Technologie de revêtement EB "nuclear", pourquoi est-elle si excellente ?
Le groupe Guangdong Zhihua est la première entreprise en Chine à appliquer la technologie de polymérisation par faisceau d'électrons (EB) aux films décoratifs. Cette technologie permet d'améliorer les performances des panneaux décoratifs à de nombreux égards : résistance aux intempéries, aux rayons UV, au jaunissement, à la pollution, aux salissures, facilité de nettoyage, haute résistance aux rayures, dureté élevée, résistance aux graisses et aux produits chimiques.
Aujourd'hui, nous allons procéder à une exploration et une analyse approfondies de ce processus.
Dans l'industrie manufacturière mondiale, on observe un phénomène où l'amont détermine l'aval : ce dernier utilise généralement les produits développés en amont pour sa recherche et son développement. Les réalisations totalement indépendantes en amont sont très rares.
Il en va de même dans l'industrie du meuble. Le bois d'ingénierie, le papier décoratif, le film plastique, la quincaillerie, etc., sont tous développés par les fabricants en amont avant même que les fabricants en aval n'en trouvent l'application. C'est le résultat de la division du travail propre à l'industrialisation moderne, qui constitue la meilleure solution à l'ère industrielle.
Grâce au niveau de développement industriel et à l'histoire industrielle de l'Europe, la qualité des panneaux et des quincailleries sur mesure est exceptionnelle dans le monde entier, et l'industrie reçoit des commandes du monde entier.
Si l'on subdivise davantage en catégories, notamment les panneaux décoratifs, comme Alvic, Arpa, FENIX et CLEAN, pourquoi tant de marques sont-elles recherchées par les marques haut de gamme et de milieu à haut de gamme sur le marché chinois ?
Le design est créatif et les marques européennes de panneaux décoratifs proposent de nombreux produits innovants. La recherche et le développement menés dans une perspective mondiale ont permis d'accroître la demande d'un groupe initialement restreint.
La qualité est garantie. Par exemple, la résistance à l'usure, au jaunissement et à la chaleur est exceptionnelle. L'effet, tant brillant que mat, est excellent et stable.
À court terme, aucune avancée majeure n'est attendue en matière de conception, tandis que la qualité des produits « Made in China » a toujours fait l'objet d'études et d'améliorations constantes. Par exemple, dans le secteur de la fabrication de bois d'ingénierie, nous avons atteint un niveau de qualité équivalent aux normes européennes grâce à l'importation d'équipements provenant d'Allemagne, de Finlande et d'autres pays.
En matière de techniques de décoration, nous avons déjà atteint les normes internationales les plus avancées grâce à l'achat de matières premières et à l'utilisation de technologies telles que la peinture à l'eau, la peinture, la pulvérisation électrostatique de poudre et la peinture excimère. Alors pourquoi les panneaux décoratifs chinois n'ont-ils pas encore atteint la même qualité que ceux d'Europe ?
Nous pensons que certains facteurs sont cruciaux dans le processus de durcissement, et que plus les spécifications du panneau décoratif sont élevées, plus les exigences du processus de durcissement sont importantes.
Cette observation a été confirmée sur les sites web officiels de nombreuses marques de panneaux décoratifs. Outre leurs atouts haut de gamme, elles ont également mis en avant l'utilisation du procédé de polymérisation par faisceau d'électrons (EB), ce qui semble indiquer que ces avantages sont étroitement liés au matériau et à ce procédé de polymérisation.
Le processus de transformation des revêtements liquides, en poudre ou autres formes en solides est appelé polymérisation. La polymérisation par faisceau d'électrons (EB) est l'une des technologies de polymérisation utilisées dans le procédé de revêtement et est actuellement reconnue comme un procédé de polymérisation de pointe dans l'industrie.
Actuellement, plusieurs procédés et matériaux sont utilisés pour la fabrication de panneaux décoratifs, notamment : la peinture, la peinture à l'eau, la pulvérisation de poudre électrostatique, l'excimère, le film décoratif, le PET, le papier décoratif, etc.
pLes peintures, les peintures à l'eau, les projections de poudre électrostatiques et les excimères nécessitent toutes un processus de polymérisation, de même que les films décoratifs, les papiers décoratifs, le PET et autres supports. Les procédés de polymérisation les plus courants sont la polymérisation thermique et la polymérisation ultraviolette (UV). La polymérisation par faisceau d'électrons (EB) est un procédé émergent.
Sur la base de recherches antérieures, nous avons établi le graphique suivant.
