Solventarme/-vrije producten

Tot de groep van de solventarme en -vrije producten behoren de lakken die geen of weinig organische oplosmiddelen bevatten. De vloeibare producten bevatten dan water als oplosmiddel (watergedragen lakken) of bevatten een verminderde hoeveelheid organisch oplosmiddel (solventgedragen ultraviolet (UV) lakken). Daarnaast bestaan er ook producten die onder droge vorm worden aangebracht (poederlakken).

Watergedragen lakken

Er bestaan verschillende typen van watergedragen lakken:

• Dispersielakken, waarbij het bindmiddel in water is gedispergeerd. Dispersielakken bevatten 0 - 10% organische oplosmiddelen en 60 - 65% water;
• Emulsielakken, waarbij het bindmiddel in water is geëmulgeerd. Emulsielakken bevatten 45 - 55% water;
• Wateroplosbare lakken, waarbij het bindmiddel in water is opgelost. Wateroplosbare lakken bevatten 5 - 15% organische oplosmiddelen en 0 - 50% water.

De droogtijd van watergedragen lakken is langer dan die van andere typen van lakken. Dit resulteert in een langere doorlooptijd van de gelakte werkstukken. Om de doorlooptijd en de benodigde ruimte voor de tussenopslag te beperken, kan geforceerde droging in een droogoven of een droogtunnel worden toegepast.

Watergedragen lakken zijn in de sector van de houtverwerking breed toepasbaar. De problemen bij toepassing van watergedragen lakken zijn afhankelijk van o.a. de houtsoort, de ondergrond, de aanbrengingstechniek, de gewenste eindkwaliteit (bv. glans), de beschikbaarheid van een kwalitatief hoogwaardig solventarm product en het segment van de markt waarin het bedrijf actief is. Zo moet worden opgemerkt dat de evaluatie van het gebruik van watergedragen lakken voor de meubelindustrie minder gunstig is dan voor de sector ‘schrijnwerkerijen’. Dit omwille van bv. de gewenste eindkwaliteit die bij meubelen veelal kritischer is dan bij de schrijnwerk.

In theorie kunnen alle aanbrengingstechnieken voor solventgedragen lakken ook voor watergedragen lakken worden gebruikt. In de praktijk zijn er echter specifieke aanbevelingen. Zo worden watergedragen lakken bij plaatmaterialen best d.m.v. walsen aangebracht, terwijl bij meubelen, kaders van ramen spuiten de meest aangewezen aanbrengingstechniek is.

Onderstaande tabel geeft aan welke aanbrengingstechnieken bij welk type van watergedragen lakken kan worden toegepast.

Tabel: Overzicht van de verschillende aanbrengingstechnieken voor de verschillende typen van watergedragen lakken (Duyck en Truyen, 2005)

Elektrostatisch spuiten kan worden gebruikt als de elektrisch geleidende watergedragen lakken geïsoleerd worden van het elektrostatisch systeem. Dit kan op verschillende manieren, die elk hun voor- en nadelen hebben. Daarom moet, naargelang hun toepassing, geëvalueerd worden welke manier de meest geschikte is. Om problemen bij watergedragen lakken door corrosie van metalen onderdelen tegen te gaan, moeten alle metalen onderdelen van de spuitinstallatie van roestvrij staal zijn. De watergedragen lakken moeten op kamertemperatuur bewaard worden om een goede oplosbaarheid te verzekeren en om bevriezen tegen te gaan. De adhesie is veelal beter bij watergedragen lakken dan bij solventgedragen lakken, maar het oppervlak is best vrij van olie en stof.

Ultraviolet (UV) lakken

Ultraviolet (UV) lakken bevatten bestanddelen (monomeren) die o.i.v. UV-straling drogen. Er wordt een fotochemische reactie geïnitieerd waarbij de monomeren tot lange ketens reageren (polymerisatie). UVproducten kunnen watergedragen of solventgedragen zijn. In beide gevallen ligt het solventgehalte laag.UV-lakken kunnen d.m.v. verschillende technieken (borstelen, spuiten, walsen, gieten/sproeien, vacuüm coaten) worden aangebracht. Daarna worden de gelakte werkstukken op een transportband door een belichtingseenheid geleid, waarin ze aan UV-straling worden blootgesteld en de lak in enkele seconden droogt. Een variant is het drogen door ‘electron beaming’ (EB). Hierbij wordt een bundel van versnelde elektronen gegenereerd die het mogelijk maakt om dikkere lagen lak te drogen en uit te harden. In tegenstelling tot fotonen, die de neiging hebben om geabsorbeerd te worden aan het oppervlak, kunnen elektronen doordringen tot diep in het materiaal.

