 접착제 결합 부품, 심지어 일부 휴대폰에 사용되는 컬러 스크린 생산에도 사용됩니다. 마찬가지로, 광섬유와 DVD/CD 산업은 UV 코팅과 접착제만을 사용하며 UV 기술이 개발을 가능하게 하지 않았다면 오늘날 우리가 알고 있는 것처럼 존재하지 않았을 것입니다.

그렇다면 UV 경화란 무엇인가? 가장 간단히 말하면, UV 에너지에 의해 시작되고 유지되는 화학 공정을 통해 코팅을 가교(경화)시키는 공정입니다. 1분 이내에 코팅이 액체에서 고체로 전환됩니다. 일부 원재료와 코팅 수지의 기능성에는 근본적인 차이가 있지만 코팅 사용자에게는 이러한 차이가 투명하게 드러납니다.

공기 분무 스프레이 건, HVLP, 회전 벨, 플로우 코팅, 롤 코팅 및 기타 장비와 같은 기존 적용 장비는 UV 코팅을 적용합니다. 그러나 코팅 적용 및 솔벤트 플래시 후 열 오븐에 들어가는 대신 경화에 필요한 최소한의 에너지로 코팅을 조명하는 방식으로 구성된 UV 램프 시스템에서 생성된 UV 에너지로 코팅이 경화됩니다.

UV 기술의 특성을 활용하는 기업과 산업은 뛰어난 생산 효율성과 우수한 최종 제품을 제공하는 동시에 수익을 개선함으로써 놀라운 가치를 전달해 왔습니다.

UV의 속성 활용

활용될 수 있는 주요 속성은 무엇입니까? 첫째, 앞서 언급했듯이 경화가 매우 빠르고 상온에서도 가능합니다. 이를 통해 열에 민감한 기판을 효율적으로 경화할 수 있으며 모든 코팅을 매우 빠르게 경화할 수 있습니다. 공정의 제약(병목 현상)이 긴 경화 시간인 경우 UV 경화는 생산성의 핵심입니다. 또한 속도 덕분에 훨씬 더 작은 공간을 차지하는 프로세스가 가능해졌습니다. 비교하자면, 15fpm의 라인 속도에서 30분 동안 베이킹해야 하는 기존 코팅에는 오븐에 450피트의 컨베이어가 필요한 반면, UV 경화 코팅에는 25피트(또는 그 이하)의 컨베이어만 필요할 수 있습니다.

UV 가교 반응을 통해 물리적 내구성이 훨씬 뛰어난 코팅을 얻을 수 있습니다. 코팅은 바닥재와 같은 용도로 단단하게 제조될 수 있지만 매우 유연하게 만들 수도 있습니다. 단단하고 유연한 두 가지 코팅 유형 모두 자동차 응용 분야에 사용됩니다.

이러한 특성은 자동차 코팅용 UV 기술의 지속적인 개발 및 보급을 위한 원동력입니다. 물론 산업용 코팅의 UV 경화와 관련된 문제도 있습니다. 공정 소유자의 주요 관심사는 복잡한 부품의 모든 영역을 UV 에너지에 노출시키는 능력입니다. 코팅의 전체 표면은 코팅을 경화하는 데 필요한 최소 UV 에너지에 노출되어야 합니다. 이를 위해서는 부품에 대한 세심한 분석, 부품의 랙킹, 그림자 영역을 제거하기 위한 램프 배열이 필요합니다. 그러나 이러한 제약의 대부분을 극복하는 램프, 원자재 및 공식 제품이 크게 개선되었습니다.

자동차 전방 조명

UV가 표준 기술이 된 특정 자동차 응용 분야는 자동차 전방 조명 산업입니다. 이 산업에서는 UV 코팅이 15년 이상 사용되어 현재 시장의 80%를 점유하고 있습니다. 헤드램프는 코팅이 필요한 두 가지 주요 부품, 즉 폴리카보네이트 렌즈와 반사경 하우징으로 구성됩니다. 렌즈에는 폴리카보네이트를 외부 요소와 물리적인 남용으로부터 보호하기 위해 매우 단단하고 긁힘 방지 코팅이 필요합니다. 반사기 하우징에는 기판을 밀봉하고 금속화를 위한 매우 매끄러운 표면을 제공하는 UV 베이스코트(프라이머)가 있습니다. 반사 베이스코트 시장은 이제 기본적으로 100% UV 경화됩니다. 채택한 주요 이유는 향상된 생산성, 작은 공정 공간 및 우수한 코팅 성능 특성이었습니다.