Si l'on considère l'épaisseur de polymérisation, la polymérisation thermique semble-t-elle plus contraignante ? En réalité, elle exige un temps de polymérisation plus long pour les pièces plus épaisses, ce qui entraîne une consommation d'énergie accrue et, de manière imperceptible, une augmentation des coûts de fabrication.
Exemple de cuisson à chaud : Il s’agit d’un bol laqué de la dynastie Ming, recouvert d’une épaisse couche de peinture rouge de plusieurs millimètres. Les bols réalisés selon ce procédé nécessitent des applications successives de peinture et de cuisson. Le processus de solidification, qui consiste à faire passer la peinture de l’état liquide à l’état solide pour obtenir la finition, prend souvent plusieurs jours.
Même de nos jours, ce procédé de thermodurcissabilité est très long car il nécessite une chambre de cuisson à haute température pour le durcissement, ce qui non seulement consomme beaucoup d'énergie (généralement de l'énergie électrique convertie en énergie thermique), mais prend également un temps relativement long.
Il existe également un risque lié aux solvants lors du durcissement thermique, car l'utilisation de solvants comporte des risques depuis la production, le transport jusqu'à l'utilisation finale, tels que des risques de combustion et d'explosion, de matières volatiles, etc.
Si le durcissement thermique présente des inconvénients, qu'en est-il du durcissement UV ? Ce procédé est actuellement le plus répandu chez les marques de moyenne et haute gamme et est apprécié pour ses performances environnementales et son efficacité élevées, notamment grâce à l'utilisation de la technologie de durcissement UV pour les circuits imprimés excimères.
Ce processus est-il donc parfait ? Actuellement, il ne l’est pas. Cela se manifeste principalement à plusieurs égards.
L'épaisseur et l'homogénéité du durcissement sont des facteurs importants. Le durcissement UV ne s'applique qu'aux films de peinture d'une épaisseur micrométrique, comme c'est le cas pour les peintures UV excimères et ordinaires. Même pour une épaisseur de seulement quelques micromètres, les recherches ont montré que plus le film de peinture est épais, plus il est sujet aux défauts de durcissement et plus le phénomène de durcissement irrégulier est marqué.
L'application de photo-initiateurs ne nécessite pas de photo-initiateurs dans le processus de polymérisation UV des excimères, mais d'autres procédés de polymérisation UV peuvent entraîner la présence de photo-initiateurs résiduels, ce qui présente des risques pour la santé.
Le durcissement par faisceau d'électrons EB, la faible consommation d'énergie, le durcissement équilibré et les meilleures performances environnementales sont ses avantages visibles en termes de production ; du point de vue de l'expérience utilisateur, il présente des avantages tels que la résistance aux intempéries, au soleil, au jaunissement, à la saleté, la facilité de nettoyage, la haute résistance aux rayures, la dureté élevée, la résistance à l'huile et la résistance chimique.
Comme on peut le constater dans le tableau ci-dessus, le durcissement par faisceau d'électrons EB ne nécessite pas d'environnement à haute température, de solvants, de photo-initiateurs, consomme très peu d'énergie et présente une vitesse de durcissement très rapide.
Par conséquent, à l'heure actuelle, le durcissement par faisceau d'électrons EB est un procédé de durcissement extrêmement performant et est également reconnu comme un procédé de durcissement de pointe à l'échelle mondiale.
Actuellement, le procédé de polymérisation dominant est la polymérisation UV, et la polymérisation par faisceau d'électrons (EB) s'avère supérieure à la polymérisation UV, tant sur le plan expérimental qu'appliqué. Vous trouverez ci-dessous les données de la littérature scientifique pertinente.
Dureté au crayon : cette valeur de test correspond à la résistance aux rayures du revêtement du produit ; plus la dureté est élevée, meilleure est la résistance aux taches et aux rayures.
Description des grades : 6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H, du plus tendre au plus dur, il s'agit de l'expression du résultat de la méthode de mesure de la dureté du crayon pour la dureté du film.
Les résultats ont montré que, pour ce qui est de la dureté des crayons, les crayons polymérisés par faisceau d'électrons dans différentes résines présentaient une dureté supérieure à ceux polymérisés par UV.
Adhérence aux rayures : cette valeur correspond à l’adhérence du revêtement et influe également sur sa résistance aux rayures et sa durabilité. Plus la valeur (de 0 à 6) est faible, meilleure est l’adhérence.
Description des niveaux : Niveaux 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, soit un total de 6 niveaux, divisés par des indicateurs tels que l’effet de coupe, le taux de détachement du revêtement et la zone affectée.
