Tecnologia de revestimento EB (nuclear), por que é tão excelente?
O Grupo Guangdong Zhihua é a primeira empresa na China a aplicar a tecnologia de cura por feixe de elétrons (EB) em materiais de revestimento decorativo. A aplicação dessa tecnologia pode melhorar o desempenho do revestimento em diversos aspectos, como resistência às intempéries, à luz solar, ao amarelamento, à poluição, à sujeira, facilidade de limpeza, alta resistência a riscos, alta dureza, resistência a gordura e resistência química.
Hoje realizaremos uma exploração e análise aprofundada desse processo.
Na indústria manufatureira global, existe um fenômeno em que a cadeia de valor a montante determina a cadeia de valor a jusante, onde a cadeia de valor a jusante tende a utilizar produtos desenvolvidos pela cadeia de valor a montante para pesquisa e desenvolvimento. São pouquíssimos os casos de conquistas completamente independentes na cadeia de valor a montante.
O mesmo ocorre na indústria de fabricação de móveis. A madeira engenheirada, o papel decorativo, o filme, as ferragens, etc., que vemos, são todos desenvolvidos por fabricantes da cadeia produtiva antes que os fabricantes da cadeia de valor tenham espaço para aplicá-los. Isso é resultado da diferente divisão do trabalho na industrialização moderna, que é a melhor solução na era industrial.
Graças ao nível de desenvolvimento da manufatura e à história industrial da Europa, a qualidade dos painéis e componentes personalizados do setor é extremamente excepcional em todo o mundo, recebendo encomendas do planeta.
Se subdividirmos ainda mais na categoria de painéis decorativos, de marcas como Alvic, Arpa, FENIX, CLEAN, por que tantas são procuradas por marcas de luxo e de médio a alto padrão no mercado chinês?
O design é criativo e as marcas europeias de painéis decorativos apresentam muitos produtos novos e inovadores. A pesquisa e o desenvolvimento conduzidos com uma perspectiva global ampliaram a demanda de um grupo potencialmente pequeno.
A qualidade é garantida. Por exemplo, a resistência ao desgaste, ao amarelamento e a fixação a quente são excelentes. O efeito, tanto de alto brilho quanto fosco, é muito bom e estável.
Não há inovações revolucionárias em design a curto prazo, enquanto a qualidade dos produtos fabricados na China sempre foi objeto de estudo e aprimoramento. Por exemplo, na indústria de fabricação de madeira engenheirada, alcançamos uma qualidade que não fica a dever nada aos padrões europeus por meio da introdução de equipamentos da Alemanha, Finlândia e outros países.
Em termos de tecnologia de decoração, já atingimos padrões internacionais avançados com a aquisição de matérias-primas e tecnologias como tinta à base de água, tinta líquida, pintura eletrostática a pó e excímero. Então, por que os painéis decorativos da China ainda não alcançaram a mesma qualidade que os da Europa?
Acreditamos que existem fatores cruciais no processo de cura, e quanto maior a especificação do painel decorativo, maiores serão os requisitos do processo de cura.
Essa visão foi confirmada nos sites oficiais de diversas marcas de painéis decorativos. Além de destacarem suas vantagens de alta qualidade, eles também enfatizaram o uso do processo de cura por feixe de elétrons (EB), o que parece comprovar que essas vantagens estão fortemente correlacionadas ao uso desse processo de cura.
O processo de transformação de revestimentos de líquidos, pós e outras formas para sólidos é chamado de cura. A cura por feixe de elétrons (EB) é uma das tecnologias de cura no processo de revestimento e é atualmente reconhecida como um processo de cura líder do setor.
Atualmente, diversos processos e materiais para a fabricação de painéis decorativos incluem, entre outros: tinta, tinta à base de água, pulverização eletrostática a pó, excímero, película decorativa, PET, papel decorativo, etc.
pTinta, tinta à base de água, pulverização eletrostática a pó e excímeros não podem evitar o processo de cura, incluindo película decorativa, papel decorativo, PET e outros processos subjacentes. Os principais processos de cura atuais são: cura térmica, cura ultravioleta (UV) e o processo emergente: cura por feixe de elétrons (EB).
