Teknologi pelapisan EB "nuclear", mengapa begitu unggul?
Guangdong Zhihua Group adalah perusahaan pertama di Tiongkok yang menerapkan teknologi pengeringan berkas elektron EB pada material film dekoratif. Penerapan teknologi pengeringan berkas elektron EB dapat meningkatkan kinerja dekorasi panel dalam banyak aspek, seperti ketahanan terhadap cuaca, ketahanan terhadap sinar matahari, ketahanan terhadap penguningan, ketahanan terhadap polusi, ketahanan terhadap kotoran, kemudahan pembersihan, ketahanan gores yang tinggi, kekerasan yang tinggi, ketahanan terhadap minyak, dan ketahanan terhadap bahan kimia.
Hari ini kita akan melakukan eksplorasi dan analisis mendalam terhadap proses ini.
Dalam industri manufaktur global, terdapat fenomena "hulu menentukan hilir", di mana hilir cenderung menggunakan produk yang dikembangkan oleh hulu untuk penelitian dan pengembangan. Sangat sedikit pencapaian di tingkat hulu yang sepenuhnya independen.
Hal yang sama berlaku di industri manufaktur furnitur. Kayu olahan, kertas dekoratif, film, perangkat keras, dan lain-lain yang kita lihat semuanya dikembangkan oleh produsen hulu sebelum produsen hilir memiliki ruang aplikasi. Ini adalah hasil dari pembagian kerja yang berbeda dalam industrialisasi modern, yang merupakan solusi terbaik di era industri.
Berkat tingkat perkembangan manufaktur dan sejarah industri di Eropa, kualitas panel dan perangkat keras yang dipesan khusus di industri ini sangat luar biasa di seluruh dunia, dan menerima pesanan dari seluruh dunia.
Jika dibagi lagi ke dalam kategori panel dekoratif, dari Alvic, Arpa, FENIX, CLEAN, mengapa begitu banyak merek yang dicari oleh merek-merek kelas atas dan menengah ke atas di pasar Tiongkok?
Desainnya kreatif, dan merek-merek panel dekoratif Eropa memiliki banyak produk baru yang inovatif dalam desainnya. Penelitian dan pengembangan yang dilakukan dengan perspektif global telah meningkatkan permintaan dari kelompok yang berpotensi kecil.
Kualitas terjamin. Misalnya, ketahanan aus, ketahanan terhadap penguningan, Hotfix, dll. sangat luar biasa. Efek kilap tinggi dan matte sangat baik dan stabil.
Tidak ada terobosan dalam desain dalam jangka pendek, sementara kualitas produk buatan China selalu dipelajari dan dieksplorasi. Misalnya, dalam industri manufaktur kayu rekayasa, kita telah mencapai kualitas yang tidak kalah dengan standar Eropa melalui pengenalan peralatan dari Jerman, Finlandia, dan negara-negara lain.
Dari segi teknologi dekorasi, kita telah mencapai standar internasional yang maju dengan membeli bahan baku atau teknologi seperti cat air, cat, penyemprotan bubuk elektrostatik, dan excimer. Lantas, mengapa panel dekoratif Tiongkok belum mencapai kualitas yang sama dengan Eropa?
Kami percaya bahwa ada faktor-faktor penting dalam proses pengeringan, dan semakin tinggi spesifikasi panel dekoratif, semakin tinggi pula persyaratan proses dalam pengeringannya.
Pandangan ini telah dikonfirmasi di situs web resmi banyak merek panel dekoratif. Selain keunggulan kelas atasnya, mereka juga secara khusus menandai penggunaan proses pengeringan sinar elektron EB, yang tampaknya membuktikan bahwa keunggulan ini sangat berkorelasi dengan penggunaan proses pengeringan tersebut.