Les résultats ont montré que le durcissement par faisceau d'électrons était également supérieur au durcissement par UV en termes d'adhérence à la grille, ce qui a permis d'obtenir une meilleure adhérence.
Adhérence à l'arrachement : cette valeur correspond à l'adhérence entre le revêtement et le substrat après polymérisation, et est importante pour la résistance aux rayures et la durabilité. Plus la valeur est élevée, meilleure est l'adhérence.
Les résultats ont montré qu'en termes d'adhérence par arrachement, le durcissement par faisceau d'électrons EB était supérieur au durcissement UV, à l'exception de sa valeur de résine plus faible dans le PUA-1 par rapport au durcissement UV.
Pourquoi la dureté obtenue par polymérisation EB est-elle supérieure à celle obtenue par polymérisation UV ?
En général, l'énergie d'un photon UV de 350 nm (3,5 keV) est équivalente à l'énergie d'un électron sous une tension de 110 kV, et la solidification par faisceau d'électrons nécessite 220 keV. Par conséquent, l'énergie du faisceau d'électrons est supérieure à celle des photons UV.
Par conséquent, après polymérisation par faisceau d'électrons (EB), la densité du réseau de réticulation des chaînes superficielles du revêtement est plus élevée, ce qui améliore sa dureté superficielle. Pourquoi la polymérisation par faisceau d'électrons offre-t-elle une meilleure adhérence que la polymérisation UV ?
Les résultats des tests d'adhérence montrent que l'adhérence des revêtements polymérisés par faisceau d'électrons est généralement supérieure à celle des revêtements polymérisés par UV, que ce soit par test de quadrillage ou par test d'arrachement. Ceci s'explique probablement par le fait que le bois est un matériau polymère naturel et que le faisceau d'électrons pénètre le revêtement, modifiant ainsi sa structure chimique superficielle. Cette modification induit une interaction entre le revêtement et le bois par liaison chimique, améliorant l'adhérence du revêtement au bois.
En termes simples, le durcissement par faisceau d'électrons EB est plus complet que le durcissement UV, ce qui rend le matériau de revêtement plus dur et permet une meilleure adhérence.
Le terme « "Hotfix" » n'est pas nouveau dans d'autres domaines d'application. Par exemple, le revêtement invisible pour carrosserie possède cette propriété. Ce revêtement, fabriqué en TPU, permet de réparer les rayures, même profondes, à une certaine température.
Principe : Le TPU possède une structure moléculaire compacte, une bonne résistance et un rapport de traction élevé. Lorsqu’une rayure est causée par une force extérieure, les molécules se rompent. Lorsque la force extérieure est relâchée, les molécules subissent un allongement par fission. Sous l’effet de la température, la structure moléculaire endommagée se régénère automatiquement, réparant ainsi les rayures.
Dans la comparaison du durcissement par faisceau d'électrons EB et du durcissement UV, nous nous concentrons sur deux données : la résistance à la traction et le taux de rupture par traction.
Résistance à la traction : La résistance à la traction du revêtement ; plus la valeur est élevée, mieux c’est.
Les résultats montrent que la résistance à la traction du revêtement EB polymérisé par faisceau d'électrons est supérieure à celle du revêtement polymérisé par UV, ce qui indique que la résistance à la traction du revêtement EB polymérisé par faisceau d'électrons est plus forte et que la force de fixation à chaud est plus importante.
Allongement à la rupture : Il est généralement exprimé en allongement relatif à la rupture, soit le rapport entre l’allongement à la rupture d’une fibre et sa longueur initiale, exprimé en pourcentage. C’est un indicateur qui caractérise la souplesse et l’élasticité de l’échantillon ; plus l’allongement à la rupture est élevé, meilleures sont la souplesse et l’élasticité. Les résultats ont montré que, hormis pour le PUA-1 dont l’allongement à la rupture est légèrement inférieur à celui obtenu par polymérisation UV, la polymérisation par faisceau d’électrons (EB) est plus performante que la polymérisation UV. Par conséquent, le revêtement polymérisé par faisceau d’électrons (EB) présente une meilleure adhérence à chaud, tandis que les autres méthodes de polymérisation n’offrent pas cette adhérence ou sont moins performantes.
Qu'il s'agisse de meubles, de voitures ou de vêtements, après une utilisation prolongée, les meubles clairs jaunissent souvent. Le phénomène est particulièrement visible sur les meubles et les voitures blancs ou de couleur claire, ce qui pose problème à de nombreux secteurs. Il est donc essentiel de comprendre les mécanismes de ce jaunissement. Les principaux facteurs de vieillissement et de jaunissement des revêtements sont la dégradation thermique, la dégradation oxydative et la photodégradation des chaînes polymères. En d'autres termes, trois conditions principales sont à l'origine du jaunissement des revêtements : la lumière du soleil, l'oxygène et la chaleur.