UV-lakken kunnen worden toegepast voor het lakken van vlakke en, in beperkte mate, driedimensionale oppervlakken, zoals fineer, meubelen, …. Omwille van arbeidshygiënische redenen is het wel beter om UV-lakken niet handmatig te spuiten. Als de droging door UV-straling niet volledig is, zal er een kwalitatief slechte laag ontstaan en kan er daarnaast ongewenste uittreding van schadelijke stoffen optreden. Het uiteindelijke resultaat (kras- en vlekbestendigheid) bij gebruik van UV-lakken is daarentegen beter dan bij gebruik van de conventionele lakken op basis van nitrocellulose.

Poederlakken

Poederlakken zijn solventarme, vrijwel solventvrije poedervormige (deeltjesgrootte: 25 - 60 μm) lakken. Bij de toepassing van poederlakken worden de te lakken werkstukken negatief geladen. Zo kan de positief geladen poedervormige lak zich hechten op de werkstukken. Het lakken, d.i. het aanbrengen van een dikke (30 - 150 μm), beschermende laag, is toepasbaar in één stap en verloopt automatisch. De spuitcabine is uitgerust met een recuperatiesysteem voor de ‘overspray’. Door de combinatie van het elektrostatisch spuiten en het recupereren van de ‘overspray’ is het aanbrengrendement ca. 100%. Vervolgens wordt de lak gedroogd. Aangezien poederlakken steeds als een dekkende laag worden aangebracht, zijn ze slechts voor bepaalde nicheproducten (o.a. MDF (medium density fibreboard) en HDF (high density fibreboard)) geschikt.

Traditioneel worden poederlakken, die op zeer grote schaal worden toegepast voor het lakken van metalen werkstukken, gedroogd door opwarming tot 100 - 200°C gedurende enkele minuten. Bij deze temperatuur smelten de poederlakken en wordt het poeder omgezet tot een uniform gladde deklaag. Deze omstandigheden zijn echter ontoelaatbaar voor houten werkstukken. Voor het lakken van houten werkstukken zijn dus zowel speciale poeders als aangepaste apparatuur nodig. Afhankelijk van het gekozen poeder, gebeurt de droging enkel door opwarming tot 60 - 100°C (lage temperatuurspoeder - ‘Lowbake powder’) of door een combinatie van opwarming mer IR en bestraling met UV (UV-poeder - ‘UV-powder’). Ook in het geval van UV-poederlakken is een temperatuursverhoging (tot 90 - 140°C) nodig om ervoor te zorgen dat het poeder tot een uniforme gladde laag vervloeit. De droging verloopt binnen enkele minuten (40 - 120 seconden). Omdat hout een slechte thermische geleidbaarheid heeft, wordt bij de ovens speciale aandacht besteed aan een uniforme opwarming van het oppervlak. Dit gebeurt door een combinatie thermische straling en convectie.

UV-poederlakken kunnen worden toegepast bij samengestelde houtsoorten zoals MDF en HDF (medium en high density fibreboard). De belangrijkste algemene parameters hierbij zijn de filmdikte (gelimiteerd tot 90 - 140 μm) en de pigmentatie (geel met een goede dekkracht is zeer moeilijk). De belangrijkste parameters om poederlakken op MDF aan te brengen, zijn de dichtheid van het profiel bij driedimensionale substraten (zo vlak mogelijk en min. dichtheid van 800 kg/m³), de oppervlakteruwheid en de vochtigheidsgraad (min. 6%, max. 9%). De werkstukken moeten geleidbaar zijn en een temperatuur van minstens 60°C met een oppervlaktetemperatuur van ca. 100°C kunnen ondergaan. De recuperatie van ‘overspray’ is niet bruikbaar bij korte reeksen en frequente kleurwissels. Zonder recuperatie van de ‘overspray’ lopen de werkingskosten echter hoog op.