Com base em pesquisas anteriores, elaboramos o seguinte gráfico.
Ao analisar a espessura da cura, a cura térmica parece mais severa? Na verdade, a cura térmica requer mais tempo para peças curadas com maior espessura, resultando em maior consumo de energia e, consequentemente, em um aumento invisível dos custos de fabricação.
Exemplo de referência para cura térmica: Esta é uma tigela laqueada da Dinastia Ming com vários milímetros de tinta vermelha espessa na superfície. Tigelas com esse processo requerem revestimento e cura repetidos, e o processo de cura, que consiste na transformação da tinta do estado líquido para o sólido para o acabamento, geralmente leva vários dias.
Mesmo nos tempos modernos, esse processo de termoendurecimento é muito demorado, pois requer uma câmara de cura com alta temperatura, o que não só consome muita energia (geralmente energia elétrica convertida em energia térmica), como também leva um tempo relativamente longo.
Existe também um risco relacionado a solventes na cura térmica, visto que a aplicação de solventes acarreta riscos desde a produção, transporte até o uso final, como riscos de combustão e explosão, emissão de materiais voláteis, etc.
Se a cura térmica apresenta alguns problemas, o que dizer da cura UV? Esse processo de cura é atualmente o mais utilizado por marcas de médio a alto padrão e é popular devido ao seu alto desempenho ambiental e eficiência, incluindo o uso da tecnologia de cura UV para placas de excímero populares.
Então, esse processo é perfeito? Atualmente, não. Isso se reflete principalmente em vários aspectos.
A cura por UV, em termos de espessura e equilíbrio, só é aplicável a películas de tinta com espessura micrométrica, como é o caso das tintas excimer e UV comuns. Mesmo com uma espessura de apenas micrômetros, pesquisas mostram que quanto mais espessa a película de tinta, maior a propensão a defeitos no processo de cura e mais evidente o fenômeno da cura irregular.
A aplicação de fotoiniciadores não exige o uso de fotoiniciadores no processo de cura UV de excímeros, mas outros processos de cura UV podem resultar em fotoiniciadores residuais, que representam riscos à saúde.
A cura por feixe de elétrons (EB), o baixo consumo de energia, a cura equilibrada e o melhor desempenho ambiental são vantagens visíveis na fase de produção; do ponto de vista da experiência do consumidor, apresenta vantagens como resistência às intempéries, resistência ao sol, resistência ao amarelamento, resistência à sujeira, facilidade de limpeza, alta resistência a riscos, alta dureza, resistência a óleos e resistência química.
Como pode ser observado na tabela acima, a cura por feixe de elétrons (EB) não requer um ambiente de alta temperatura, solventes, fotoiniciadores, apresenta consumo de energia muito baixo e velocidade de cura muito rápida.
Portanto, atualmente, a cura por feixe de elétrons (EB) é um processo de cura excepcional e reconhecido como um processo de cura avançado em nível global.
Atualmente, o processo de cura mais comum é a cura UV, e a cura por feixe de elétrons (EB) apresenta vantagens em relação à UV em aspectos experimentais e de aplicação. A seguir, são apresentados dados da literatura científica relevante.
Dureza do lápis: Este valor de teste corresponde à resistência a riscos do revestimento do produto, sendo que quanto maior a dureza, melhor a resistência a manchas e riscos.
Descrição das graduações: 6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H, do mais macio ao mais duro. Esta é a expressão do resultado do método de medição da dureza do lápis para a dureza do filme.
Os resultados mostraram que, na parte referente à dureza dos lápis, os lápis curados por feixe de elétrons em diferentes resinas apresentaram maior dureza do que os curados por UV.
Aderência a riscos: Este valor corresponde à aderência do revestimento e também é importante para a resistência a riscos e a durabilidade. Quanto menor o valor, de 0 a 6, melhor.
Descrição dos níveis: Níveis 0, 1, 2, 3, 4, 5 e 6, num total de 6 níveis, divididos por indicadores como efeito de corte, taxa de desprendimento do revestimento e área afetada.
