EB-coating "nucleaire technologie, waarom is die zo uitstekend?
Guangdong Zhihua Group is het eerste bedrijf in China dat EB-elektronenbundelhardingstechnologie toepast op decoratieve foliematerialen. De toepassing van EB-hardingstechnologie kan de prestaties van paneeldecoratie op vele vlakken verbeteren, zoals weerbestendigheid, zonlichtbestendigheid, vergelingsbestendigheid, vervuilingsbestendigheid, vuilafstotendheid, gemakkelijke reiniging, hoge krasbestendigheid, hoge hardheid, vetbestendigheid en chemische bestendigheid.
Vandaag zullen we dit proces grondig onderzoeken en analyseren.
In de wereldwijde maakindustrie bestaat het fenomeen 'upstream bepaalt downstream', waarbij de downstream-sector het product dat door de upstream-sector is ontwikkeld, waarschijnlijk zal gebruiken voor onderzoek en ontwikkeling. Er zijn maar weinig volledig onafhankelijke prestaties op upstream-niveau.
Hetzelfde geldt voor de meubelindustrie. Het bewerkte hout, decoratief papier, folie, beslag, enzovoort, dat we zien, wordt allemaal ontwikkeld door upstream-fabrikanten voordat downstream-fabrikanten er een toepassing voor kunnen vinden. Dit is het resultaat van een andere arbeidsverdeling in de moderne industrialisatie, wat de beste oplossing is in het industriële tijdperk.
Dankzij de geavanceerde productietechnologie en de rijke industriële geschiedenis in Europa is de kwaliteit van op maat gemaakte panelen en hardware wereldwijd uitzonderlijk hoog, waardoor bestellingen uit alle hoeken van de wereld binnenkomen.
Als we de categorie decoratieve panelen verder onderverdelen, bijvoorbeeld van Alvic, Arpa, FENIX en CLEAN, waarom zijn zoveel merken dan zo gewild bij high-end en mid-to-high-end merken op de Chinese markt?
Het ontwerp is creatief en Europese merken van decoratieve panelen hebben veel innovatieve nieuwe producten in hun assortiment. Het onderzoek en de ontwikkeling, uitgevoerd vanuit een mondiaal perspectief, hebben de vraag naar deze producten, die voorheen als klein werden beschouwd, vergroot.
De kwaliteit is gegarandeerd. Zo zijn bijvoorbeeld de slijtvastheid, de vergelingsbestendigheid en de hotfix-eigenschappen uitstekend. Het effect van zowel hoogglans als mat is zeer goed en stabiel.
Er zijn op korte termijn geen baanbrekende ontwerpresultaten te verwachten, terwijl de kwaliteit van producten 'Made in China' altijd al onderwerp van onderzoek is geweest. Zo hebben we bijvoorbeeld in de industrie voor de productie van bewerkt hout een kwaliteit bereikt die niet onderdoet voor de Europese norm, dankzij de introductie van apparatuur uit Duitsland, Finland en andere landen.
Wat betreft decoratietechnologie hebben we door de aanschaf van grondstoffen en technologieën zoals waterverf, verf, elektrostatisch poederspuiten en excimerlasers al internationale topnormen bereikt. Waarom hebben Chinese decoratieve panelen dan nog niet dezelfde kwaliteit als in Europa?
Wij zijn van mening dat er cruciale factoren zijn in het uithardingsproces, en dat hoe hoger de specificaties van het decoratieve paneel, hoe hoger de proceseisen in het uithardingsproces.
Deze opvatting wordt bevestigd op de officiële websites van veel merken decoratieve panelen. Naast hun hoogwaardige eigenschappen vermelden ze ook specifiek het gebruik van het EB-elektronenbundelhardingsproces, wat lijkt aan te tonen dat deze voordelen sterk samenhangen met het materiaal zelf en het gebruik van dit uithardingsproces.
Het proces waarbij coatings van vloeibare, poeder- en andere vormen worden omgezet in vaste stoffen, wordt uitharding genoemd. EB-elektronenbundeluitharding is een van de uithardingstechnologieën in het coatingproces en staat momenteel bekend als een toonaangevende uithardingstechniek in de industrie.
Momenteel zijn er diverse processen en materialen beschikbaar voor de productie van decoratieve panelen, waaronder maar niet beperkt tot: verf, watergedragen verf, elektrostatisch poederspuiten, excimerlaser, decoratieve folie, PET, decoratief papier, enz.
PVerf, verf op waterbasis, elektrostatisch poederspuiten en excimerlasers ontkomen allemaal niet aan het uithardingsproces, inclusief decoratieve folie, decoratief papier, PET en andere onderliggende processen. De gangbare uithardingsprocessen zijn momenteel: thermische uitharding, ultraviolette (UV) uitharding en de opkomende methode: elektronenbundeluitharding (EB).