사용된 코팅은 UV 경화되지만 용매가 포함되어 있습니다. 그러나 대부분의 오버 스프레이는 재생되어 공정으로 다시 재활용되어 100%에 가까운 전달 효율성을 달성합니다. 향후 개발의 초점은 고형분을 100%로 늘리고 산화제의 필요성을 없애는 것입니다.

외부 플라스틱 부품

덜 알려진 응용 분야 중 하나는 성형된 색상의 본체 측면 몰딩 위에 UV 경화성 투명 코팅을 사용하는 것입니다. 처음에 이 코팅은 비닐 본체 측면 몰딩의 외부 노출 시 황변을 줄이기 위해 개발되었습니다. 코팅은 성형물과 부딪치는 물체로 인해 균열이 발생하지 않고 접착력을 유지하기 위해 매우 견고하고 유연해야 했습니다. 이 응용 분야에서 UV 코팅을 사용하는 동인은 경화 속도(작은 공정 공간)와 우수한 성능 특성입니다.

SMC 본체 패널

시트 몰딩 컴파운드(SMC)는 30년 이상 강철 대체재로 사용되어 온 복합재료입니다. SMC는 시트 형태로 주조된 유리섬유 충전 폴리에스테르 수지로 구성됩니다. 그런 다음 이 시트를 압축 금형에 넣고 본체 패널로 성형합니다. SMC를 선택할 수 있는 이유는 소규모 생산을 위한 툴링 비용을 낮추고, 무게를 줄이고, 찌그러짐과 부식 방지 기능을 제공하고, 스타일리스트에게 더 큰 자유도를 제공하기 때문입니다. 그러나 SMC를 사용할 때의 과제 중 하나는 조립 공장에서 부품을 마무리하는 것입니다. SMC는 다공성 기판입니다. 현재 차량의 차체 패널이 클리어코트 페인트 오븐을 통과할 때 "다공성 팝"으로 알려진 페인트 결함이 발생할 수 있습니다. 이를 위해서는 최소한 부분 수리가 필요하며, "팝업"이 충분한 경우 본체 쉘을 완전히 다시 칠해야 합니다.

3년 전, BASF Coatings는 이러한 결함을 제거하기 위한 노력의 일환으로 UV/열 하이브리드 실러를 상용화했습니다. 하이브리드 경화를 사용하는 이유는 과도 스프레이가 중요하지 않은 표면에서 경화되기 때문입니다. "다공성 팝"을 제거하는 핵심 단계는 UV 에너지에 노출하여 중요한 표면에 노출된 코팅의 가교 밀도를 크게 높이는 것입니다. 실러가 최소 UV 에너지를 받지 못하는 경우에도 코팅은 다른 모든 성능 요구 사항을 충족합니다.

이 경우 이중 경화 기술을 사용하면 UV 경화를 활용하여 새로운 코팅 특성을 제공하는 동시에 고부가가치 응용 분야에서 코팅에 대한 안전 계수를 제공합니다. 이 응용 분야는 UV 기술이 어떻게 고유한 코팅 특성을 제공할 수 있는지 보여줄 뿐만 아니라 UV 경화 코팅 시스템이 고가치, 고용량, 크고 복잡한 자동차 부품에 실행 가능함을 보여줍니다. 이 코팅은 약 백만 개의 차체 패널에 사용되었습니다.

OEM 클리어코트

가시성이 가장 높은 UV 기술 시장 부문은 자동차 외장 패널 클래스 A 코팅일 것입니다. Ford Motor Company는 2003년 북미 국제 자동차 전시회에서 프로토타입 차량인 Concept U 자동차에 UV 기술을 전시했습니다. 시연된 코팅 기술은 Akzo Nobel Coatings에서 제조 및 공급한 UV 경화 클리어코트였습니다. 이 코팅은 다양한 재료로 만들어진 개별 차체 패널 위에 적용되고 경화되었습니다.

