很長(zhǎng)一段時(shí)間以來，卷材涂料的涂裝方式幾乎沒有什么變化。但領(lǐng)先的制造商發(fā)現(xiàn)，能量固化技術(shù)具有關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。油漆和涂料行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者正在利用他們的UV和EB固化知識(shí)，成功地為他們的客戶配制新的卷材涂料。

Beckers首席技術(shù)官Gavin Bown指出，Beckers于2005年開始探索用于卷材涂料的 UV/EB固化，因?yàn)樗哂刑岣咝屎涂沙掷m(xù)性的潛力。

“傳統(tǒng)的卷材涂料需要溶劑型涂料配方和能源消耗巨大的高溫涂裝工藝，這表明需要更快、更節(jié)能和更節(jié)省資源的工藝。”Bown觀察到，“UV/EB固化技術(shù)已在木材、造紙等行業(yè)得到應(yīng)用，但在卷材涂料領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了獨(dú)特機(jī)遇。”

Bown指出，一開始UV/EB涂料的研發(fā)目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)產(chǎn)品相同的耐用性和柔韌性。“這需要在不影響質(zhì)量的情況下改變涂層的化學(xué)性質(zhì)。”Bown 說，“歸根結(jié)底，Beckers開發(fā) UV/EB固化涂料是一項(xiàng)戰(zhàn)略舉措，目的是滿足卷材涂料行業(yè)對(duì)更環(huán)保、可持續(xù)和更高效技術(shù)日益增長(zhǎng)的需求。”

宣偉涂料卷材涂料全球產(chǎn)品組合總監(jiān)Kurt Bowen表示，輻射固化卷材涂料的開發(fā)是由他們的客戶推動(dòng)的。

“大約五年前，幾位關(guān)鍵客戶向我們尋求幫助，開發(fā)輻射固化涂層系統(tǒng)。” Bowen說，“我們利用了宣偉涂料在其他工業(yè)領(lǐng)域的輻射固化的廣泛經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整和定制了這些技術(shù)，以滿足卷材涂料市場(chǎng)的特定需求。”

“我們對(duì)可持續(xù)發(fā)展和減少碳足跡作出的承諾，特別是為了響應(yīng)歐洲的碳減排目標(biāo)所做的承諾，在這一發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。”Bowen 補(bǔ)充道，“還值得注意的是，我們?cè)诟鼜V泛的輻射固化范圍內(nèi)同時(shí)使用電子束（EB）和紫外線（UV）固化，對(duì)它們進(jìn)行類似的處理。每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但兩者都提供了多種解決方案，具體取決于所需的涂層和顏料水平。”

PPG 卷材和擠出全球技術(shù)部門總監(jiān)也Craig Smith指出，在過去的50年或更長(zhǎng)時(shí)間里，卷材行業(yè)一直用傳統(tǒng)的方式來涂覆和固化油漆。

“現(xiàn)在我們知道有一種更可持續(xù)、更節(jié)能的卷材涂料方法。”Smith補(bǔ)充道，“答案就是紫外線（UV）和電子束（EB）固化技術(shù)，通常統(tǒng)稱為能量固化或輻射固化。這些固化工藝消耗的能源比熱固化少得多，并且與不含溶劑的PPG涂料配方結(jié)合使用時(shí)，幾乎不會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）排放。”

“此外，PPG在能量固化涂料方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，并在30多年前將其引入木制品行業(yè)時(shí)處于領(lǐng)先地位。”Smith說，“我們利用我們?cè)谠擃I(lǐng)域的知識(shí)和創(chuàng)新，開發(fā)出了一種新的具有可持續(xù)優(yōu)勢(shì)的卷材涂層產(chǎn)品線，稱為PPG DURANEXT。”

阿克蘇諾貝爾線圈和包裝部門的市場(chǎng)總監(jiān)Christopher Bradford表示，UV固化長(zhǎng)期以來一直是交聯(lián)固體涂料的成熟方法，并在木材、包裝和汽車等行業(yè)取得了成功應(yīng)用。

“利用這一經(jīng)驗(yàn)，我們看到了一個(gè)明顯的機(jī)會(huì)，可以將UV固化整合到我們的工作中，以促進(jìn)和加速金屬卷材涂料的能量固化。”Bradford觀察到，“UV固化與EB技術(shù)一起，自然而然地適應(yīng)了這種演變。兩者是互補(bǔ)的，在某些情況下，可以一起用于固化特定的涂層，為未來的卷材涂裝線提供了令人信服的愿景?？梢哉f，UV和EB固化的引入為卷材涂層工藝的脫碳提供了重大機(jī)會(huì)，并大幅節(jié)省能源，實(shí)現(xiàn)電氣化和消除溶劑。”

UV/EB 固化在卷材涂料中的優(yōu)勢(shì)

