Tecnologia di rivestimento EB "nuclear", perché è così eccellente?
Guangdong Zhihua Group è la prima azienda in Cina ad applicare la tecnologia di polimerizzazione a fascio di elettroni (EB) ai materiali per pellicole decorative. L'applicazione di questa tecnologia migliora le prestazioni dei pannelli decorativi sotto molti aspetti, come la resistenza agli agenti atmosferici, alla luce solare, all'ingiallimento, all'inquinamento, allo sporco, la facilità di pulizia, l'elevata resistenza ai graffi, l'elevata durezza, la resistenza al grasso e agli agenti chimici.
Oggi condurremo un'esplorazione e un'analisi approfondite di questo processo.
Nell'industria manifatturiera globale, esiste il fenomeno del "il settore a monte determina quello a valle", in cui è probabile che il settore a valle utilizzi il prodotto sviluppato dal settore a monte per la ricerca e lo sviluppo. Sono molto rari i risultati completamente indipendenti a livello del settore a monte.
Lo stesso vale per l'industria della produzione di mobili. Il legno ingegnerizzato, la carta decorativa, le pellicole, la ferramenta, ecc. che vediamo sono tutti sviluppati da produttori a monte prima che i produttori a valle abbiano spazio per applicarli. Questo è il risultato di una diversa divisione del lavoro nell'industrializzazione moderna, che rappresenta la soluzione migliore nell'era industriale.
Grazie al livello di sviluppo manifatturiero e alla lunga storia industriale in Europa, la qualità dei pannelli e della ferramenta personalizzati del settore è eccezionale a livello mondiale, con ordini provenienti da tutto il mondo.
Se ulteriormente suddivisi nella categoria dei pannelli decorativi, da Alvic, Arpa, FENIX, CLEAN Perché così tanti marchi sono ricercati dai marchi di fascia alta e medio-alta nel mercato cinese?
Il design è creativo e i marchi europei di pannelli decorativi vantano numerosi prodotti innovativi. La ricerca e lo sviluppo condotti con una prospettiva globale hanno amplificato la domanda di un gruppo potenzialmente ristretto.
La qualità è garantita. Ad esempio, la resistenza all'usura, all'ingiallimento, all'adesione a caldo, ecc. sono eccezionali. L'effetto sia lucido che opaco è ottimo e stabile.
Non si registrano innovazioni rivoluzionarie nel design a breve termine, mentre la qualità del "Made in China" è da sempre oggetto di studio e ricerca. Ad esempio, nel settore della lavorazione del legno ingegnerizzato, abbiamo raggiunto una qualità non inferiore agli standard europei grazie all'introduzione di macchinari provenienti da Germania, Finlandia e altri paesi.
In termini di tecnologia decorativa, abbiamo già raggiunto standard internazionali avanzati grazie all'acquisto di materie prime e tecnologie come pittura a base d'acqua, pittura tradizionale, verniciatura a polvere elettrostatica e verniciatura a eccimeri. Perché, dunque, i pannelli decorativi cinesi non hanno ancora raggiunto la stessa qualità di quelli europei?
Riteniamo che vi siano fattori cruciali nel processo di polimerizzazione e che, maggiore è la specifica del pannello decorativo, maggiori siano i requisiti del processo di polimerizzazione.
Questa opinione è stata confermata dai siti web ufficiali di molti marchi di pannelli decorativi. Oltre ai vantaggi di alta gamma, essi hanno anche evidenziato in modo particolare l'utilizzo del processo di polimerizzazione a fascio di elettroni (EB), il che sembra dimostrare che tali vantaggi siano strettamente correlati all'utilizzo di questo processo di polimerizzazione.
Il processo di trasformazione dei rivestimenti da liquidi, polveri o altre forme in solidi è chiamato polimerizzazione. La polimerizzazione a fascio di elettroni (EB) è una delle tecnologie di polimerizzazione utilizzate nel processo di rivestimento ed è attualmente riconosciuta come un processo di polimerizzazione leader del settore.
Attualmente, diversi processi e materiali per la produzione di pannelli decorativi includono, a titolo esemplificativo ma non esaustivo: vernici, pitture a base d'acqua, verniciatura a polvere elettrostatica, eccimeri, pellicole decorative, PET, carta decorativa, ecc.
PVernici, pitture a base d'acqua, verniciatura a polvere elettrostatica e vernici a eccimeri non possono prescindere dal processo di polimerizzazione, inclusi pellicole decorative, carta decorativa, PET e altri processi di base. Gli attuali processi di polimerizzazione principali sono: polimerizzazione termica, polimerizzazione ultravioletta (UV), mentre il processo emergente è la polimerizzazione a fascio di elettroni (EB).
In base a ricerche precedenti, abbiamo elaborato il seguente grafico.
