Технология EB-покрытия, почему она так превосходна?
Компания Guangdong Zhihua Group стала первой в Китае, применившей технологию электронно-лучевого отверждения (ЭЛ) для декоративных пленочных материалов. Применение технологии ЭЛ позволяет улучшить характеристики декоративных панелей по многим параметрам, таким как устойчивость к атмосферным воздействиям, солнечному свету, пожелтению, загрязнениям, легкость очистки, высокая устойчивость к царапинам, высокая твердость, жиростойкость и химическая стойкость.
Сегодня мы проведем углубленное исследование и анализ этого процесса.
В мировой обрабатывающей промышленности наблюдается явление, когда «потолок определяет нисходящий поток», при котором нисходящий поток, скорее всего, будет использовать продукт, разработанный вышестоящим, для исследований и разработок. Достижений на уровне вышестоящего потока, полностью независимых от него, очень мало.
То же самое справедливо и для мебельной промышленности. Древесные материалы, декоративная бумага, пленка, фурнитура и т.д., которые мы видим, разрабатываются производителями на начальных этапах производства, прежде чем производители на конечных этапах найдут им применение. Это результат различного разделения труда в современной индустриализации, что является наилучшим решением в индустриальную эпоху.
Благодаря уровню развития производства и богатой промышленной истории Европы, качество панелей и фурнитуры, изготавливаемых на заказ, в этой отрасли находится на высочайшем мировом уровне, и заказы поступают со всего мира.
Если разделить их далее на категорию декоративных панелей от Alvic, Arpa, FENIX, CLEAN, то почему так много брендов пользуются таким спросом у производителей товаров высокого и среднего ценового сегмента на китайском рынке?
Дизайн креативный, и европейские производители декоративных панелей предлагают множество инновационных новинок. Исследования и разработки, проводимые с учетом глобальной перспективы, усилили спрос со стороны потенциально небольшой группы потребителей.
Качество гарантировано. Например, износостойкость, устойчивость к пожелтению, термофиксация и т.д. — на высшем уровне. Эффект как глянцевого, так и матового покрытия очень хороший и стабильный.
В краткосрочной перспективе прорыв в дизайне не происходит, в то время как качество продукции, произведенной в Китае, всегда изучалось и совершенствовалось. Например, в деревообрабатывающей промышленности мы достигли качества, не уступающего европейским стандартам, благодаря внедрению оборудования из Германии, Финляндии и других стран.
В области технологий отделки мы уже достигли передовых международных стандартов, используя такие материалы и технологии, как водорастворимые краски, порошковая покраска, электростатическое порошковое напыление и эксимерные красители. Так почему же китайские декоративные панели до сих пор не достигли европейского качества?
Мы считаем, что в процессе отверждения играют решающую роль различные факторы, и чем выше технические характеристики декоративной панели, тем выше требования к процессу отверждения.
Эта точка зрения подтверждена на официальных сайтах многих производителей декоративных панелей. Помимо преимуществ, связанных с высоким качеством, они также специально отмечают использование процесса электронно-лучевой полимеризации (ЭЛ), что, по-видимому, доказывает тесную связь этих преимуществ с применением данного метода полимеризации.
Процесс превращения покрытий из жидких, порошкообразных и других форм в твердые называется отверждением. Электронно-лучевое отверждение (ЭЛ) — одна из технологий отверждения в процессе нанесения покрытий, и в настоящее время она считается передовой в отрасли.
В настоящее время для производства декоративных панелей используются различные процессы и материалы, в том числе: краска, водорастворимая краска, электростатическое порошковое напыление, эксимерное напыление, декоративная пленка, ПЭТ, декоративная бумага и др.
пКраски на водной основе, электростатическое порошковое напыление и эксимерные распылители — все эти материалы, включая декоративные пленки, декоративную бумагу, ПЭТ и другие, не могут избежать процесса отверждения. В настоящее время основными процессами отверждения являются: термическое отверждение, ультрафиолетовое (УФ) отверждение, а новым процессом является: отверждение электронным пучком (ЭП).
На основе предыдущих исследований мы составили следующую диаграмму.