Proses mengubah lapisan dari bentuk cair, bubuk, dan bentuk lainnya menjadi padat disebut pengeringan (curing). Pengeringan dengan berkas elektron EB (Electron Beam Curing) adalah salah satu teknologi pengeringan dalam proses pelapisan dan saat ini dikenal sebagai proses pengeringan terkemuka di industri.
Saat ini, beberapa proses dan material untuk pembuatan panel dekoratif meliputi, tetapi tidak terbatas pada: cat, cat air, penyemprotan bubuk elektrostatik, excimer, film dekoratif, PET, kertas dekoratif, dll.
PCat, cat berbasis air, penyemprotan bubuk elektrostatik, dan cat eksimer semuanya tidak dapat menghindari proses pengeringan, termasuk film dekoratif, kertas dekoratif, PET, dan proses dasar lainnya. Proses pengeringan utama saat ini adalah: pengeringan termal, pengeringan ultraviolet (UV), dan proses yang sedang berkembang adalah: pengeringan sinar elektron EB.
Berdasarkan penelitian sebelumnya, kami telah menyusun grafik berikut.
Jika Anda melihat ketebalan pengerasan, apakah pengerasan termal tampak lebih parah? Faktanya, pengerasan termal membutuhkan waktu lebih lama untuk bagian yang dikeraskan dengan ketebalan lebih tinggi, sehingga mengakibatkan konsumsi energi yang lebih tinggi dan secara tidak langsung meningkatkan biaya produksi.
Contoh kasus pengeringan dengan panas: Ini adalah mangkuk pernis Dinasti Ming dengan lapisan cat merah setebal beberapa milimeter di permukaannya. Mangkuk dengan proses ini memerlukan pelapisan dan pengeringan berulang, dan proses pengeringan untuk mengubah cat dari keadaan cair menjadi keadaan padat untuk lapisan akhir seringkali memakan waktu beberapa hari.
Bahkan di zaman modern sekalipun, proses termosetting ini sangat memakan waktu karena membutuhkan ruang pemanggangan bersuhu tinggi untuk proses pengeringannya, yang tidak hanya mengonsumsi banyak energi (biasanya energi listrik yang diubah menjadi energi panas), tetapi juga membutuhkan waktu yang relatif lama.
Terdapat juga risiko pelarut dalam pengeringan termal, karena penggunaan pelarut membawa risiko mulai dari produksi, transportasi hingga penggunaan akhir, seperti risiko pembakaran dan ledakan, zat mudah menguap, dan lain sebagainya.
Jika pengeringan termal menimbulkan beberapa masalah, bagaimana dengan pengeringan UV? Proses pengeringan ini saat ini merupakan proses utama untuk merek kelas menengah hingga atas dan populer karena kinerja dan efisiensinya yang tinggi terhadap lingkungan, termasuk penggunaan teknologi pengeringan UV untuk papan excimer yang populer.
Jadi, apakah proses ini sempurna? Saat ini, belum. Terutama tercermin dalam beberapa aspek.
Ketebalan dan keseimbangan pengeringan, pengeringan UV hanya berlaku untuk lapisan cat tingkat mikron, seperti halnya cat eksimer dan cat UV biasa. Bahkan pada ketebalan hanya mikrometer, penelitian menunjukkan bahwa semakin tebal lapisan cat, semakin rentan terhadap cacat pada efek pengeringan, dan semakin jelas fenomena pengeringan yang tidak merata.
Penggunaan fotoinisiator tidak memerlukan fotoinisiator dalam proses pengerasan UV pada eksimer, tetapi proses pengerasan UV lainnya dapat menghasilkan residu fotoinisiator, yang menimbulkan risiko kesehatan.
Pengeringan dengan sinar elektron EB, konsumsi energi rendah, pengeringan yang seimbang, dan kinerja lingkungan yang lebih baik adalah keunggulan yang terlihat di sisi produksi; dari sisi pengalaman konsumen, ia memiliki keunggulan seperti tahan cuaca, tahan sinar matahari, tahan menguning, tahan kotoran, mudah dibersihkan, tahan gores tinggi, kekerasan tinggi, tahan minyak, dan tahan bahan kimia.