Op basis van eerder onderzoek hebben we de volgende grafiek opgesteld.
Als je naar de uithardingsdikte kijkt, lijkt thermische uitharding dan zwaarder? In feite vereist thermische uitharding meer tijd voor dikkere onderdelen, wat resulteert in een hoger energieverbruik en onzichtbare verhoging van de productiekosten.
Casusvoorbeeld voor uitharding door hitte: Dit is een gelakte kom uit de Ming-dynastie met een enkele millimeters dikke rode verflaag op het oppervlak. Kommen die op deze manier zijn behandeld, vereisen herhaaldelijk coaten en uitharden. Het uithardingsproces, waarbij de verf van vloeibare naar vaste toestand overgaat voor de afwerking, duurt vaak meerdere dagen.
Zelfs in de moderne tijd is dit thermohardingsproces erg tijdrovend, omdat het een hete bakruimte vereist om uit te harden. Dit verbruikt niet alleen veel energie (meestal elektrische energie die wordt omgezet in warmte-energie), maar duurt ook relatief lang.
Ook bij thermische uitharding bestaat er een risico met betrekking tot oplosmiddelen, aangezien het gebruik van oplosmiddelen risico's met zich meebrengt vanaf de productie, via het transport tot het uiteindelijke gebruik, zoals risico's op verbranding en explosie, vluchtige stoffen, enz.
Als er problemen zijn met thermische uitharding, hoe zit het dan met UV-uitharding? Dit uithardingsproces is momenteel de gangbare methode voor merken in het midden- en hogere segment en is populair vanwege de hoge milieuprestaties en efficiëntie, inclusief het gebruik van UV-uithardingstechnologie voor populaire excimerprintplaten.
Is dit proces dan perfect? Momenteel niet. Dat blijkt vooral uit verschillende aspecten.
UV-uitharding is alleen toepasbaar op verflagen van micronniveau, zoals excimer- en gewone UV-verven. Zelfs bij een dikte van slechts enkele micrometers blijkt uit onderzoek dat hoe dikker de verflaag, hoe groter de kans op defecten in het uithardingsproces en hoe duidelijker het verschijnsel van ongelijkmatige uitharding.
Het gebruik van foto-initiatoren is niet nodig bij het UV-uithardingsproces van excimerlasers, maar bij andere UV-uithardingsprocessen kunnen er restanten van foto-initiatoren achterblijven, wat gezondheidsrisico's met zich meebrengt.
Elektronenbundelharding (EB), laag energieverbruik, evenwichtige uitharding en betere milieuprestaties zijn de zichtbare voordelen aan de productiezijde; voor de consument biedt het voordelen zoals weerbestendigheid, zonbestendigheid, vergelingsbestendigheid, vuilafstotendheid, gemakkelijke reiniging, hoge krasbestendigheid, hoge hardheid, oliebestendigheid en chemische bestendigheid.
Zoals uit bovenstaande tabel blijkt, vereist EB-elektronenbundelharding geen hoge temperatuur, oplosmiddelen, foto-initiatoren, heeft het een zeer laag energieverbruik en een zeer hoge uithardingssnelheid.
Daarom is EB-elektronenbundelharding momenteel een uitermate uitstekend uithardingsproces en staat het wereldwijd bekend als een geavanceerd uithardingsproces.
Momenteel is UV-uitharding het meest gangbare uithardingsproces, maar elektronenbundeluitharding (EB) is zowel experimenteel als in de praktijk beter dan UV-uitharding. Hieronder volgen relevante onderzoeksgegevens uit de literatuur.
Potloodhardheid: Deze testwaarde komt overeen met de krasbestendigheid van de productcoating. Hoe hoger de hardheid, hoe beter de vlekbestendigheid en krasbestendigheid.
Klasbeschrijving: 6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H, van zacht naar hard. Dit is de weergave van de resultaten van de potloodhardheidsmeting voor filmhardheid.
De resultaten toonden aan dat EB-potloden die in verschillende harsen waren uitgehard een hogere hardheid hadden dan UV-uitgeharde potloden.
Krasbestendigheid: Deze waarde komt overeen met de hechting van de coating en is ook van belang voor de krasbestendigheid en duurzaamheid. Hoe lager de waarde (0-6), hoe beter.
Niveauomschrijving: Niveau 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, in totaal 6 niveaus, onderverdeeld op basis van indicatoren zoals snijkanteffect, coatingloslatingsratio en aangetast gebied.