Если посмотреть на толщину отверждения, кажется ли вам, что термическое отверждение более интенсивное? На самом деле, для деталей большей толщины термическое отверждение требует больше времени, что приводит к увеличению энергопотребления и незаметному росту производственных затрат.
Пример процесса термообработки: это лакированная чаша эпохи династии Мин с многомиллиметровым слоем красной краски на поверхности. Для изготовления чаш, обработанных таким способом, требуется многократное нанесение покрытия и его термообработка, а процесс превращения краски из жидкого состояния в твердое для финишного покрытия часто занимает несколько дней.
Даже в наше время этот процесс термореактивизации очень трудоемок, поскольку требует высокотемпературной камеры для спекания, что не только потребляет много энергии (обычно электрической энергии, преобразованной в тепловую), но и занимает относительно много времени.
При термической обработке также существует риск воздействия растворителей, поскольку их использование сопряжено с рисками на всех этапах производства, транспортировки и конечного использования, такими как риск возгорания и взрыва, наличие летучих веществ и т. д.
Если существуют проблемы с термическим отверждением, то как насчет УФ-отверждения? Этот процесс отверждения в настоящее время является основным для брендов среднего и высокого ценового сегмента и популярен благодаря своим высоким экологическим показателям и эффективности, включая использование технологии УФ-отверждения для популярных эксимерных плат.
Так идеален ли этот процесс? В настоящее время — нет. Это отражается в нескольких основных аспектах.
Толщина и баланс отверждения: УФ-отверждение применимо только к пленкам краски толщиной в несколько микрон, что характерно для эксимерных и обычных УФ-красок. Даже при толщине всего в несколько микрометров исследования показали, что чем толще пленка краски, тем больше вероятность дефектов в процессе отверждения и тем заметнее явление неравномерного отверждения.
Применение фотоинициаторов не требует их использования в процессе УФ-отверждения эксимерных полимеров, однако другие процессы УФ-отверждения могут приводить к образованию остаточных фотоинициаторов, представляющих опасность для здоровья.
Электронно-лучевая полимеризация, низкое энергопотребление, сбалансированный процесс полимеризации и улучшенные экологические характеристики являются его очевидными преимуществами на этапе производства; с точки зрения потребительского опыта, он обладает такими преимуществами, как устойчивость к атмосферным воздействиям, солнечному свету, пожелтению, загрязнениям, легкость очистки, высокая устойчивость к царапинам, высокая твердость, маслостойкость и химическая стойкость.
Как видно из приведенной выше таблицы, электронно-лучевая полимеризация не требует высокотемпературной среды, растворителей, фотоинициаторов, характеризуется очень низким энергопотреблением и очень высокой скоростью полимеризации.
Таким образом, в настоящее время электронно-лучевая полимеризация является выдающимся процессом полимеризации и известна как передовой в мировом масштабе процесс полимеризации.
В настоящее время основным методом отверждения является УФ-отверждение, а электронно-лучевое отверждение фактически превосходит УФ-отверждение как в экспериментальных, так и в практических аспектах. Ниже приведены соответствующие данные из научной литературы.
Твердость по карандашу: это значение соответствует устойчивости покрытия изделия к царапинам, и чем выше твердость, тем лучше устойчивость к загрязнениям и царапинам.
Описание степеней твердости: 6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H, от мягкого к твердому. Это результат измерения твердости пленки карандашом.
Результаты показали, что по показателю твердости карандаши, отвержденные электронным пучком в различных смолах, обладали большей твердостью, чем карандаши, отвержденные УФ-излучением.
Адгезия к царапинам: это значение соответствует адгезии покрытия и имеет значение для устойчивости к царапинам и долговечности. Чем меньше значение от 0 до 6, тем лучше.
Описание уровней: Уровни 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, всего 6 уровней, разделенных по таким показателям, как эффективность режущей кромки, коэффициент отслоения покрытия и площадь поражения.
Результаты показали, что электронно-лучевая полимеризация также превосходит УФ-полимеризацию по адгезии к сетке, обеспечивая лучшую адгезию.
