Tecnología de recubrimiento EB "nuclear", ¿por qué es tan excelente?
Guangdong Zhihua Group es la primera empresa en China en aplicar la tecnología de curado por haz de electrones (EB) a los materiales de película decorativa. La aplicación de esta tecnología mejora el rendimiento de la decoración de paneles en muchos aspectos, como la resistencia a la intemperie, a la luz solar, al amarilleamiento, a la contaminación, a la suciedad, la facilidad de limpieza, la alta resistencia a los arañazos, la alta dureza, la resistencia a la grasa y la resistencia química.
Hoy llevaremos a cabo una exploración y un análisis exhaustivos de este proceso.
En la industria manufacturera global, se da el fenómeno de que la fase inicial determina la fase final, donde esta última tiende a utilizar el producto desarrollado por la fase inicial para investigación y desarrollo. Existen muy pocos logros completamente independientes a nivel inicial.
Lo mismo ocurre en la industria del mueble. La madera de ingeniería, el papel decorativo, las películas, los herrajes, etc., que vemos, son desarrollados por los fabricantes de la cadena de suministro antes de que los fabricantes de la cadena de suministro tengan espacio para su aplicación. Esto es resultado de la diferente división del trabajo en la industrialización moderna, que es la mejor solución en la era industrial.
Gracias al nivel de desarrollo manufacturero y la historia industrial de Europa, la calidad de los paneles y herrajes personalizados en la industria es excepcionalmente alta a nivel mundial, recibiendo pedidos de todo el mundo.
Si se subdivide aún más en la categoría de paneles decorativos, de Alvic, Arpa, FENIX, CLEAN ¿Por qué tantas marcas son buscadas por marcas de gama alta y de gama media a alta en el mercado chino?
El diseño es creativo, y las marcas europeas de paneles decorativos cuentan con numerosos productos innovadores. La investigación y el desarrollo, realizados con una perspectiva global, han impulsado la demanda de un segmento que, en principio, era reducido.
La calidad está garantizada. Por ejemplo, la resistencia al desgaste, al amarilleamiento y a la fijación en caliente son excepcionales. El efecto tanto del acabado brillante como del mate es muy bueno y duradero.
A corto plazo, no se prevén avances significativos en el diseño, mientras que la calidad de los productos fabricados en China siempre se ha estudiado y explorado. Por ejemplo, en la industria de la fabricación de madera de ingeniería, hemos alcanzado una calidad comparable a la norma europea gracias a la incorporación de equipos procedentes de Alemania, Finlandia y otros países.
En cuanto a tecnología de decoración, ya hemos alcanzado estándares internacionales avanzados mediante la adquisición de materias primas y tecnologías como pintura al agua, pintura plástica, pulverización electrostática de polvo y excímeros. Entonces, ¿por qué los paneles decorativos chinos aún no alcanzan la misma calidad que los europeos?
Creemos que existen factores cruciales en el proceso de curado, y cuanto mayor sea la especificación del panel decorativo, mayores serán los requisitos del proceso de curado.
Esta opinión se ha confirmado en los sitios web oficiales de muchas marcas de paneles decorativos. Además de sus ventajas de alta gama, también destacan especialmente el uso del proceso de curado por haz de electrones (EB), lo que parece demostrar que estas ventajas están estrechamente relacionadas con el material utilizado en dicho proceso.
El proceso de transformar recubrimientos líquidos, en polvo u otras formas, en sólidos se denomina curado. El curado por haz de electrones (EB) es una de las tecnologías de curado utilizadas en el proceso de recubrimiento y actualmente se considera un proceso de curado líder en la industria.
Actualmente, existen varios procesos y materiales para la fabricación de paneles decorativos, entre los que se incluyen, pero no se limitan a: pintura, pintura al agua, pulverización electrostática de polvo, excímero, película decorativa, PET, papel decorativo, etc.
pagLa pintura, la pintura a base de agua, la pulverización electrostática de polvo y los excímeros no pueden evitar el proceso de curado, incluyendo las películas decorativas, el papel decorativo, el PET y otros procesos subyacentes. Los procesos de curado más comunes actualmente son: curado térmico, curado ultravioleta (UV), y el proceso emergente es: curado por haz de electrones (EB).
Basándonos en investigaciones previas, hemos elaborado el siguiente gráfico.