Seperti yang terlihat pada tabel di atas, pengeringan dengan sinar elektron EB tidak memerlukan lingkungan bersuhu tinggi, pelarut, fotoinisiator, konsumsi energi sangat rendah, dan kecepatan pengeringan sangat cepat.
Oleh karena itu, saat ini, pengeringan berkas elektron EB merupakan proses pengeringan yang sangat unggul dan juga dikenal sebagai proses pengeringan yang canggih secara global.
Saat ini, proses pengeringan utama adalah pengeringan UV, dan pengeringan berkas elektron EB sebenarnya lebih baik daripada UV dari segi eksperimental dan aplikasi. Berikut adalah data literatur penelitian yang relevan.
Kekerasan pensil: Nilai uji ini sesuai dengan ketahanan goresan lapisan produk, dan semakin tinggi kekerasannya, semakin baik ketahanan terhadap noda dan goresan.
Deskripsi tingkatan kekerasan: 6B, 5B, 4B, 3B, 2B, B, HB, H, 2H, 3H, 4H, 5H, 6H, 7H, 8H, 9H, dari lunak hingga keras, ini adalah ekspresi hasil dari metode pengukuran kekerasan pensil untuk kekerasan film.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada bagian kekerasan pensil, EB yang diawetkan dalam resin berbeda memiliki kekerasan yang lebih tinggi daripada yang diawetkan dengan UV.
Daya rekat terhadap goresan: Nilai ini berkaitan dengan daya rekat lapisan dan juga memiliki arti penting untuk ketahanan terhadap goresan dan daya tahan. Semakin kecil nilainya (0-6), semakin baik.
Deskripsi level: Level 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, total 6 level, dibagi berdasarkan indikator seperti efek ujung tajam, rasio pelepasan lapisan, dan area yang terpengaruh.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pengeringan EB juga lebih unggul daripada pengeringan UV dalam hal daya rekat pada grid, menghasilkan daya rekat yang lebih baik.
Daya rekat tarik: Nilai ini menunjukkan daya rekat antara lapisan dan substrat setelah pengeringan, yang penting untuk ketahanan terhadap goresan dan daya tahan. Semakin besar nilainya, semakin baik.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa dalam aspek adhesi tarik, pengerasan dengan sinar elektron EB lebih unggul daripada pengerasan dengan sinar UV, kecuali pada nilai resin PUA-1 yang lebih lemah dibandingkan dengan pengerasan dengan sinar UV.
Mengapa kekerasan hasil pengeringan EB lebih tinggi daripada pengeringan UV?
Secara umum, energi foton UV 350 nm = 3,5 keV setara dengan energi elektron pada tegangan 110 kV, dan kondisi untuk pembekuan berkas elektron adalah 220 keV. Oleh karena itu, dalam hal energi, energi berkas elektron lebih tinggi daripada energi foton UV.
Oleh karena itu, setelah pengerasan dengan sinar elektron EB, kepadatan jaringan ikatan silang rantai permukaan lapisan menjadi lebih tinggi, yang dapat meningkatkan kekerasan permukaan lapisan. Mengapa pengerasan EB lebih lengket daripada pengerasan UV?
Hasil uji adhesi menunjukkan bahwa adhesi lapisan yang diawetkan dengan sinar elektron (EB) umumnya lebih tinggi daripada lapisan yang diawetkan dengan sinar UV, baik itu uji sayat maupun uji tarik. Hal ini mungkin karena kayu merupakan bahan polimer alami, dan sinar elektron menembus lapisan untuk mengubah struktur kimia permukaannya, yang membuat lapisan berinteraksi dengan kayu dasar melalui ikatan kimia, sehingga meningkatkan adhesi lapisan ke kayu.