Os resultados mostraram que a cura por feixe de elétrons também foi superior à cura por UV em termos de adesão à grade, resultando em melhor adesão.
Adesão por tração: Este valor corresponde à adesão entre o revestimento e o substrato após a cura, o que é importante para a resistência a riscos e a durabilidade. Quanto maior o valor, melhor.
Os resultados mostraram que, no que diz respeito à adesão por arrancamento, a cura por feixe de elétrons (EB) foi superior à cura por UV, exceto pelo seu menor valor de resina no PUA-1 em comparação com a cura por UV.
Por que a dureza da cura por feixe de elétrons é maior do que a da cura por UV?
Em geral, a energia de um fóton UV de 350 nm (35 keV) é equivalente à energia de um elétron sob uma tensão de 110 kV, e a condição para a solidificação do feixe de elétrons é de 220 keV. Portanto, em termos de energia, a energia do feixe de elétrons é maior que a dos fótons UV.
Portanto, após a cura por feixe de elétrons (EB), a densidade da rede de ligações cruzadas na superfície do revestimento é maior, o que pode aumentar a dureza superficial do revestimento. Por que a cura por feixe de elétrons é mais aderente do que a cura por UV?
Os resultados dos testes de adesão mostram que a adesão dos revestimentos curados por feixe de elétrons é geralmente maior do que a dos revestimentos curados por UV, independentemente de ser um teste de corte transversal ou um teste de arrancamento. Isso pode ocorrer porque a madeira é um material polimérico natural e o feixe de elétrons penetra no revestimento, alterando sua estrutura química superficial, o que faz com que o revestimento interaja com a madeira base por meio de ligações químicas, melhorando a adesão do revestimento à madeira.
Em termos simples, a cura por feixe de elétrons (EB) é mais completa do que a cura por UV, tornando o material de revestimento mais duro e resultando em uma adesão mais forte.
O termo "hotfix" não é novo em outros campos de aplicação. Por exemplo, a película protetora invisível para carros possui a capacidade de realizar reparos com hotfix. Essa película é feita de TPU e pode ser reparada a uma determinada temperatura sem causar arranhões profundos.
Princípio: O material TPU possui estrutura molecular fechada, boa resistência e alta resistência à tração. Quando arranhões são gerados por forças externas, as moléculas se rompem. Ao remover a força externa, a molécula sofre alongamento por fissão. Sob o efeito da temperatura, a estrutura molecular danificada pode ser restaurada automaticamente, reparando os arranhões.
Na comparação entre a cura por feixe de elétrons (EB) e a cura por UV do adesivo Hotfix, focamos em dois dados: resistência à tração e taxa de fratura por tração.
Resistência à tração: Quanto maior o valor da resistência à tração do revestimento, melhor.
Os resultados mostram que a resistência à tração da cura por feixe de elétrons (EB) é maior do que a da cura por UV, o que indica que a resistência à tração da cura por feixe de elétrons é maior e a força de fixação a quente (Hotfix) também é maior.
Alongamento na ruptura: Geralmente expresso como o alongamento relativo na ruptura, que é a razão entre o alongamento na ruptura de uma fibra e seu comprimento inicial, expresso em porcentagem. É um indicador que caracteriza a maciez e a elasticidade da amostra; quanto maior o alongamento na ruptura, melhor a sua maciez e elasticidade. Os resultados mostraram que, com exceção do PUA-1, que apresentou um alongamento na ruptura ligeiramente inferior ao da cura UV, a cura por feixe de elétrons (EB) foi mais eficaz do que a cura UV. Portanto, o revestimento curado por feixe de elétrons EB apresenta melhor desempenho de fixação a quente (Hotfix), enquanto outros métodos de cura não possuem capacidade de Hotfix ou apresentam desempenho inferior à cura por feixe de elétrons EB.
Sejam móveis, carros ou roupas, após uso prolongado, móveis de cores claras frequentemente amarelam, sendo os móveis e carros brancos ou de cores claras os mais afetados, causando problemas para diversos setores. Precisamos entender como o amarelamento ocorre. As principais formas de envelhecimento e amarelamento do revestimento são a degradação térmica, a degradação oxidativa e a degradação fotooxidativa das cadeias poliméricas, o que significa que existem três condições principais que fazem o revestimento amarelar: luz solar, oxigênio e energia térmica.
