深度｜EB固化“核”科技，为何如此优秀？

广东志华集团中国第一家将EB电子束固化技术应用到饰面膜材的公司，EB电子束固化技术应用能给板材饰面带来耐候耐晒耐黄变 、耐污耐脏易清洁、耐刮耐擦硬度高、耐油脂耐化学性等多方面的性能改善。

今天我们将对该工艺进行深度探索解析。

在全球制造业都有一个现象就是“上游决定下游”，上游研发出什么产品，下游才有可能拿这个产品去做研发，那些完全独立研发出上游级成果的非常少。

在家具制造业也是如此，我们看到的人造板、饰面纸、膜、五金件等，都是上游厂商们研发出来之后下游厂商才有应用空间，这是现代工业化分工不同形成的，这是工业时代最佳方案。

得益于欧洲的制造业发达程度以及工业化历史，定制行业的饰面板、五金件的品质在世界范围内都极其出众，获得来自全球的订单。

如果再细分到饰面板这个品类的话，从Alvic、Arpa、FENIX、CLEAF....等相当多的品牌在中国市场上受到高定、中高端品牌们的追捧，为什么会这样呢？

设计有创意，欧洲饰面板品牌们在设计上新品多有创新，以全球视野进行的研发让可能很小众的需求都被放大。

品质有保障，例如耐磨、抗黄变、热修复等都比较出众，不论是高光还是哑光所呈出的效果都很不错且稳定。

设计短期内无法突破，而品质方面中国制造一直有研究探索，比方说人造板制造业，我们通过引进德国、芬兰等国家的设备已经实现不逊色于欧洲水准的品质。

在饰面工艺部分有水漆、油漆、静电喷粉、准分子等我们用购买原材料或技术的方式都已达到国际先进水准之列，那为什么中国的饰面板在品质上仍暂未实现与欧洲同质呢？

我们认为工序里的固化环节有至关因素，越是高规格的饰面板在固化环节的工艺要求就越高。

FENIX NTA 技术文档

PFLEIDERER Duropal XTreme 产品上的电子束固化工艺介绍

这个观点在多家饰面板品牌的官网上得到印证，他们将自己高端的优势展示之外，还特别标示了采用EB电子束固化工艺，似乎在佐证这些优势与采用该固化工艺有强关联。

将涂料从液体、粉末等形态变成固体的过程被称为固化，EB电子束固化是涂装工序里的固化技术之一，也是目前已知的行业领先固化工艺。

目前饰面板制造的几种工艺、材质包括但不限于：油漆、水漆、静电喷粉、准分子、装饰膜、PET、装饰纸等。

油漆、水漆、静电喷粉、准分子都避不开固化环节，包括装饰膜、装饰纸、PET等底层工序上仍会有固化环节，当前主流固化工艺为：热固化、紫外光(UV)固化，新兴工艺为：EB电子束固化。

在之前的调研基础上，我们得出下图表。

如果光看固化厚度的话，热固化好像更厉害一些？实际上热固化对于厚度越高的固化件时间需求就越长，其间所使用的能耗就更高，无形中拉高了制造成本。

图源：佳士得拍卖行

热固化的案例参考：这是一只明代的髹漆碗，表面上就有厚厚的好几毫米红漆，像这种工艺的碗需要经过反复涂装、固化，在将漆从液态变成饰面的固态的固化过程往往需要好几天。

即便到了现代，这种热固化工序也非常耗时，因为需要用高热量的烤漆房来固化它，除了较大能耗（一般是电能转变热能）外，时间也比较长。

热固化还存在溶剂风险，因为有溶剂的应用从生产、运输到最后的应用都有风险，比如燃爆风险、挥发物风险等。

如果说热固化有这样或那样的问题，紫外光（UV）固化呢？这种固化工艺是目前中高端品牌的主流工艺，因环保性能高、效率高而受到欢迎，包括目前非常流行的准分子板也会用到UV固化工艺。

那么这种工艺是不是完美的呢？目前来讲并不是。主要体现在几个方面。

固化厚度与均衡性，UV固化只适用于微米级的漆膜，准分子、普通UV漆都是这种情况。即便只在微米级别的厚度，研究表明越厚的漆膜出现的固化效果越容易出现瑕疵，比较明显的就是固化不均衡的现象。

光引发剂的应用，准分子的UV固化环节不需要光引发剂，但其它UV固化都有可能出现光引发剂残留的情况，而残留的光引发剂会有健康风险。

使用电子束固化的人造板

EB电子束固化，低能耗，固化均衡，环保性能更好这是它在生产端可见的优势；在消费者体验端有耐候耐晒耐黄变 、耐污耐脏易清洁、耐刮耐擦硬度高、耐油脂耐化学性 等等优势。

上表可以看到，EB电子束固化并不需要高温环境，不需要溶剂，不需要光引发剂，非常低的能耗，非常快的固化速度。

因此，目前EB电子束固化是固化工艺里性能非常突出的，也是已知的全球先进固化工艺。

目前主流的固化工艺是UV固化，EB电子束固化在实验及应用环节其实比UV更优秀，以下是相关研究文献数据。

来源：电子束固化木器清漆的制备及性能研究

铅笔硬度：这个测试值对应的是产品涂层的耐划程度，硬度越高的数值抗污、耐划性能越佳。

国际上较常见的硬度测试方式

等级说明：6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、H、2H、3H、4H、5H、6H、7H、8H、9H从软到硬，这是涂膜硬度铅笔测定法对铅笔硬度的结果表述。

