EB电子束涂层固化技术中国板材饰面新

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我们之前有撰文从产品角度去尝试解释“进口饰面板在国内热销的原因”，在查阅相关资料的过程中，发现有不少品牌在描述板材饰面工艺时，用到“ElectronBeamCuring”的词条，直接翻译过来叫作“电子束固化”，属于一种新型的涂层干燥或涂层固化技术。

对于家具产品表面涂层的干燥技术，我们比较熟知的有热空气干燥（热固化）、红外线干燥、UV干燥（紫外光干燥）、微波干燥等，这些都在鲁班园之前的文章中有详细介绍。然而“电子束固化技术”，无论从技术概念上还是技术原理上，我们似乎都一无所知，这无疑激发了我们极大的兴趣。

因此，我们希望通过本文对EB固化技术的介绍，让大家了解什么是电子束固化？和其它涂层固化技术相比存在何种差异、有怎么样的特点？它又如何应用在家具板材中、未来前景如何？

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什么是EB电子束固化技术？

了解一种新技术，最直接的办法就是从它的名称与概念入手。该技术的英文全称为“ElectronBeamCured”，也就是“电子束固化（EBC）”，即采用电子束进行涂层固化的技术。那么问题也随之而来，什么是“电子束（EB）”?为什么它可以达到固化涂层的效果？

01-1EB电子束固化原理

在微观层面，一切原子都由一个带正电的原子核和围绕它运动的若干电子组成，电子是最早发现的基本粒子，带负电。

利用电子枪中阴极所产生的电子,在阴阳极间的高压加速电场作用下，被加速至很高的速度，经会聚作用后形成密集的高速电子流，也就是电子束（EB）。

EB固化原理示意图

当具有高能量的电子束作用于涂层时，可在几秒甚至更短的时间内让不饱和分子形成活性自由基，引发不饱和树脂和单体聚合，形成三维立体的交联网络，从而诱导液体低聚物经过交联聚合快速转变为固体。

电子束固化效果示意

这个动态效果演示图，很好的解释了EB固化的过程，涂层分子在电子束的“轰炸撞击”下，发生了变化，这些变化也就是所谓的“交联聚合”，得以让液体变成固体。

EB固化微观示意图

上述的描述相对比较专业，其中涉及到一些化学术语，不免让人觉得难以理解。如果用通俗一些的表述，可以把电子束固化简单理解为“利用电子束的高能量，把涂层从液态转化成固态的过程，这个过程伴随着快速的化学反应”。

01-2EB电子束固的发展和由来

EB固化国外最早应用此技术是美国福特公司，在20世纪70年代，福特将EB固化技术应用于处理汽车零部件的涂层。

实际上，EB固化可以广泛应用在印刷与涂布领域，早餐的牛奶盒，出门坐的汽车，随手买的饮料罐，路上阅读的书籍或杂志，抬头看到的飞机等，它们都有可能是电子束固化的应用。

国内的情况是在年左右，部分印刷企业才开始引进EB固化设备，但主要用于上光油的涂布；而将EB固化用于家居板材的尝试，也只是在近些年才有少数国内企业涉足。

02

EB固化与其它固化方式差异

既然EB电子束固化也是一种涂层的固化方式，那么它与我们所熟知的热固化、UV固化有什么差异呢？在固化能耗与固化时间、环保特性与涂层质量等核心指标方面，EB固化又表现如何呢？

我们查询了很多资料，发现一个三种涂层固化方式的对比表格，很好的展示了不同固化方式之间的差异，现整理如下：

常见固化方式的对比

02-1固化能耗与固化时间

在同等固化量的情况下，如果热固化的使用能耗为%，有关数据表明，EB固化的能耗占UV固化的5%，占热固化的1%，也就是说EB固化在同等情况下的能耗效率最高。

在固化时间方面，热固化所需要的时间最久，少则几分钟，多则可能需要数天才能实现涂层的完全干燥；UV固化时间会短很多，仅仅需要几秒；而EB固化的时间达到了惊人的0.秒，可以说是在一瞬间完成涂层固化。

左图：热空气干燥（热固化）

右图：紫外光UV固化

02-2环保特性与涂层质量

对于热固化和UV固化的涂层而言，其涂料常使用溶剂工艺，如果是有机溶剂，在生产过程中就会存在环保问题，当然，采用水做溶剂的水性漆不会存在这样的问题。

EB固化则是一种无溶剂工艺，涂层固含量可达到%，VOC等挥发性有机化合物已从原料中消除，因此具有超高的环保性能。

涂层质量方面，有几个核心指标，如涂层附着力、涂层硬度、拉伸强度、耐黄变性等，有关实验数据表明，经EB固化的涂层综合性能最佳。尤其是耐黄变方面，因为不需要光引发剂等物质就可以进行，所以EB固化涂层的耐黄性能更佳。

热降解、氧化降解、光氧化降解

总的来说，辐射固化技术主要包括UV光固化与EB固化两种，均是利用能量照射使液态材料发生反应快速固化。由于相比传统热固化，辐射固化对环境污染性小，在节能减排、可持续发展背景下，其普及率快速上升。

其中，UV光固化采用紫外线UV为照射能量，具有反应较为稳定、设备投资规模小的优点，应用较为广泛，是现阶段主流辐射固化技术。

UV光固化具有穿透性差、易固化不完全的缺点，且其固化材料中需要添加光引发剂，容易无法反应完全而残留；与之相比，EB固化可实现深层固化，固化速度更快且完全固化，并且固化材料中无需添加光引发剂，安全性高，可应用范围更为广泛。

UV固化与EB固化的穿透性对比

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EB固化在家居板材的应用

EB固化技术在家居板材方面的应用，多出现在进口饰面板中，比如一些意大利、韩国的板材品牌，会在工艺描述中，特别强调采用了EB固化，主打的板材性能包括“触感柔软、极度哑光、防指纹、可修复”等，是典型的高端板材定位。

其中的“热修复”功能令笔者比较感兴趣，在我们大多人的印象中，板材表面如果被划伤，其结果是不可逆的，也就是没法恢复原状的。但EB固化涂层，由于具有较强的拉伸强度和较大的断裂拉伸率，柔软性和弹性比较好，因此具备更强的热修复性。虽然应该也只是应对轻微划痕的修复，但也是一种创新和突破。

高昂的成本应该是首要原因，从设备方面来看，EB固化需要研发专业的固化设备，这种设备价格高昂，维护成本高；从施工方面来看，EB固化过程需要在惰性气体环境下进行，提高了使用成本；从耗材方面来看，EB固化材料使用EB涂料，虽然无需添加光引发剂，但对其它组成材料的纯度要求较高，还会添加其他高附加值材料，产品价格高。此总的来看，EB固化成本高，在全球范围内市场规模小。

我们需要认识到，EB固化市场认知度还需不断提高，未来随着成本不断下降，EB固化凭借优异性能有望逐步得到市场认可，EB固化饰面板也能得到更多的普及和应用。