De resultaten toonden aan dat uitharding met elektronenbundels (EB) ook superieur was aan uitharding met UV-licht wat betreft hechting aan het raster, wat resulteerde in een betere hechting.
Trekhechting: Deze waarde komt overeen met de hechting tussen de coating en de ondergrond na uitharding, wat van belang is voor de krasbestendigheid en duurzaamheid. Hoe hoger de waarde, hoe beter.
De resultaten toonden aan dat, wat betreft uittrekhechting, uitharding met een elektronenbundel (EB) superieur was aan uitharding met UV-licht, met uitzondering van de lagere harswaarde in PUA-1 in vergelijking met UV-uitharding.
Waarom is de hardheid van EB-uitharding hoger dan die van UV-uitharding?
Over het algemeen is de energie van UV-fotonen met een golflengte van 350 nm gelijk aan 3,5 keV, wat overeenkomt met de energie van elektronen bij een spanning van 110 kV. De voorwaarde voor het stollen van een elektronenbundel is 220 keV. Qua energie is de elektronenbundel dus hoger dan de UV-fotonen.
Na uitharding met een elektronenbundel (EB) is de dichtheid van het dwarsverbindingsnetwerk aan het oppervlak van de coating dus hoger, wat de oppervlaktehardheid van de coating kan verhogen. Waarom hecht EB-uitharding beter dan UV-uitharding?
De resultaten van de hechtingstest tonen aan dat de hechting van met elektronenbundels uitgeharde coatings over het algemeen hoger is dan die van met UV-licht uitgeharde coatings, ongeacht of het een kruisproef of een trekproef betreft. Dit komt mogelijk doordat hout een natuurlijk polymeermateriaal is en de elektronenbundel de coating binnendringt en de chemische structuur van het oppervlak verandert. Hierdoor ontstaat een chemische binding tussen de coating en het hout, wat de hechting van de coating aan het hout verbetert.
Simpel gezegd is uitharding met elektronenbundels (EB) grondiger dan uitharding met UV-licht, waardoor het coatingmateriaal harder wordt en een sterkere hechting ontstaat.
Hotfix is geen nieuwe term in andere toepassingsgebieden. Zo heeft bijvoorbeeld de onzichtbare autocoating van een auto de eigenschap Hotfix. Deze onzichtbare autocoating is gemaakt van TPU-materiaal en kan bij een bepaalde temperatuur gerepareerd worden zonder dat de krassen erg diep worden.
Principe: TPU-materiaal heeft een dichte moleculaire structuur, goede sterkte en een hoge treksterkte. Wanneer er krassen ontstaan door externe krachten, breken de moleculen. Wanneer de externe kracht wordt weggenomen, zullen de moleculen zich splitsen en uitrekken. Onder invloed van temperatuur kan de beschadigde moleculaire structuur zich automatisch herstellen, waardoor de krassen worden gerepareerd.
Bij de vergelijking van EB-elektronenbundelharding en UV-harding richten we ons op twee gegevens: treksterkte en trekbreuksnelheid.
Treksterkte: De trekweerstand van de coating; hoe hoger de waarde, hoe beter.
De resultaten tonen aan dat de treksterkte van EB uitgehard met een elektronenbundel hoger is dan die van UV-uitgehard, wat erop wijst dat de trekweerstand van EB uitgehard met een elektronenbundel groter is en dat de Hotfix-kracht sterker is.
Rek bij breuk: Dit wordt over het algemeen uitgedrukt als de relatieve rek bij breuk, oftewel de verhouding tussen de rek bij breuk van een vezel en de oorspronkelijke lengte, uitgedrukt als een percentage. Het is een indicator voor de zachtheid en elasticiteit van het monster; hoe hoger de rek bij breuk, hoe beter de zachtheid en elasticiteit. De resultaten toonden aan dat, met uitzondering van PUA-1 met een iets lagere rek bij breuk dan UV-uitharding, EB-elektronenbundeluitharding sterker was dan UV-uitharding. De coating uitgehard met een EB-elektronenbundel heeft dus een sterkere Hotfix-werking, terwijl andere uithardingsmethoden geen Hotfix-capaciteit hebben of een zwakkere Hotfix-werking vertonen dan EB-elektronenbundeluitharding.
Of het nu gaat om meubels, auto's of kleding, na langdurig gebruik vertonen lichtgekleurde meubels vaak vergeling. Witte of lichtgekleurde meubels en auto's zijn hierbij het meest zichtbaar, wat voor problemen zorgt in diverse sectoren. We moeten weten hoe vergeling ontstaat. De belangrijkste oorzaken van veroudering en vergeling van coatings zijn thermische degradatie, oxidatieve degradatie en foto-oxidatieve degradatie van polymeerketens. Dit betekent dat er drie belangrijke factoren zijn die ervoor zorgen dat de coating geel wordt: zonlicht, zuurstof en warmte-energie.