Le revêtement subit deux réactions chimiques irréversibles, la dégradation et la réticulation, dans un environnement de photooxygène et d'oxygène thermique, ce qui nous amène à voir le revêtement devenir jaune pâle, également connu sous le nom de "yellow".
La résistance au jaunissement du durcissement par faisceau d'électrons EB est-elle exceptionnelle ?
1. Le durcissement par faisceau d'électrons (EB) ne nécessite pas les photo-initiateurs requis pour le durcissement UV, et aucun photo-initiateur résiduel ne sera présent dans les produits finis. Le taux de dégradation photo-oxydative sous la lumière du soleil sera considérablement réduit.
2. Le durcissement par faisceau d'électrons (EB) permet un durcissement complet du revêtement, ce qui confère une structure moléculaire dense et réduit considérablement la probabilité de pénétration des molécules d'oxygène. En l'absence d'oxygène, la réaction chimique avec l'oxygène chaud est également fortement inhibée. De ce fait, la résistance au jaunissement du durcissement par faisceau d'électrons est excellente et les résultats expérimentaux démontrent sa supériorité par rapport aux autres procédés de durcissement.
Prenons l'exemple de la peinture : elle est composée de substances filmogènes, de pigments et d'autres composants. Lors du séchage, le séchage UV est plus efficace sur les matériaux filmogènes à haute transparence, tandis que ceux à faible transparence peuvent subir un séchage incomplet.
Le durcissement par faisceau d'électrons (EB) ne nécessite pas de se préoccuper de la transparence du matériau filmogène et se déroule quasiment à température ambiante, ce qui réduit considérablement le risque de réaction thermique du revêtement. En effet, le durcissement thermique et le durcissement UV impliquent tous deux l'apport d'énergie thermique, ce qui peut entraîner des réactions thermiques sur les pièces et les revêtements et altérer la couleur du produit. Par conséquent, le durcissement par faisceau d'électrons offre une meilleure stabilité.
De plus, le durcissement par faisceau d'électrons (EB) peut être programmé pour traiter avec précision des revêtements d'épaisseurs différentes, offrant ainsi une grande variété de résultats. De ce fait, le durcissement par faisceau d'électrons (EB) présente une plus grande diversité de couleurs de revêtement que le durcissement UV et le durcissement thermique.
Maintenant que le problème se pose à nouveau au niveau de la chaîne d'approvisionnement en équipements, pourquoi les fabricants chinois de panneaux décoratifs n'ont-ils pas opté pour la polymérisation par faisceau d'électrons (EB) ? Les raisons sont multiples : coût, technologie et marché. Il n'existe que trois fournisseurs mondiaux d'équipements de polymérisation par faisceau d'électrons, tous des marques étrangères aux coûts d'application élevés. De plus, la technologie (solution) est elle aussi contrainte par la chaîne d'approvisionnement, ce qui impacte fortement l'efficacité du service. Enfin, il y a la question du marché. Avant l'essor de la haute définition en Chine, l'industrie chinoise de la personnalisation se concentrait principalement sur la satisfaction de la demande. Les exigences de qualité des produits restaient relativement basiques, notamment en matière de protection de l'environnement et de performances physiques, telles que la teneur en formaldéhyde, la résistance à la déformation et la facilité de mise en œuvre. Le lancement et la livraison du premier équipement de polymérisation par faisceau d'électrons pour tôles en Chine, suite au succès rencontré par Gaoding, ont impulsé la modernisation de toute la chaîne de valeur. Consommateurs et marques accordent désormais une plus grande importance à la qualité du placage, de sa texture à ses performances d'application. Pour atteindre une meilleure qualité, il est indispensable de moderniser non seulement les équipements, mais aussi les procédés. C’est également la raison pour laquelle le groupe Guangdong Zhihua a introduit des équipements et une technologie de polymérisation par faisceau d’électrons EB.
L'application par le groupe Guangdong Zhihua de la technologie de polymérisation par faisceau d'électrons EB aux matériaux de films décoratifs aura un impact considérable sur l'industrie des panneaux décoratifs, notamment en améliorant significativement les performances d'application de ces panneaux, en brisant les restrictions liées à certains effets tactiles et visuels qui ne peuvent être produits que par des marques importées, et en permettant à un plus grand nombre de foyers chinois d'accéder à des produits décoratifs de haute qualité.
