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我們之前有撰文從產(chǎn)品角度去嘗試解釋“進(jìn)口飾面板在國內(nèi)熱銷的原因”,在查閱相關(guān)資料的過程中,發(fā)現(xiàn)有不少品牌在描述板材飾面工藝時(shí),用到“Electron Beam Curing”的詞條,直接翻譯過來叫作“電子束固化”,屬于一種新型的涂層干燥或涂層固化技術(shù)。
對(duì)于家具產(chǎn)品表面涂層的干燥技術(shù),我們比較熟知的有熱空氣干燥(熱固化)、紅外線干燥、UV干燥(紫外光干燥)、微波干燥等,這些都在魯班園之前的文章中有詳細(xì)介紹。然而“電子束固化技術(shù)”,無論從技術(shù)概念上還是技術(shù)原理上,我們似乎都一無所知,這無疑激發(fā)了我們極大的興趣。
因此,我們希望通過本文對(duì)EB固化技術(shù)的介紹,讓大家了解什么是電子束固化?和其它涂層固化技術(shù)相比存在何種差異、有怎么樣的特點(diǎn)?它又如何應(yīng)用在家具板材中、未來前景如何?
了解一種新技術(shù),最直接的辦法就是從它的名稱與概念入手。該技術(shù)的英文全稱為“Electron Beam Cured”,也就是“電子束固化(EBC)”,即采用電子束進(jìn)行涂層固化的技術(shù)。那么問題也隨之而來,什么是“電子束(EB)”?為什么它可以達(dá)到固化涂層的效果?
在微觀層面,一切原子都由一個(gè)帶正電的原子核和圍繞它運(yùn)動(dòng)的若干電子組成,電子是最早發(fā)現(xiàn)的基本粒子,帶負(fù)電。
利用電子槍中陰極所產(chǎn)生的電子,在陰陽極間的高壓加速電場作用下,被加速至很高的速度,經(jīng)會(huì)聚作用后形成密集的高速電子流,也就是電子束(EB)。
當(dāng)具有高能量的電子束作用于涂層時(shí),可在幾秒甚至更短的時(shí)間內(nèi)讓不飽和分子形成活性自由基,引發(fā)不飽和樹脂和單體聚合,形成三維立體的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),從而誘導(dǎo)液體低聚物經(jīng)過交聯(lián)聚合快速轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w。
上述的描述相對(duì)比較專業(yè),其中涉及到一些化學(xué)術(shù)語,不免讓人覺得難以理解。如果用通俗一些的表述,可以把電子束固化簡單理解為“利用電子束的高能量,把涂層從液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)的過程,這個(gè)過程伴隨著快速的化學(xué)反應(yīng)”。
EB固化國外最早應(yīng)用此技術(shù)是美國福特公司,在20世紀(jì)70年代,福特將EB固化技術(shù)應(yīng)用于處理汽車零部件的涂層。
實(shí)際上,EB固化可以廣泛應(yīng)用在印刷與涂布領(lǐng)域,早餐的牛奶盒,出門坐的汽車,隨手買的飲料罐,路上閱讀的書籍或雜志,抬頭看到的飛機(jī)等,它們都有可能是電子束固化的應(yīng)用。
國內(nèi)的情況是在2004年左右,部分印刷企業(yè)才開始引進(jìn)EB固化設(shè)備,但主要用于上光油的涂布;而將EB固化用于家居板材的嘗試,也只是在近些年才有少數(shù)國內(nèi)企業(yè)涉足。
既然EB電子束固化也是一種涂層的固化方式,那么它與我們所熟知的熱固化、UV固化有什么差異呢?在固化能耗與固化時(shí)間、環(huán)保特性與涂層質(zhì)量等核心指標(biāo)方面,EB固化又表現(xiàn)如何呢?
我們查詢了很多資料,發(fā)現(xiàn)一個(gè)三種涂層固化方式的對(duì)比表格,很好的展示了不同固化方式之間的差異,現(xiàn)整理如下:
在同等固化量的情況下,如果熱固化的使用能耗為100%,有關(guān)數(shù)據(jù)表明,EB固化的能耗占UV固化的5%,占熱固化的1%,也就是說EB固化在同等情況下的能耗效率最高。
在固化時(shí)間方面,熱固化所需要的時(shí)間最久,少則幾分鐘,多則可能需要數(shù)天才能實(shí)現(xiàn)涂層的完全干燥;UV固化時(shí)間會(huì)短很多,僅僅需要幾秒;而EB固化的時(shí)間達(dá)到了驚人的0.005秒,可以說是在一瞬間完成涂層固化。
對(duì)于熱固化和UV固化的涂層而言,其涂料常使用溶劑工藝,如果是有機(jī)溶劑,在生產(chǎn)過程中就會(huì)存在環(huán)保問題,當(dāng)然,采用水做溶劑的水性漆不會(huì)存在這樣的問題。
EB固化則是一種無溶劑工藝,涂層固含量可達(dá)到100%,VOC等揮發(fā)性有機(jī)化合物已從原料中消除,因此具有超高的環(huán)保性能。
涂層質(zhì)量方面,有幾個(gè)核心指標(biāo),如涂層附著力、涂層硬度、拉伸強(qiáng)度、耐黃變性等,有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,經(jīng)EB固化的涂層綜合性能最佳。尤其是耐黃變方面,因?yàn)椴恍枰庖l(fā)劑等物質(zhì)就可以進(jìn)行,所以EB固化涂層的耐黃性能更佳。
總的來說,輻射固化技術(shù)主要包括UV光固化與EB固化兩種,均是利用能量照射使液態(tài)材料發(fā)生反應(yīng)快速固化。由于相比傳統(tǒng)熱固化,輻射固化對(duì)環(huán)境污染性小,在節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展背景下,其普及率快速上升。
其中,UV光固化采用紫外線UV為照射能量,具有反應(yīng)較為穩(wěn)定、設(shè)備投資規(guī)模小的優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用較為廣泛,是現(xiàn)階段主流輻射固化技術(shù)。
UV光固化具有穿透性差、易固化不完全的缺點(diǎn),且其固化材料中需要添加光引發(fā)劑,容易無法反應(yīng)完全而殘留;與之相比,EB固化可實(shí)現(xiàn)深層固化,固化速度更快且完全固化,并且固化材料中無需添加光引發(fā)劑,安全性高,可應(yīng)用范圍更為廣泛。
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