Адгезия на отрыв: это значение соответствует адгезии между покрытием и подложкой после отверждения, что имеет важное значение для устойчивости к царапинам и долговечности. Чем выше значение, тем лучше.
Результаты показали, что с точки зрения адгезии при вырывании, электронно-лучевая полимеризация превосходила УФ-полимеризацию, за исключением более низкой адгезионной способности смолы PUA-1 по сравнению с УФ-полимеризацией.
Почему твердость при электронно-лучевой полимеризации выше, чем при УФ-полимеризации?
В общем случае, энергия УФ-фотонов с длиной волны 350 нм равна 3,5 кэВ, что эквивалентно энергии электронов при напряжении 110 кВ, а условием для затвердевания электронного пучка является 220 кэВ. Следовательно, по энергии энергия электронного пучка выше, чем энергия УФ-фотонов.
Следовательно, после электронно-лучевой обработки плотность сшитой сетчатой структуры покрытия на поверхности увеличивается, что может повысить твердость поверхности покрытия. Почему электронно-лучевая обработка обладает большей адгезией, чем УФ-отверждение?
Результаты испытаний на адгезию показывают, что адгезия покрытий, отвержденных электронным пучком, в целом выше, чем у покрытий, отвержденных УФ-излучением, независимо от того, проводится ли испытание на поперечное резание или на вырыв. Это может быть связано с тем, что древесина является природным полимерным материалом, и электронный пучок проникает в покрытие, изменяя его химическую структуру поверхности, что приводит к взаимодействию покрытия с древесиной посредством химической связи, улучшая адгезию покрытия к древесине.
Проще говоря, электронно-лучевая полимеризация (ЭЛ) обеспечивает более тщательное отверждение, чем УФ-отверждение, делая покрытие более твердым и, следовательно, обеспечивая более прочную адгезию.
Термин "Hotfix" не является новым в других областях применения. Например, невидимое автомобильное покрытие обладает способностью "Hotfix". Это невидимое автомобильное покрытие изготовлено из материала TPU и может быть отремонтировано при определенной температуре без образования особенно глубоких царапин.
Принцип действия: материал ТПУ обладает плотной молекулярной структурой, хорошей прочностью и высоким коэффициентом прочности на разрыв. При воздействии внешних сил на поверхность образуются царапины, молекулы разрываются. При снятии внешней силы происходит разрыв и удлинение молекул. Под воздействием температуры поврежденная молекулярная структура автоматически восстанавливается, устраняя царапины.
При сравнении параметров электронно-лучевой и УФ-отверждения мы сосредоточимся на двух показателях: прочности на растяжение и скорости разрушения при растяжении.
Прочность на растяжение: чем выше значение сопротивления покрытия растяжению, тем лучше.
Результаты показывают, что прочность на растяжение полимера, отвержденного электронным пучком, выше, чем у полимера, отвержденного УФ-излучением, что указывает на более высокую прочность на растяжение полимера, отвержденного электронным пучком, и на большую силу фиксации.
Удлинение при разрыве: Обычно выражается как относительное удлинение при разрыве, которое представляет собой отношение удлинения при разрыве волокна к его исходной длине, выраженное в процентах. Это показатель, характеризующий мягкость и эластичность образца, и чем выше удлинение при разрыве, тем лучше его мягкость и эластичность. Результаты показали, что, за исключением PUA-1, у которого удлинение при разрыве немного меньше, чем при УФ-отверждении, электронно-лучевое отверждение было более эффективным, чем УФ-отверждение. Следовательно, покрытие, отвержденное электронно-лучевым методом, обладает более высокой эффективностью термофиксации, в то время как другие методы отверждения не обладают такой способностью или обладают более слабой эффективностью, чем электронно-лучевое отверждение.
Будь то мебель, автомобили или одежда, после длительного использования светлая мебель часто желтеет, причем наиболее очевидными примерами являются белая или светлая мебель и автомобили, что создает проблемы для многих отраслей промышленности. Нам нужно знать, как происходит пожелтение? Основные способы старения и пожелтения покрытия — это термическая деградация, окислительная деградация и фотоокислительная деградация полимерных цепей, то есть существует три основных условия, вызывающих пожелтение покрытия: солнечный свет, кислород и тепловая энергия.
