你知道EB電子束涂層固化技術(shù)嗎？能否帶來板材飾面新革命？
我們之前有撰文從產(chǎn)品角度去嘗試解釋“進口飾面板在國內(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，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？它又如何應(yīng)用在家具板材中、未來前景如何？
01 什么是EB電子束固化技術(shù)？
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）”?為什么它可以達到固化涂層的效果？
01-1 EB電子束固化原理
在微觀層面，一切原子都由一個帶正電的原子核和圍繞它運動的若干電子組成，電子是最早發(fā)現(xiàn)的基本粒子，帶負電。
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)會聚作用后形成密集的高速電子流，也就是電子束（EB）。
EB固化原理示意圖
www.sciencedirect.com
當具有高能量的電子束作用于涂層時，可在幾秒甚至更短的時間內(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)，從而誘導液體低聚物經(jīng)過交聯(lián)聚合快速轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w。
電子束固化效果示意
arkema.com
這個動態(tài)效果演示圖，很好的解釋了EB固化的過程，涂層分子在電子束的“轟炸撞擊”下，發(fā)生了變化，這些變化也就是所謂的“交聯(lián)聚合”，得以讓液體變成固體。
EB固化微觀示意圖
Curing process- arkema.com
上述的描述相對比較專業(yè)，其中涉及到一些化學術(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，這個過程伴隨著快速的化學反應(yīng)”。
01-2 EB電子束固的發(fā)展和由來
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。
02 EB固化與其它固化方式差異
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間、環(huán)保特性與涂層質(zhì)量等核心指標方面，EB固化又表現(xiàn)如何呢？
我們查詢了很多資料，發(fā)現(xiàn)一個三種涂層固化方式的對比表格，很好的展示了不同固化方式之間的差異，現(xiàn)整理如下：
常見固化方式的對比
網(wǎng)易 家居江湖
02-1 固化能耗與固化時間
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。
在固化時間方面，熱固化所需要的時間最久，少則幾分鐘，多則可能需要數(shù)天才能實現(xiàn)涂層的完全干燥；UV固化時間會短很多，僅僅需要幾秒；而EB固化的時間達到了驚人的0.005秒，可以說是在一瞬間完成涂層固化。
02-2 環(huán)保特性與涂層質(zhì)量
對于熱固化和UV固化的涂層而言，其涂料常使用溶劑工藝，如果是有機溶劑，在生產(chǎn)過程中就會存在環(huán)保問題，當然，采用水做溶劑的水性漆不會存在這樣的問題。
EB固化則是一種無溶劑工藝，涂層固含量可達到100%，VOC等揮發(fā)性有機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，有幾個核心指標，如涂層附著力、涂層硬度、拉伸強度、耐黃變性等，有關(guān)實驗數(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，因為不需要光引發(fā)劑等物質(zhì)就可以進行，所以EB固化涂層的耐黃性能更佳。
熱降解、氧化降解、光氧化降解
圖片來源：家居邦
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，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，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。
UV固化與EB固化的穿透性對比
uvebtech.com/articles
03 EB固化在家居板材的應(yīng)用
EB固化技術(shù)在家居板材方面的應(yīng)用，多出現(xiàn)在進口飾面板中，比如一些意大利、韓國的板材品牌，會在工藝描述中，特別強調(diào)采用了EB固化，主打的板材性能包括“觸感柔軟、極度啞光、防指紋、可修復”等，是典型的高端板材定位。
其中的“熱修復”功能令筆者比較感興趣，在我們大多人的印象中，板材表面如果被劃傷，其結(jié)果是不可逆的，也就是沒法恢復原狀的。但EB固化涂層，由于具有較強的拉伸強度和較大的斷裂拉伸率，柔軟性和彈性比較好，因此具備更強的熱修復性。雖然應(yīng)該也只是應(yīng)對輕微劃痕的修復，但也是一種創(chuàng)新和突破。
高昂的成本應(yīng)該是首要原因，從設(shè)備方面來看，EB固化需要研發(fā)專業(yè)的固化設(shè)備，這種設(shè)備價格高昂，維護成本高；從施工方面來看，EB固化過程需要在惰性氣體環(huán)境下進行，提高了使用成本；從耗材方面來看，EB固化材料使用EB涂料，雖然無需添加光引發(fā)劑，但對其它組成材料的純度要求較高，還會添加其他高附加值材料，產(chǎn)品價格高。此總的來看，EB固化成本高，在全球范圍內(nèi)市場規(guī)模小。
我們需要認識到，EB固化市場認知度還需不斷提高，未來隨著成本不斷下降，EB固化憑借優(yōu)異性能有望逐步得到市場認可，EB固化飾面板也能得到更多的普及和應(yīng)用。
責任編輯：
文章來源：魯班園