Sederhananya, pengeringan dengan sinar elektron EB lebih menyeluruh daripada pengeringan UV, membuat bahan pelapis lebih keras, sehingga menghasilkan daya rekat yang lebih kuat.
"Hotfix" bukanlah istilah baru di bidang aplikasi lain. Misalnya, lapisan cat mobil tak terlihat memiliki kemampuan "Hotfix". Lapisan cat mobil tak terlihat terbuat dari bahan TPU dan dapat diperbaiki pada suhu tertentu tanpa goresan yang terlalu dalam.
Prinsip: Material TPU memiliki struktur molekul yang rapat, kekuatan yang baik, dan rasio tarik yang tinggi. Ketika goresan dihasilkan oleh gaya eksternal, molekul akan pecah. Ketika gaya eksternal dihilangkan, molekul akan mengalami pemanjangan akibat pembelahan. Di bawah pengaruh suhu, struktur molekul yang rusak dapat secara otomatis dipulihkan untuk memperbaiki goresan.
Dalam perbandingan antara pengerasan sinar elektron EB dan pengerasan UV, kami fokus pada dua data, yaitu kekuatan tarik dan tingkat patahan tarik.
Kekuatan tarik: Ketahanan tarik lapisan, semakin besar nilainya, semakin baik.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan tarik EB yang diawetkan dengan sinar elektron lebih tinggi daripada yang diawetkan dengan sinar UV, yang mengindikasikan bahwa ketahanan tarik EB yang diawetkan dengan sinar elektron lebih kuat, dan gaya Hotfix-nya lebih kuat.
Perpanjangan saat putus: Secara umum dinyatakan sebagai perpanjangan relatif saat putus, yaitu rasio perpanjangan saat putus serat terhadap panjang awalnya, yang dinyatakan dalam persentase. Ini adalah indikator yang mencirikan kelembutan dan elastisitas sampel, dan semakin tinggi perpanjangan saat putus, semakin baik kelembutan dan elastisitasnya. Hasil menunjukkan bahwa kecuali PUA-1 dengan perpanjangan saat putus yang sedikit lebih rendah daripada pengerasan UV, pengerasan sinar elektron EB lebih kuat daripada pengerasan UV. Oleh karena itu, lapisan yang dikeraskan dengan sinar elektron EB memiliki kinerja Hotfix yang lebih kuat, sedangkan metode pengerasan lainnya tidak memiliki kemampuan Hotfix atau lebih lemah daripada pengerasan sinar elektron EB.
Baik itu furnitur, mobil, atau pakaian, setelah penggunaan yang lama, furnitur berwarna terang sering mengalami penguningan, dengan furnitur dan mobil berwarna putih atau terang menjadi yang paling jelas, menyebabkan masalah bagi berbagai industri. Kita perlu mengetahui bagaimana penguningan terjadi? Cara utama penuaan dan penguningan lapisan adalah degradasi termal, degradasi oksidatif, dan degradasi fotooksidatif rantai polimer, yang berarti ada tiga kondisi utama yang menyebabkan lapisan menjadi kuning: sinar matahari, oksigen, dan energi termal.
Lapisan tersebut mengalami dua reaksi kimia ireversibel, degradasi dan pengikatan silang, dalam lingkungan fotooksigen dan oksigen termal, yang menyebabkan kita melihat lapisan tersebut berubah menjadi kuning pucat, juga dikenal sebagai "yellowing".
Apakah ketahanan terhadap penguningan akibat pengeringan dengan sinar elektron EB sangat baik?
1. Pengeringan dengan sinar elektron EB tidak menggunakan fotoinisiator yang dibutuhkan untuk pengeringan UV, dan tidak akan ada residu fotoinisiator dalam produk selanjutnya. Tingkat degradasi fotooksidatif di bawah sinar matahari akan berkurang secara signifikan.