Se si osserva lo spessore di polimerizzazione, la polimerizzazione termica sembra più aggressiva? In realtà, la polimerizzazione termica richiede tempi più lunghi per i pezzi con spessore maggiore, con conseguente aumento del consumo energetico e, in modo non visibile, dei costi di produzione.
Esempio di polimerizzazione a caldo: Questa è una ciotola laccata della dinastia Ming con diversi millimetri di spessa pittura rossa sulla superficie. Le ciotole realizzate con questo processo richiedono ripetute applicazioni di vernice e polimerizzazione, e il processo di polimerizzazione, che porta la pittura dallo stato liquido allo stato solido per la finitura, spesso richiede diversi giorni.
Anche ai giorni nostri, questo processo di termoindurimento è molto dispendioso in termini di tempo perché richiede una camera di cottura ad alta temperatura per la polimerizzazione, il che non solo consuma molta energia (di solito energia elettrica convertita in energia termica), ma richiede anche un tempo relativamente lungo.
Anche nella polimerizzazione termica esiste un rischio legato ai solventi, poiché l'utilizzo di solventi comporta rischi dalla produzione al trasporto fino all'uso finale, come ad esempio rischi di combustione ed esplosione, presenza di sostanze volatili, ecc.
Se la polimerizzazione termica presenta dei problemi, che dire della polimerizzazione UV? Questo processo di polimerizzazione è attualmente il più diffuso tra i marchi di fascia medio-alta ed è apprezzato per le sue elevate prestazioni ambientali ed efficienza, incluso l'utilizzo della tecnologia di polimerizzazione UV per le popolari schede a eccimeri.
Questo processo è quindi perfetto? Attualmente no. Ciò si riflette principalmente in diversi aspetti.
Spessore e uniformità della polimerizzazione: la polimerizzazione UV è applicabile solo a pellicole di vernice di dimensioni micrometriche, come nel caso delle vernici UV a eccimeri e di quelle tradizionali. Anche con spessori di pochi micrometri, la ricerca ha dimostrato che maggiore è lo spessore della pellicola di vernice, maggiore è la probabilità di difetti nel processo di polimerizzazione e più evidente è il fenomeno della polimerizzazione non uniforme.
L'applicazione di fotoiniziatori non richiede il loro utilizzo nel processo di polimerizzazione UV degli eccimeri, ma altri processi di polimerizzazione UV possono comportare la presenza di fotoiniziatori residui, che rappresentano un rischio per la salute.
La polimerizzazione tramite fascio di elettroni (EB), il basso consumo energetico, la polimerizzazione bilanciata e le migliori prestazioni ambientali sono i suoi vantaggi evidenti nella fase di produzione; dal punto di vista dell'esperienza del consumatore, presenta vantaggi quali resistenza agli agenti atmosferici, ai raggi solari, all'ingiallimento, allo sporco, facilità di pulizia, elevata resistenza ai graffi, elevata durezza, resistenza agli oli e resistenza agli agenti chimici.
Come si evince dalla tabella precedente, la polimerizzazione con fascio di elettroni EB non richiede un ambiente ad alta temperatura, solventi, fotoiniziatori, un consumo energetico molto basso e una velocità di polimerizzazione molto elevata.
Pertanto, attualmente, la polimerizzazione con fascio di elettroni (EB) è un processo di polimerizzazione di altissimo livello ed è riconosciuta a livello globale come un processo di polimerizzazione all'avanguardia.
Attualmente, il processo di polimerizzazione più diffuso è la polimerizzazione UV, ma la polimerizzazione con fascio di elettroni (EB) si è dimostrata superiore alla UV sia dal punto di vista sperimentale che applicativo. Di seguito sono riportati i dati della letteratura scientifica pertinente.
Durezza della matita: questo valore di prova corrisponde alla resistenza ai graffi del rivestimento del prodotto; maggiore è la durezza, migliore è la resistenza alle macchie e ai graffi.
Descrizione del grado: 6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H, dal più morbido al più duro, questa è l'espressione del risultato del metodo di misurazione della durezza della matita per la durezza della pellicola.
I risultati hanno mostrato che, per quanto riguarda la durezza delle matite, quelle polimerizzate con EB in diverse resine presentavano una durezza maggiore rispetto a quelle polimerizzate con UV.
Resistenza ai graffi: questo valore corrisponde all'adesione del rivestimento ed è importante anche per la resistenza ai graffi e la durata. Più basso è il valore (da 0 a 6), migliore è la resa.
Descrizione dei livelli: Livello 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, per un totale di 6 livelli, suddivisi in base a indicatori quali effetto tagliente, rapporto di distacco del rivestimento e area interessata.
I risultati hanno dimostrato che la polimerizzazione EB è risultata superiore alla polimerizzazione UV anche in termini di adesione alla griglia, con conseguente migliore adesione.