В среде фотокислорода и термического кислорода покрытие подвергается двум необратимым химическим реакциям: деградации и сшиванию, что приводит к его пожелтению (также известному как "yellowing").
Обладает ли электронно-лучевая полимеризация EB выдающейся устойчивостью к пожелтению?
1. Электронно-лучевая полимеризация (ЭЛ) не использует фотоинициаторы, необходимые для УФ-полимеризации, и в последующих продуктах не будет остаточных фотоинициаторов. Скорость фотоокислительной деградации под воздействием солнечного света значительно снизится.
2. Электронно-лучевая полимеризация (ЭЛ) Благодаря тщательной полимеризации покрытия, плотной молекулярной структуре и значительному снижению вероятности проникновения молекул кислорода, а также при недостатке кислорода, химическая реакция горячего кислорода значительно подавляется. По этим причинам, стойкость к пожелтению при ЭЛ превосходна, и экспериментальные результаты показывают, что она значительно превосходит другие процессы полимеризации.
В качестве примера рассмотрим краску. Известно, что она состоит из пленкообразующих веществ, пигментов и других компонентов. В процессе отверждения УФ-отверждение оказывает более эффективное воздействие на пленкообразующие материалы с высокой прозрачностью, в то время как материалы с низкой прозрачностью могут отверждаться неполностью.
Электронно-лучевая полимеризация (ЭЛ) не требует внимания к прозрачности пленкообразующего материала, а сам процесс практически идентичен комнатной температуре, что приводит к очень низкой вероятности термической реакции покрытия. Из-за участия тепловой энергии как в термической, так и в УФ-полимеризации, на покрытых деталях и покрытиях будут происходить термические реакции, которые повлияют на цвет изделия. Поэтому ЭЛ-полимеризация более стабильна.
Кроме того, электронно-лучевая полимеризация (ЭЛ) может быть запрограммирована для точной обработки покрытий различной толщины, что приводит к разнообразию результатов полимеризации. В связи с этим, электронно-лучевая полимеризация обеспечивает большее разнообразие цветов покрытий по сравнению с УФ-полимеризацией и термической полимеризацией.
Теперь, когда проблема вернулась к цепочке поставок оборудования, почему отечественные производители декоративных панелей не выбрали решение с использованием электронно-лучевой полимеризации (ЭЛ)? Стоимость, технология, рынок. В мире существует всего три поставщика оборудования для ЭЛ, и все они — иностранные бренды с высокими затратами на его применение. Более того, технология (решение) также ограничена цепочкой поставок, и эффективность обслуживания будет значительно снижена. Кроме того, существует рынок. До того, как в Китае стало популярным оборудование высокого разрешения, китайская индустрия индивидуального производства в основном сосредоточивалась на удовлетворении спроса. Требования к качеству продукции оставались на относительно базовом уровне, например, требования к экологичности и физическим характеристикам, таким как содержание формальдегида, сопротивление деформации и технологические свойства. Выпуск и поставка первого комплекта оборудования для электронно-лучевой полимеризации листового металла в Китае, последовавшие за популярностью компании Gaoding, привели к модернизации всей производственной цепочки. Потребители и бренды стали уделять больше внимания качеству шпона, от текстуры до эксплуатационных характеристик шпонового слоя. Для достижения лучшего качества необходимо модернизировать оборудование и технологический процесс. Именно поэтому компания Guangdong Zhihua Group внедрила оборудование и технологию электронно-лучевой полимеризации.
Применение компанией Guangdong Zhihua Group технологии электронно-лучевого отверждения (EB) для декоративных пленочных материалов окажет огромное влияние на индустрию декоративных панелей, особенно значительно улучшит эксплуатационные характеристики декоративных панелей, преодолев ограничения некоторых тактильных и визуальных эффектов, которые могут быть достигнуты только импортными брендами, и позволит большему числу китайских семей получить высококачественную декоративную продукцию.