2. Pengeringan dengan sinar elektron EB: Karena lapisan dikeringkan secara menyeluruh, struktur molekulnya rapat, dan kemungkinan masuknya molekul oksigen sangat berkurang. Dengan adanya kekurangan oksigen, reaksi kimia oksigen panas juga sangat ditekan. Berdasarkan alasan-alasan ini, ketahanan terhadap penguningan dari pengeringan dengan sinar elektron EB sangat baik, dan hasil eksperimen menunjukkan bahwa hal itu jauh lebih unggul daripada proses pengeringan lainnya.
Mengambil contoh cat, kita tahu bahwa cat terdiri dari zat pembentuk lapisan, pigmen, dan formulasi lainnya. Dalam proses pengeringan, pengeringan UV memiliki efek yang lebih baik pada bahan pembentuk lapisan dengan transparansi yang lebih tinggi, sedangkan bahan dengan transparansi yang lebih rendah mungkin mengalami pengeringan yang tidak sempurna.
Pengeringan dengan sinar elektron EB tidak memerlukan perhatian terhadap transparansi bahan pembentuk film, dan prosesnya hampir sama dengan suhu ruangan, sehingga menghasilkan kemungkinan reaksi termal pada lapisan yang sangat rendah. Karena adanya partisipasi energi termal dalam pengeringan termal dan UV, akan terjadi reaksi termal pada bagian yang dilapisi dan lapisan tersebut, yang akan berdampak pada warna produk. Oleh karena itu, pengeringan EB lebih stabil.
Selain itu, pengeringan berkas elektron EB juga dapat diprogram untuk memproses lapisan dengan ketebalan berbeda secara akurat, menghasilkan hasil pengeringan yang beragam. Berdasarkan hal tersebut, pengeringan berkas elektron EB lebih beragam dalam hal warna lapisan dibandingkan dengan pengeringan UV dan pengeringan termal.
Sekarang masalahnya kembali ke rantai pasokan peralatan hulu, mengapa produsen panel dekoratif domestik tidak memilih solusi pengeringan sinar elektron EB? Biaya, teknologi, pasar. Hanya ada tiga pemasok global peralatan pengeringan sinar elektron EB, yang semuanya merupakan merek asing dengan biaya aplikasi yang tinggi. Selain itu, teknologi (solusi) juga dibatasi oleh rantai pasokan, dan efisiensi layanan akan sangat terpengaruh. Ditambah lagi, ada faktor pasar. Sebelum popularitas definisi tinggi di Tiongkok, industri kustomisasi Tiongkok terutama berfokus pada penyelesaian pasar permintaan. Persyaratan kualitas produk masih berada pada tingkat yang relatif dasar, seperti perlindungan lingkungan dan persyaratan kinerja fisik, seperti kandungan formaldehida, ketahanan deformasi, dan kinerja pemrosesan. Peluncuran dan pengiriman set pertama peralatan pengeringan sinar elektron untuk lembaran logam di Tiongkok, menyusul popularitas Gaoding, telah mendorong peningkatan seluruh rantai industri. Konsumen dan merek lebih memperhatikan kualitas veneer, mulai dari tekstur hingga kinerja aplikasi lapisan veneer. Untuk mencapai kualitas yang lebih baik, perlu dilakukan peningkatan dari peralatan hingga proses. Inilah juga alasan mengapa Guangdong Zhihua Group memperkenalkan peralatan dan teknologi pengeringan sinar elektron EB.
Penerapan teknologi pengeringan sinar elektron EB oleh Guangdong Zhihua Group pada material film dekoratif akan memberikan dampak besar pada industri panel dekoratif, terutama pada peningkatan signifikan kinerja aplikasi panel dekoratif, mendobrak batasan beberapa efek taktil dan visual yang hanya dapat dihasilkan oleh merek impor, dan membuat produk dekoratif berkualitas tinggi dapat masuk ke lebih banyak keluarga di Tiongkok.