Adesione a trazione: questo valore corrisponde all'adesione tra il rivestimento e il substrato dopo la polimerizzazione, ed è rilevante per la resistenza ai graffi e la durata. Maggiore è il valore, migliore è la resa.
I risultati hanno mostrato che, per quanto riguarda l'adesione al pull-out, la polimerizzazione con fascio di elettroni EB è risultata superiore alla polimerizzazione UV, fatta eccezione per il valore di resina più debole nel PUA-1 rispetto alla polimerizzazione UV.
Perché la durezza della polimerizzazione EB è superiore a quella della polimerizzazione UV?
In generale, l'energia di un fotone UV a 350 nm (3,5 keV) è equivalente all'energia di un elettrone a una tensione di 110 kV, e la condizione per la solidificazione del fascio di elettroni è di 220 keV. Pertanto, in termini di energia, l'energia del fascio di elettroni è superiore a quella dei fotoni UV.
Pertanto, dopo la polimerizzazione con fascio di elettroni (EB), la densità della rete di reticolazione delle catene superficiali del rivestimento è maggiore, il che può aumentare la durezza superficiale del rivestimento. Perché la polimerizzazione con fascio di elettroni è più adesiva della polimerizzazione UV?
I risultati dei test di adesione mostrano che l'adesione dei rivestimenti polimerizzati con fascio di elettroni è generalmente superiore a quella dei rivestimenti polimerizzati con raggi UV, indipendentemente dal fatto che si tratti di un test di adesione a taglio incrociato o di un test di estrazione. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che il legno è un materiale polimerico naturale e il fascio di elettroni penetra nel rivestimento modificandone la struttura chimica superficiale, il che permette al rivestimento di interagire con il legno di base tramite legami chimici, migliorando così l'adesione del rivestimento al legno.
In parole semplici, la polimerizzazione con fascio di elettroni (EB) è più accurata della polimerizzazione UV, rendendo il materiale di rivestimento più duro e garantendo una maggiore adesione.
Il termine "Hotfix" non è nuovo in altri campi di applicazione. Ad esempio, il rivestimento invisibile per auto ha la capacità di "Hotfix". Il rivestimento invisibile per auto è realizzato in materiale TPU e può essere riparato a una certa temperatura senza graffi particolarmente profondi.
Principio: Il materiale TPU ha una struttura molecolare compatta, una buona resistenza e un elevato coefficiente di trazione. Quando si generano graffi a causa di forze esterne, le molecole si rompono. Quando la forza esterna viene rimossa, le molecole si allungano per scissione. Sotto l'effetto della temperatura, la struttura molecolare danneggiata può essere ripristinata automaticamente per riparare i graffi.
Nel confronto tra la polimerizzazione con fascio di elettroni EB e la polimerizzazione UV, ci concentriamo su due dati: resistenza alla trazione e tasso di frattura per trazione.
Resistenza alla trazione: la resistenza alla trazione del rivestimento; maggiore è il valore, migliore è la qualità.
I risultati mostrano che la resistenza alla trazione dell'EB polimerizzato con fascio di elettroni è superiore a quella polimerizzata con raggi UV, il che indica che la resistenza alla trazione dell'EB polimerizzato con fascio di elettroni è maggiore e la forza Hotfix è maggiore.
Allungamento a rottura: viene generalmente espresso come allungamento relativo a rottura, ovvero il rapporto tra l'allungamento a rottura di una fibra e la sua lunghezza iniziale, espresso in percentuale. È un indicatore che caratterizza la morbidezza e l'elasticità del campione: maggiore è l'allungamento a rottura, migliori sono la morbidezza e l'elasticità. I risultati hanno mostrato che, ad eccezione del PUA-1 con un allungamento a rottura leggermente inferiore rispetto alla polimerizzazione UV, la polimerizzazione con fascio di elettroni (EB) è risultata più efficace della polimerizzazione UV. Pertanto, il rivestimento polimerizzato con fascio di elettroni (EB) presenta prestazioni di fissaggio a caldo (Hotfix) superiori, mentre gli altri metodi di polimerizzazione non hanno capacità di fissaggio a caldo o sono meno efficaci della polimerizzazione con fascio di elettroni (EB).
Che si tratti di mobili, automobili o abbigliamento, dopo un uso prolungato, i mobili di colore chiaro tendono spesso a ingiallire, con i mobili e le automobili bianchi o di colore chiaro che risultano i più colpiti, causando non pochi problemi a diversi settori. È importante capire come avviene questo ingiallimento. I principali meccanismi di invecchiamento e ingiallimento dei rivestimenti sono la degradazione termica, la degradazione ossidativa e la degradazione fotoossidativa delle catene polimeriche; ciò significa che le tre condizioni principali che causano l'ingiallimento del rivestimento sono: la luce solare, l'ossigeno e l'energia termica.