프랑스에서 격년으로 개최되는 최고의 글로벌 자동차 코팅 컨퍼런스인 Surcar에서 DuPont Performance Coatings와 BASF는 2001년과 2003년에 자동차 클리어코트용 UV 경화 기술에 대해 발표했습니다. 이 개발의 원동력은 페인트에 대한 주요 고객 만족 문제인 긁힘 및 손상 방지를 개선하는 것입니다. 두 회사 모두 하이브리드 경화(UV 및 열) 코팅을 개발했습니다. 하이브리드 기술 경로를 추구하는 목적은 목표 성능 특성을 달성하면서 UV 경화 시스템 복잡성을 최소화하는 것입니다.

DuPont과 BASF는 모두 자사 시설에 파일럿 라인을 설치했습니다. 부퍼탈의 DuPont 라인은 전신 치료 능력을 갖추고 있습니다. 코팅 회사는 우수한 코팅 성능을 보여줘야 할 뿐만 아니라 페인트 라인 솔루션도 입증해야 합니다. DuPont이 언급한 UV/열 경화의 또 다른 이점 중 하나는 열 오븐의 길이를 줄이는 것만으로 마무리 라인의 클리어코트 부분 길이를 50%까지 줄일 수 있다는 것입니다.

엔지니어링 측면에서 Dürr System GmbH는 UV 경화용 조립 공장 개념에 대해 프레젠테이션을 진행했습니다. 이러한 개념의 주요 변수 중 하나는 마무리 라인에서 UV 경화 공정의 위치였습니다. 엔지니어링 솔루션에는 열 오븐 앞, 내부 또는 뒤에 UV 램프를 찾는 것이 포함되었습니다. Dürr는 현재 개발 중인 제제와 관련된 대부분의 공정 옵션에 대한 엔지니어링 솔루션이 있다고 생각합니다. Fusion UV Systems는 또한 자동차 차체의 UV 경화 프로세스에 대한 컴퓨터 시뮬레이션이라는 새로운 도구도 선보였습니다. 이 개발은 조립 공장에서 UV 경화 기술의 채택을 지원하고 가속화하기 위해 수행되었습니다.

기타 애플리케이션

자동차 인테리어에 사용되는 플라스틱 코팅, 합금 휠 및 휠 커버용 코팅, 대형 성형 색상 부품 위의 투명 코팅 및 후드 아래 부품에 대한 개발 작업이 계속됩니다. UV 공정은 안정적인 경화 플랫폼으로 계속해서 검증되고 있습니다. 실제로 변화하는 것은 UV 코팅이 더 복잡하고 가치가 높은 부품으로 이동하고 있다는 것입니다. 프로세스의 안정성과 장기적인 실행 가능성은 전방 조명 애플리케이션을 통해 입증되었습니다. 이는 20년 전에 시작되어 현재 업계 표준이 되었습니다.

UV 기술에는 일부 사람들이 "멋진" 요소로 간주하는 요소가 있지만 업계에서는 이 기술을 사용하여 피니셔의 문제에 대한 최상의 솔루션을 제공하고자 합니다. 누구도 기술을 위해 기술을 사용하지 않습니다. 가치를 전달해야 합니다. 그 가치는 경화 속도와 관련된 생산성 향상의 형태로 나타날 수 있습니다. 또는 현재 기술로는 달성할 수 없었던 개선되거나 새로운 속성에서 나올 수도 있습니다. 코팅이 더 짧은 시간 동안 먼지에 노출되기 때문에 더 높은 최초 품질을 얻을 수 있습니다. 이는 귀하의 시설에서 VOC를 줄이거나 제거하는 수단을 제공할 수 있습니다. 기술은 가치를 제공할 수 있습니다. UV 업계와 가공업체는 가공업체의 수익을 개선하는 솔루션을 만들기 위해 계속해서 협력해야 합니다.