能量固化通常具有許多優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)也適用于卷材涂料。宣偉涂料的Bowen觀察到，用于卷材涂料的UV和EB固化具有幾個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)。

“首先，100%使用固體涂料意味著沒有揮發(fā)性有機(jī)化合物，這使其成為一種環(huán)保選擇。”Bowen 說，“其次，輻射固化顯著減少了能源使用，因?yàn)樗辉傩枰獰岷嫦?。這不僅降低了運(yùn)營(yíng)成本，還有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。該技術(shù)需要的資本投資較小，并且設(shè)備占用空間較小，這又使其成為許多企業(yè)經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。最后，UV和EB固化具有高度的靈活性，可以改裝到現(xiàn)有生產(chǎn)線上，企業(yè)無需進(jìn)行大量修改即可升級(jí)其工藝。”

PPG的Smith表示，與需要非常高的溫度來驅(qū)動(dòng)固化過程的傳統(tǒng)卷材涂料系統(tǒng)不同，UV/EB 固化涂料使用電子束或紫外線能量，在幾秒鐘內(nèi)將液體涂料轉(zhuǎn)化為完全固化的固體飾面，而不會(huì)顯著減少厚度或重量。

“與需要加熱的熱固化不同，能量固化是在環(huán)境溫度或接近環(huán)境溫度下進(jìn)行的。使用光子或電子將涂層的成分聚合以形成固化薄膜。這種方法通常被稱為冷固化。”Smith指出，“從運(yùn)營(yíng)的角度來看，UV/EB 技術(shù)需要不高的資本成本就能啟動(dòng)，并且與傳統(tǒng)的卷材涂布線相比，可以使用更小、更專業(yè)的固化線，減少物理占地面積。”

“能量固化卷材涂料基于反應(yīng)性配方，需要高性能能源來實(shí)現(xiàn)快速有效的交聯(lián)。”Bradford 說，“一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)在于能夠非常靈活地開和關(guān)生產(chǎn)線，從而輕松實(shí)現(xiàn)運(yùn)行轉(zhuǎn)換、高生產(chǎn)率和減少材料浪費(fèi)。UV固化通過高速加工和緊湊的設(shè)備滿足了這一需求，這些設(shè)備可以輕松集成到現(xiàn)有生產(chǎn)線中，例如通過旁路配置。”

“此外，UV光源技術(shù)具有很高的的靈活性，選擇可以是弧光燈和改性弧光燈，或者LED和準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)，因此允許各種線路配置和解決方案。”Bradford 補(bǔ)充道，“這種適應(yīng)性甚至可以通過雙重固化工藝實(shí)現(xiàn)光澤度控制，例如將UV和EB固化兩者相結(jié)合。”

Bown也指出了UV/EB固化的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。“首先，它使用無溶劑配方，可顯著減少VOC和二氧化碳排放。”Bown說，“這不僅有助于滿足嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)，還可以改善工作場(chǎng)所的整體空氣質(zhì)量。”

第二點(diǎn)，Bown表示，固化過程瞬時(shí)發(fā)生，且只需要環(huán)境溫度下進(jìn)行，因此可以提高生產(chǎn)線速度并大大降低能耗。
“傳統(tǒng)的高溫固化工藝可能需要幾分鐘才能固化涂料，而UV/EB固化只需幾秒鐘。”他說，“可以使用可再生電力，而不是燃燒天然氣。總之，這可以提高生產(chǎn)率并降低運(yùn)營(yíng)成本，特別是顯著的能源節(jié)約和碳稅節(jié)省。”

“由于UV/EB涂料是100%固體，因此每公斤涂料的干膜覆蓋率更高，同時(shí)仍保持有效的表面保護(hù)。”Bown借著補(bǔ)充，“與傳統(tǒng)方法相比，UV/EB固化每公斤涂料的表面覆蓋率可以提高一倍。這意味著需要更少的油漆即可獲得相同甚至更好的表面效果，從而節(jié)省材料并減少浪費(fèi)。”

客戶反饋

Bowen表示，客戶的反饋總體上是積極的。 “我們看到許多全球客戶都對(duì)它感興趣。然而，采用的過程還是緩慢的，客戶對(duì)于該技術(shù)如何發(fā)展，采取了謹(jǐn)慎樂觀的態(tài)度。我們和每個(gè)客戶的開發(fā)都是獨(dú)一無二的，根據(jù)他們的特定需求量身定制。通過提供針對(duì)其市場(chǎng)和領(lǐng)域的指導(dǎo)條例、實(shí)驗(yàn)室評(píng)估和基材、濕涂層和產(chǎn)線中試試驗(yàn)來提供幫助。” Bowen 說。