Il rivestimento subisce due reazioni chimiche irreversibili, degradazione e reticolazione, nell'ambiente di fotoossigeno e ossigeno termico, che ci portano a vedere il rivestimento diventare giallo pallido, anche noto come ingiallimento.
La resistenza all'ingiallimento della polimerizzazione con fascio di elettroni EB è eccezionale?
1. La polimerizzazione con fascio di elettroni (EB) non utilizza i fotoiniziatori necessari per la polimerizzazione UV, pertanto non saranno presenti fotoiniziatori residui nei prodotti successivi. Il tasso di degradazione fotoossidativa sotto la luce solare risulterà significativamente ridotto.
2. Polimerizzazione con fascio di elettroni EB: Poiché il rivestimento è polimerizzato a fondo, la struttura molecolare è compatta e la probabilità di invasione da parte delle molecole di ossigeno è notevolmente ridotta. In assenza di ossigeno, anche la reazione chimica dell'ossigeno caldo è notevolmente soppressa. Per questi motivi, la resistenza all'ingiallimento della polimerizzazione con fascio di elettroni EB è eccellente e i risultati sperimentali dimostrano che è di gran lunga superiore ad altri processi di polimerizzazione.
Prendendo come esempio la vernice, sappiamo che è composta da sostanze filmogene, pigmenti e altre formulazioni. Nel processo di polimerizzazione, la polimerizzazione UV ha un effetto migliore sui materiali filmogeni con maggiore trasparenza, mentre quelli con minore trasparenza potrebbero non polimerizzare completamente.
La polimerizzazione con fascio di elettroni (EB) non richiede particolare attenzione alla trasparenza del materiale filmogeno e il processo avviene quasi a temperatura ambiente, con conseguente bassissima probabilità di reazioni termiche del rivestimento. A differenza della polimerizzazione termica e UV, in cui l'energia termica è presente sia nei processi tradizionali che in quelli UV, la polimerizzazione con fascio di elettroni (EB) comporta reazioni termiche sulle parti e sui rivestimenti, con conseguente alterazione del colore del prodotto. Pertanto, la polimerizzazione con fascio di elettroni risulta più stabile.
Inoltre, la polimerizzazione a fascio di elettroni (EB) può essere programmata per trattare con precisione rivestimenti di diverso spessore, ottenendo risultati di polimerizzazione ottimali. Per questi motivi, la polimerizzazione a fascio di elettroni offre una maggiore varietà di colori rispetto alla polimerizzazione UV e alla polimerizzazione termica.
Ora che il problema è tornato alla catena di fornitura a monte, perché i produttori cinesi di pannelli decorativi non hanno scelto la soluzione di polimerizzazione a fascio di elettroni (EB)? Costi, tecnologia, mercato. Esistono solo tre fornitori globali di apparecchiature per la polimerizzazione a fascio di elettroni, tutti marchi stranieri con elevati costi di applicazione. Inoltre, anche la tecnologia (soluzione) è vincolata dalla catena di fornitura e l'efficienza del servizio ne risentirà notevolmente. A ciò si aggiunge la questione del mercato. Prima della diffusione dell'alta definizione in Cina, l'industria cinese della personalizzazione si concentrava principalmente sulla soddisfazione della domanda del mercato. I requisiti di qualità dei prodotti erano ancora a un livello relativamente basilare, come la protezione ambientale e i requisiti di prestazioni fisiche, quali il contenuto di formaldeide, la resistenza alla deformazione e le prestazioni di lavorazione. Il lancio e la consegna del primo set di apparecchiature per la polimerizzazione a fascio di elettroni per lamiere in Cina, a seguito del successo di Gaoding, ha spinto l'intero settore verso l'aggiornamento. Consumatori e marchi prestano maggiore attenzione alla qualità dell'impiallacciatura, dalla texture alle prestazioni di applicazione dello strato di impiallacciatura. Per ottenere una qualità migliore, è necessario aggiornare sia le apparecchiature che i processi. Questo è anche il motivo per cui il gruppo Guangdong Zhihua ha introdotto apparecchiature e tecnologie di polimerizzazione a fascio di elettroni (EB).
L'applicazione da parte del Gruppo Guangdong Zhihua della tecnologia di polimerizzazione a fascio di elettroni (EB) ai materiali per pellicole decorative avrà un impatto enorme sul settore dei pannelli decorativi, in particolare migliorandone significativamente le prestazioni e superando i limiti di alcuni effetti tattili e visivi riproducibili solo da marchi importati, rendendo così i prodotti decorativi di alta qualità accessibili a un numero maggiore di famiglie cinesi.