Si se observa el espesor de curado, ¿el curado térmico parece más severo? De hecho, el curado térmico requiere más tiempo para piezas curadas de mayor espesor, lo que resulta en un mayor consumo de energía y un aumento imperceptible de los costos de fabricación.
Ejemplo de curado térmico: Se trata de un cuenco lacado de la dinastía Ming con varios milímetros de pintura roja gruesa en la superficie. Los cuencos elaborados con este proceso requieren varias capas de pintura y curado, y el proceso de curado, que consiste en transformar la pintura de estado líquido a sólido para obtener el acabado final, suele durar varios días.
Incluso en la actualidad, este proceso de termoendurecimiento es muy laborioso porque requiere una cámara de horneado a alta temperatura para su curado, lo que no solo consume mucha energía (generalmente energía eléctrica convertida en energía térmica), sino que también lleva un tiempo relativamente prolongado.
En el curado térmico también existe un riesgo asociado al uso de disolventes, ya que su aplicación conlleva riesgos desde la producción y el transporte hasta el uso final, como riesgos de combustión y explosión, emisión de sustancias volátiles, etc.
Si existen problemas con el curado térmico, ¿qué ocurre con el curado UV? Este proceso de curado es actualmente el más utilizado por las marcas de gama media y alta, y es popular debido a su alto rendimiento medioambiental y eficiencia, incluyendo el uso de la tecnología de curado UV para las placas de circuitos impresos de excímero más comunes.
¿Es este proceso perfecto? Actualmente, no lo es. Esto se refleja principalmente en varios aspectos.
En cuanto al espesor y la uniformidad del curado, el curado UV solo es aplicable a películas de pintura de nivel micrométrico, como es el caso de las pinturas UV excimer y convencionales. Incluso con un espesor de tan solo micrómetros, las investigaciones han demostrado que cuanto más gruesa es la película de pintura, más propensa es a presentar defectos en el proceso de curado y más evidente se vuelve el fenómeno de curado irregular.
La aplicación de fotoiniciadores no requiere fotoiniciadores en el proceso de curado UV de excímeros, pero otros procesos de curado UV pueden generar fotoiniciadores residuales, que suponen riesgos para la salud.
El curado mediante haz de electrones (EB), el bajo consumo de energía, el curado equilibrado y un mejor desempeño ambiental son sus ventajas visibles en la fase de producción; en la experiencia del consumidor, presenta ventajas como resistencia a la intemperie, resistencia al sol, resistencia al amarilleamiento, resistencia a la suciedad, fácil limpieza, alta resistencia a los arañazos, alta dureza, resistencia al aceite y resistencia química.
Como se puede observar en la tabla anterior, el curado por haz de electrones (EB) no requiere un entorno de alta temperatura, disolventes, fotoiniciadores, un consumo de energía muy bajo y una velocidad de curado muy rápida.
Por lo tanto, en la actualidad, el curado mediante haz de electrones (EB) es un proceso de curado excepcional y también se conoce como un proceso de curado avanzado a nivel mundial.
Actualmente, el proceso de curado más utilizado es el curado UV, y el curado por haz de electrones (EB) resulta superior al UV tanto en aspectos experimentales como de aplicación. A continuación, se presentan los datos de la literatura científica pertinente.
Dureza al lápiz: Este valor de prueba corresponde a la resistencia al rayado del recubrimiento del producto, y cuanto mayor sea la dureza, mejor será la resistencia a las manchas y a los arañazos.
Descripción del grado: 6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H, de blando a duro, esta es la expresión del resultado del método de medición de la dureza del lápiz para la dureza de la película.
Los resultados mostraron que, en lo que respecta a la dureza de los lápices, los curados con haz de electrones en diferentes resinas presentaban una mayor dureza que los curados con luz ultravioleta.
Adherencia al rayado: Este valor corresponde a la adherencia del recubrimiento y también es importante para la resistencia al rayado y la durabilidad. Cuanto menor sea el valor (de 0 a 6), mejor.
Descripción de los niveles: Niveles 0, 1, 2, 3, 4, 5 y 6, un total de 6 niveles, divididos por indicadores como el efecto del borde de corte, la relación de desprendimiento del recubrimiento y el área afectada.