“我們的客戶需要數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)證依據(jù)，為此我們正攜手工業(yè)合作伙伴，共同開發(fā)卷材領(lǐng)域的新解決方案。”Bradford 說，“憑借全球化的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)和專業(yè)的能量固化技術(shù)團(tuán)隊(duì)，我們配備頂尖的UV與EB固化設(shè)施，具備強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力。這些資源使我們能夠親身展示涂料的性能，并與客戶密切合作，以優(yōu)化他們的工藝并為未來的投資做好準(zhǔn)備?？蛻粢埠芨吲d研究'冷'固化工藝所提供的差異化可能性。”

Beckers的Bown稱，客戶對(duì)UV/EB固化技術(shù)反應(yīng)積極，對(duì)其環(huán)境效益和效率表示贊賞。 “許多公司正在用UV/EB固化系統(tǒng)改造或完全替換現(xiàn)有生產(chǎn)線，早期使用的客戶給出了熱情的反饋。”Bown說，“雖然這項(xiàng)革命性技術(shù)的好處顯而易見，但客戶在改造現(xiàn)有的卷材涂裝線過程中需要做出努力，以適應(yīng)UV/EB固化技術(shù)，不斷調(diào)整工藝，獲得專業(yè)方面知識(shí)。”

“我們也承認(rèn)，與目前的溶劑型技術(shù)相比，要充分證明UV/EB涂料系統(tǒng)的所有關(guān)鍵性能維度，我們還有一段路要走。”Bown補(bǔ)充道，“然而，我們已經(jīng)成功地將第一代涂料系統(tǒng)商業(yè)化，并且有明確的研發(fā)計(jì)劃和路線圖來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。”

Smith指出，PPG于2024 夏季推出了PPG DURANEXT涂料產(chǎn)品組合，并于當(dāng)年晚些時(shí)候在METALCON上向客戶推出。
“推出之后的反響非常積極，我們甚至發(fā)現(xiàn)，好些最初對(duì)此沒有期待的客戶都對(duì)它產(chǎn)生了興趣：之前他們?cè)鴮?duì)這項(xiàng)技術(shù)反復(fù)斟酌。” Smith補(bǔ)充道，膠槍客戶也很高興看到，他們能夠積極參與，并將該技術(shù)整合到他們的運(yùn)營(yíng)中。”

用于卷材涂料的UV涂料未來

卷材涂料行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者預(yù)計(jì)，UV固化將在未來幾年成為卷材涂料領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)。Bowen說輻射固化技術(shù)有望在卷材涂料行業(yè)取得顯著增長(zhǎng)。

“盡管它在這一領(lǐng)域相對(duì)較新，但樹脂性能和涂料應(yīng)用方法的持續(xù)改進(jìn)有望推動(dòng)未來的進(jìn)步。”Bowen 說，“市場(chǎng)對(duì)可持續(xù)性和嚴(yán)格的環(huán)境要求的日益關(guān)注將進(jìn)一步提高輻射固化技術(shù)的采用。”

“UV固化已經(jīng)是卷材涂裝線和試點(diǎn)裝置中使用的技術(shù)組合的一部分。”阿克蘇諾貝爾的 Bradford說，“隨著行業(yè)朝著更可持續(xù)的實(shí)踐發(fā)展，UV和EB等能量固化技術(shù)將通過消除溶劑排放和顯著降低能耗來兩大優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮關(guān)鍵作用。”

“此外，涂裝線利用率的顯著靈活性可以增強(qiáng)高生產(chǎn)率。”Bradford 補(bǔ)充道，“在不久的將來，我們預(yù)計(jì)，受益于與EB固化的強(qiáng)大協(xié)同作用，UV固化將得到廣泛采用，不僅用于完全固化，還能用于預(yù)膠凝和高級(jí)光澤控制。”

“UV/EB 固化可以改變卷材涂料行業(yè)的游戲規(guī)則。”Bown說，“我們?yōu)閁V/EB卷材涂料開發(fā)了行業(yè)首創(chuàng)的同行評(píng)審LCA（生命周期分析），這清楚地表明，與目前的做法相比，它有可能將卷材涂料工藝的碳足跡減半。這是我們確定的對(duì)行業(yè)脫碳影響最大的技術(shù)。”

“我們認(rèn)為UV/EB涂料是一個(gè)持續(xù)的趨勢(shì)，它實(shí)際上才剛剛展開序幕。”Smith總結(jié)道，“盡管這些涂料已經(jīng)存在了幾十年，但它們主要用于其他領(lǐng)域，例如木地板涂料。他們?cè)诮饘倬聿耐繉臃矫娴臐摿Σ艅倓傞_始向行業(yè)展示，我們認(rèn)為這是一個(gè)巨大的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。”

作者：David Savastano
      Coatings World雜志

來源：榮格-《涂料與油墨—中國(guó)版》

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