结果显示，在铅笔硬度部分，EB固化在不同树脂里都比UV固化硬度更高。

划格附着力： 这个值对应的是涂层的附着力，也有耐划和耐用性能的意义，0-6数值越小越好。

测试涂层附着能力

等级说明：0级、1级、2级、3级、4级、5级、6级，总共6个等级，从切割边缘效果、涂层脱落比、受影响面积等指标进行划分。

结果显示，在划格附着力部分，EB固化也优秀于UV固化，附着力更佳。

拉拔附着力：这个值对应涂层在固化后与基材的附着力，对耐划和耐用性能有意义，数值越大越好。

结果显示，在拉拔附着力部分，EB电子束固化除了在PUA-1的树脂数值上弱于UV固化外，其它都优于UV固化。
为什么EB固化硬度比UV固化更高呢？

一般来说，350 nm UV 光子能量=3. 5 keV，相当于 110 kV 电压下的电子能量，而电子束固化的条件为 220 keV，所以从能量上看，电子束的能量要高于UV光子的能量。

EB固化更彻底，实现深层固化

因此，EB电子束固化后的涂层表面链交联网络密度更高，可以增强涂层的表面硬度。为什么EB固化附着力比UV固化更强呢？

附着力测试结果可以看出，无论是划格测试还是拉拔测试，EB固化涂层的附着力普遍高于 UV 固化涂层。这可能是因为木材作为天然高分子材料，电子束穿透涂层使其表面发生化学结构变化，这使涂料与基体木材发生了化学键的相互作用，提升了涂层对木材的附着力。

简要来讲：EB电子束固化比UV固化得更加彻底，让涂装材料更坚硬，所以附着力也就更强。

“热修复”在其它应用领域并不是新名词，比方说汽车的隐形车衣就有“热修复”的能力，该隐形车衣是TPU材质，在一定温度下，没有特别深入的划痕可以实现修复。

原理：TPU材质分子结构紧密，强性好，拉伸率高。受外力产生划痕时，分子破裂。外力撤销时，分子产生裂变伸长，在温度的作用下，被破坏的分子结构能自动恢复，达到修复划痕的目的。

在EB电子束固化与UV固化的“热修复力”对比上，我们关注到两个数据，拉伸强度和拉伸断裂率。

来源：电子束固化木器清漆的制备及性能研究

拉伸强度：涂层的抗拉伸能力，数值越大越好。
结果显示，EB电子束固化的拉伸强度均大于UV固化，说明EB电子束固化的抗拉伸能力较强，热修复力也就越强。
断裂伸长率：一般用断裂时的相对伸长率，即纤维断裂时的伸长与其初始长度之比，以百分率表示。它是表征样品柔软性能和弹性性能的指标，断裂伸长率越大表示其柔软性能和弹性越好。结果显示，除了PUA-1的断裂伸长率略低于UV固化外，EB电子束固化均强于UV固化。所以EB电子束固化后的涂层具备更强的热修复性能，其它固化方式不具备热修复能力或弱于EB电子束固化。


不论是家具、汽车还是服装，在使用日久之后，浅色的往往会出现黄变现象，其中白色或浅色的家具、汽车最为明显，让多个行业非常头痛。我们要知道黄变是怎么产生的？涂层老化黄变主要的方式为聚合物链的热降解、氧化降解、光氧化降解，也就是说主要三种情况让涂层变黄：太阳光、氧气、热能。

热降解、氧化降解、光氧化降解 示例

涂层在光氧、热氧的环境下出现降解和交联两类不可逆的化学反应，从而让我们看到涂层变成淡黄色，也就是所谓的“黄变”。

EB电子束固化的耐黄变性能却很突出？

1、EB电子束固化不会使用到UV固化需要的光引发剂，在后续的成品里就不会有光引光剂残留，在受太阳光的光氧降解比率会大幅度降低。
2、EB电子束固化因为涂层固化非常彻底，所以实现了分子结构紧密，受氧分子“入侵”的概率也大幅降低。在缺乏氧气的介入下，热氧的化学反应也被大大的遏制。基于这些原因，EB电子束固化的耐黄变性能非常优秀，实验结果来看远优于其它固化工艺。


以油漆来做为涂料为例，我们知道它是由成膜物质、颜料等配方构成。在固化环节里，UV固化对透明度较高的成膜物质效果更好，透明度低的会出现固化不彻底的情况。

EB电子束固化无需对成膜物质的透明度关注，加上过程中几乎与室温相同，出现涂料的热反应机率极低。热固化、UV固化由于都会有热能的参与，对被涂部件、涂层都会有热反应，热反应将会对出品的颜色产生影响，所以EB固化则更稳定。
此外，EB电子束固化还可实现编程，对于不同厚度的涂层进行精确加工，能得出丰富的固化成果。基于这些情况，EB电子束固化在涂层颜色上比UV固化、热固化都更加丰富。

现在问题回到了上游的设备供应链端，国内饰面板制造商为什么没有选择EB电子束固化方案呢？成本、技术、市场。全球总共只有3家EB电子束固化设备提供商，都是外国品牌，非常高额的应用成本，而且技术（解决方案）上也受到供应链制约，服务效率上会受到非常大的影响。另外就是市场，在中国的高定流行起来之前，中国定制行业主要在解决刚需市场，产品的品质需求尚处于比较初级的环保、物理性能需求，比如甲醛含量、抗变形能力、加工性能等。国内首套板材电子束固化设备发布并交付在高定流行起来之后，带动的是整个产业链的升级，消费者和品牌方更重视饰面的品质，从纹理到饰面层的应用性能等，要想实现更好的品质就必须从设备到工艺进行升级，这也是广东志华集团引进EB 电子束固化设备及技术的原因。

广东志华集团把EB电子束固化技术应用到饰面膜材上将对饰面板行业产生巨大影响，特别是饰面板的应用性能将非常明显的改善，打破只有进口大牌才能生产制造的部分触觉、视觉效果的制约，让高品质饰面产品走进更多的中国家庭。