O revestimento passa por duas reações químicas irreversíveis, degradação e reticulação, em um ambiente de fotooxigênio e oxigênio térmico, o que nos leva a ver o revestimento ficar amarelo pálido, também conhecido como amarelo pálido.
A resistência ao amarelamento da cura por feixe de elétrons (EB) é excepcional?
1. A cura por feixe de elétrons (EB) não utiliza os fotoiniciadores necessários para a cura por UV, e não haverá fotoiniciadores residuais nos produtos subsequentes. A taxa de degradação fotooxidativa sob a luz solar será significativamente reduzida.
2. Cura por feixe de elétrons (EB): Como o revestimento é curado completamente, a estrutura molecular fica compacta e a probabilidade de invasão por moléculas de oxigênio é bastante reduzida. Na ausência de oxigênio, a reação química do oxigênio quente também é significativamente suprimida. Por esses motivos, a resistência ao amarelamento da cura por feixe de elétrons (EB) é excelente, e os resultados experimentais mostram que ela é muito superior a outros processos de cura.
Tomando a tinta como exemplo, sabemos que ela é composta por substâncias formadoras de película, pigmentos e outras formulações. No processo de cura, a cura UV tem um efeito melhor em materiais formadores de película com maior transparência, enquanto aqueles com menor transparência podem apresentar cura incompleta.
A cura por feixe de elétrons (EB) não exige atenção à transparência do material formador de filme, e o processo ocorre praticamente à temperatura ambiente, resultando em uma probabilidade muito baixa de reação térmica do revestimento. Devido à participação da energia térmica tanto na cura térmica quanto na cura por UV, reações térmicas podem ocorrer nas peças e revestimentos, afetando a cor do produto. Portanto, a cura por feixe de elétrons é mais estável.
Além disso, a cura por feixe de elétrons (EB) pode ser programada para processar com precisão revestimentos de diferentes espessuras, resultando em uma ampla gama de resultados de cura. Por essas razões, a cura por feixe de elétrons (EB) oferece maior diversidade de cores de revestimento em comparação com a cura UV e a cura térmica.
Agora que o problema retornou à cadeia de suprimentos de equipamentos a montante, por que os fabricantes nacionais de painéis decorativos não optaram pela solução de cura por feixe de elétrons (EB)? Custo, tecnologia e mercado. Existem apenas três fornecedores globais de equipamentos de cura por feixe de elétrons (EB), todos marcas estrangeiras com altos custos de aplicação. Além disso, a tecnologia (solução) também é limitada pela cadeia de suprimentos, o que afeta significativamente a eficiência do serviço. Ademais, há a questão do mercado. Antes da popularização da alta definição na China, a indústria chinesa de personalização focava principalmente em atender à demanda do mercado. Os requisitos de qualidade dos produtos ainda eram relativamente básicos, como proteção ambiental e desempenho físico, como teor de formaldeído, resistência à deformação e desempenho de processamento. O lançamento e a entrega do primeiro conjunto de equipamentos de cura por feixe de elétrons para chapas metálicas na China, após a popularização do Gaoding, impulsionaram a modernização de toda a cadeia produtiva. Consumidores e marcas estão cada vez mais atentos à qualidade do revestimento, desde a textura até o desempenho de aplicação da camada de revestimento. Para alcançar uma qualidade superior, é necessário aprimorar desde os equipamentos até os processos. Essa é também a razão pela qual o Grupo Guangdong Zhihua introduziu equipamentos e tecnologia de cura por feixe de elétrons (EB).
A aplicação da tecnologia de cura por feixe de elétrons (EB) do Grupo Guangdong Zhihua em materiais de película decorativa terá um enorme impacto na indústria de painéis decorativos, especialmente no desempenho de aplicação desses painéis, que será significativamente aprimorado. Isso eliminará as restrições de alguns efeitos táteis e visuais que antes só podiam ser produzidos por marcas importadas, e permitirá que produtos decorativos de alta qualidade cheguem a mais lares chineses.