Los resultados demostraron que el curado por haz de electrones también fue superior al curado por luz ultravioleta en términos de adhesión a la rejilla, lo que resultó en una mejor adhesión.
Adherencia por tracción: Este valor corresponde a la adherencia entre el recubrimiento y el sustrato después del curado, lo cual es importante para la resistencia al rayado y la durabilidad. Cuanto mayor sea el valor, mejor.
Los resultados mostraron que, en lo que respecta a la adhesión por tracción, el curado con haz de electrones (EB) fue superior al curado UV, excepto por su menor valor de resina en PUA-1 en comparación con el curado UV.
¿Por qué la dureza del curado por haz de electrones es mayor que la del curado por luz ultravioleta?
En general, la energía de un fotón UV de 350 nm (3,5 keV) equivale a la energía de un electrón a un voltaje de 110 kV, y la condición para la solidificación del haz de electrones es de 220 keV. Por lo tanto, en términos de energía, la energía del haz de electrones es mayor que la de los fotones UV.
Por lo tanto, tras el curado con haz de electrones (EB), la densidad de la red de entrecruzamiento de la superficie del recubrimiento es mayor, lo que puede mejorar su dureza superficial. ¿Por qué el curado con haz de electrones es más adhesivo que el curado con luz ultravioleta (UV)?
Los resultados de las pruebas de adhesión muestran que la adhesión de los recubrimientos curados con haz de electrones es generalmente mayor que la de los recubrimientos curados con luz ultravioleta, tanto en pruebas de corte transversal como de extracción. Esto puede deberse a que la madera es un material polimérico natural, y el haz de electrones penetra en el recubrimiento, modificando su estructura química superficial. Esto provoca que el recubrimiento interactúe con la madera base mediante enlaces químicos, mejorando así la adhesión del recubrimiento a la madera.
En pocas palabras, el curado mediante haz de electrones (EB) es más completo que el curado UV, lo que endurece el material de recubrimiento y, como resultado, proporciona una mayor adhesión.
"Hotfix" no es un término nuevo en otros campos de aplicación. Por ejemplo, la pintura invisible para automóviles posee la capacidad de "Hotfix". Esta pintura invisible está hecha de material TPU y puede repararse a una temperatura determinada sin rayaduras particularmente profundas.
Principio: El material TPU posee una estructura molecular compacta, buena resistencia y alta elasticidad. Cuando se producen arañazos por fuerzas externas, las moléculas se rompen. Al retirar la fuerza externa, las moléculas se elongan por fisión. Bajo el efecto de la temperatura, la estructura molecular dañada se restaura automáticamente para reparar los arañazos.
En la comparación de "Hotfix force" del curado por haz de electrones EB y el curado UV, nos centramos en dos datos, la resistencia a la tracción y la tasa de fractura por tracción.
Resistencia a la tracción: La resistencia a la tracción del recubrimiento; cuanto mayor sea el valor, mejor.
Los resultados muestran que la resistencia a la tracción del EB curado por haz de electrones es mayor que la del curado UV, lo que indica que la resistencia a la tracción del EB curado por haz de electrones es mayor y la fuerza de fijación en caliente es mayor.
Alargamiento a la rotura: Generalmente se expresa como el alargamiento relativo a la rotura, que es la relación entre el alargamiento a la rotura de una fibra y su longitud inicial, expresado como porcentaje. Es un indicador que caracteriza la suavidad y elasticidad de la muestra, y cuanto mayor sea el alargamiento a la rotura, mejor será su suavidad y elasticidad. Los resultados mostraron que, excepto para PUA-1, que presentó un alargamiento a la rotura ligeramente inferior al del curado UV, el curado con haz de electrones (EB) fue más resistente que el curado UV. Por lo tanto, el recubrimiento curado con haz de electrones (EB) tiene un rendimiento de fijación en caliente superior, mientras que otros métodos de curado carecen de capacidad de fijación en caliente o son menos eficaces que el curado con haz de electrones (EB).
Ya se trate de muebles, automóviles o ropa, tras un uso prolongado, los muebles de colores claros suelen amarillear, siendo los blancos o de colores claros y los automóviles los más afectados, lo que supone un problema para diversos sectores. ¿Cómo se produce el amarilleamiento? Las principales causas del envejecimiento y amarilleamiento de los recubrimientos son la degradación térmica, la degradación oxidativa y la degradación fotooxidativa de las cadenas poliméricas, lo que significa que existen tres condiciones principales que provocan el amarilleamiento del recubrimiento: la luz solar, el oxígeno y la energía térmica.