De coating ondergaat twee onomkeerbare chemische reacties, degradatie en verknoping, in een omgeving van foto-zuurstof en thermische zuurstof, waardoor de coating lichtgeel wordt, ook wel bekend als "vergeling".
Is de vergelingsbestendigheid van EB-elektronenbundelharding uitstekend?
1. Bij uitharding met elektronenbundels (EB) worden geen foto-initiatoren gebruikt, zoals wel nodig is bij UV-uitharding. Hierdoor blijven er geen restanten van deze foto-initiatoren achter in de eindproducten. De snelheid van foto-oxidatieve degradatie onder invloed van zonlicht wordt aanzienlijk verminderd.
2. EB-elektronenbundelharding: Omdat de coating grondig wordt uitgehard, is de moleculaire structuur compact en wordt de kans op indringing door zuurstofmoleculen sterk verminderd. Door het gebrek aan zuurstof wordt de chemische reactie van hete zuurstof ook sterk onderdrukt. Op basis hiervan is de vergelingsbestendigheid van EB-elektronenbundelharding uitstekend en tonen de experimentele resultaten aan dat deze veel beter is dan andere uithardingsprocessen.
Neem bijvoorbeeld verf: we weten dat deze is samengesteld uit filmvormende stoffen, pigmenten en andere bestanddelen. Tijdens het uithardingsproces heeft UV-uitharding een beter effect op filmvormende materialen met een hogere transparantie, terwijl materialen met een lagere transparantie mogelijk onvolledig uitharden.
Bij uitharding met elektronenbundels (EB) is geen aandacht vereist voor de transparantie van het filmvormende materiaal. Het proces verloopt vrijwel hetzelfde als bij kamertemperatuur, waardoor de kans op thermische reacties van de coating zeer klein is. Zowel bij thermische als bij UV-uitharding komt thermische energie vrij, wat kan leiden tot thermische reacties op de gecoate onderdelen en coatings en de kleur van het product kan beïnvloeden. Daarom is EB-uitharding stabieler.
Daarnaast kan EB-elektronenbundelharding ook geprogrammeerd worden om coatings van verschillende diktes nauwkeurig te verwerken, wat resulteert in een breed scala aan uithardingsresultaten. Op basis hiervan biedt EB-elektronenbundelharding een grotere diversiteit aan coatingkleuren in vergelijking met UV-harding en thermische uitharding.
Nu het probleem zich weer in de toeleveringsketen van de apparatuur bevindt, waarom hebben Chinese fabrikanten van decoratieve panelen niet gekozen voor de EB-elektronenbundelhardingsoplossing? Kosten, technologie en markt. Er zijn slechts drie wereldwijde leveranciers van EB-elektronenbundelhardingsapparatuur, allemaal buitenlandse merken met hoge toepassingskosten. Bovendien wordt de technologie (de oplossing) ook beperkt door de toeleveringsketen, waardoor de service-efficiëntie sterk wordt beïnvloed. Daarnaast is er de markt. Vóór de opkomst van high definition in China richtte de Chinese maatwerkindustrie zich voornamelijk op het voldoen aan de vraag vanuit de markt. De kwaliteitseisen aan producten waren nog relatief basaal, zoals milieuvriendelijkheid en fysieke eigenschappen, zoals formaldehydegehalte, vervormingsweerstand en verwerkingsprestaties. De introductie en levering van de eerste EB-hardingsapparatuur voor plaatmetaal in China, na de populariteit van Gaoding, heeft de modernisering van de gehele industrieketen in gang gezet. Consumenten en merken besteden meer aandacht aan de kwaliteit van het fineer, van textuur tot de applicatieprestaties van de fineerlaag. Om een betere kwaliteit te bereiken, is een upgrade van apparatuur tot proces noodzakelijk. Dit is ook de reden waarom Guangdong Zhihua Group apparatuur en technologie voor elektronenbundelharding heeft geïntroduceerd.
De toepassing van EB-elektronenbundelhardingstechnologie door Guangdong Zhihua Group op decoratieve foliematerialen zal een enorme impact hebben op de decoratieve panelenindustrie. Met name de toepassingsmogelijkheden van decoratieve panelen zullen aanzienlijk verbeteren, waardoor de beperkingen van bepaalde tactiele en visuele effecten die alleen door geïmporteerde merken konden worden geproduceerd, worden doorbroken en hoogwaardige decoratieve producten toegankelijker worden voor meer Chinese huishoudens.