El recubrimiento sufre dos reacciones químicas irreversibles, degradación y reticulación, en el entorno de fotooxígeno y oxígeno térmico, lo que nos lleva a ver que el recubrimiento se vuelve amarillo pálido, también conocido como "amarilleamiento".
¿La resistencia al amarilleamiento del curado con haz de electrones (EB) es excepcional?
1. El curado por haz de electrones (EB) no utiliza los fotoiniciadores necesarios para el curado UV, por lo que no quedarán fotoiniciadores residuales en los productos resultantes. La tasa de degradación fotooxidativa bajo la luz solar se reducirá significativamente.
2. El curado mediante haz de electrones (EB) se produce gracias a un curado completo del recubrimiento, una estructura molecular compacta y una reducción considerable de la probabilidad de invasión por moléculas de oxígeno. Además, la ausencia de oxígeno suprime en gran medida la reacción química del oxígeno caliente. Por estas razones, la resistencia al amarilleamiento del curado mediante haz de electrones es excelente, y los resultados experimentales demuestran que supera con creces a otros procesos de curado.
Tomando la pintura como ejemplo, sabemos que está compuesta de sustancias formadoras de película, pigmentos y otras formulaciones. En el proceso de curado, el curado UV tiene un mejor efecto en los materiales formadores de película con mayor transparencia, mientras que aquellos con menor transparencia pueden experimentar un curado incompleto.
El curado por haz de electrones (EB) no requiere prestar atención a la transparencia del material formador de película, y el proceso es prácticamente el mismo que a temperatura ambiente, lo que resulta en una probabilidad muy baja de reacción térmica del recubrimiento. Debido a la participación de la energía térmica tanto en el curado térmico como en el UV, se producirán reacciones térmicas en las piezas y recubrimientos, lo que afectará el color del producto. Por lo tanto, el curado por EB es más estable.
Además, el curado por haz de electrones (EB) se puede programar para procesar con precisión recubrimientos de diferentes espesores, lo que da como resultado una gran variedad de colores. Por ello, el curado por haz de electrones ofrece una mayor diversidad de colores en comparación con el curado UV y el curado térmico.
Ahora que el problema ha vuelto a la cadena de suministro de equipos, ¿por qué los fabricantes nacionales de paneles decorativos no eligieron la solución de curado por haz de electrones (EB)? Costo, tecnología, mercado. Solo hay tres proveedores globales de equipos de curado por haz de electrones, todos ellos marcas extranjeras con altos costos de aplicación. Además, la tecnología (solución) también está limitada por la cadena de suministro, y la eficiencia del servicio se verá muy afectada. Además, está el mercado. Antes de la popularidad de la alta definición en China, la industria china de personalización se centraba principalmente en satisfacer la demanda del mercado. Los requisitos de calidad de los productos aún eran relativamente básicos, como la protección ambiental y los requisitos de rendimiento físico, como el contenido de formaldehído, la resistencia a la deformación y el rendimiento de procesamiento. El lanzamiento y la entrega del primer conjunto de equipos de curado por haz de electrones para chapa metálica en China, tras la popularidad de Gaoding, ha impulsado la modernización de toda la cadena de la industria. Los consumidores y las marcas prestan más atención a la calidad de la chapa, desde la textura hasta el rendimiento de la aplicación de la capa de chapa. Para lograr una mejor calidad, es necesario modernizar tanto el equipo como el proceso. Esta es también la razón por la que Guangdong Zhihua Group ha introducido equipos y tecnología de curado por haz de electrones (EB).
La aplicación de la tecnología de curado por haz de electrones (EB) a los materiales de película decorativa por parte del Grupo Guangdong Zhihua tendrá un gran impacto en la industria de los paneles decorativos, especialmente en el rendimiento de la aplicación de estos paneles, que mejorará significativamente, rompiendo las restricciones de algunos efectos táctiles y visuales que solo pueden ser producidos por marcas importadas, y permitiendo que productos decorativos de alta calidad lleguen a más hogares chinos.
