24 Décembre 2013  |  Technique de revêtement
Publié dans Oberflächen POLYSURFACES 04/2013

L’avenir de la polymérisation sous faisceau d’électrons

David Helsby

Cet article décrit les possibilités et les avantages du procédé EBC (Electron Beam Curing). Il se distingue, entre autre, par sa faible consommation d’énergie. De plus, les surfaces traitées ont une haute résistance aux rayures ou aux produits chimiques et une conservation des couleurs. Du 15 au 17 octobre, l’association  RadTech Europe organise à Bâle une conférence et une exposition présentant ce procédé prometteur.

Der Beitrag beschreibt die Möglichkeiten und Vorteile der Elektronenstrahlhärtung. Sie zeichnet sich unter anderem durch einen geringen Energieverbrauch aus. Zudem sind die behandelten Oberflächen kratzfest sowie chemikalien- und farbbeständig. Vom 15. bis 17. Oktober 2013 veranstaltet RadTech Europe in Basel eine Konferenz und Ausstellung zum zukunftsträchtigen Verfahren.

Les premières expériences menées autour des faisceaux d’électrons ont commencé en 1920 déjà aux États-Unis, mais ce n’est qu’en 1960 que l’on a tenté pour la première fois de faire durcir des vernis par le procédé EBC (Electron Beam Curing), consitué d’un faisceau d’électrons, qui induit une réticulation dans une couche de revêtement appliquée, ce qui implique en fait une polymérisation radicalaire, telle que nous la connaissons en chimie organique. Cette réticulation n’est possible que si le vernis contient des doubles liaisons sous la forme de groupes éthylène, propylène, vinyle ou acrylate, par exemple. Ces derniers sont particulièrement utilisés pour leur association de propriétés.
 
 
L’accélération des électrons dans un champ électrique
Les électrons sont générés par conduction d’un courant électrique à travers un filament de tungstène, puis accélération de celui-ci dans un champ électrique appliqué. Cette opération s’effectue dans une enceinte sous vide, fermée par une fenêtre constiutée d’une feuille en titane, perméable aux électrons. La technique se prête essentiellement à l’exposition de produits sur des surfaces planes, bien que la portée des électrons soit suffisante pour traiter une certaine hauteur de profil.
Le produit sur lequel le vernis ou l’encre sont appliqués est ensuite dirigé sous la fenêtre en titane pour y être exposé au faisceau. Une atmosphère inerte est nécessaire parce que la présence d’oxygène provoque l’apparition d’un certain nombre de liaisons réactives indésirables dans la couche. On se sert, à cet effet, d’azote à 99,98 % de pureté au moins, soit une teneur en oxygène de moins de 200 ppm.
 
David Helsby, président de l’association RadTech Europe.
 
La dose et la densité d’énergie
Le procédé EBC connaît essentiellement deux variables: la dose et la densité d’énergie des électrons. La dose, qui est la quantité d’électrons bombardant le vernis, dépend de la température du filament, fonction de l’intensité de courant et/ou de la tension. La dose détermine la vitesse de réticulation ou le degré de réticulation, qui peut être obtenu en combinaison avec un certain débit.
Le champ électrique à haute tension qui est appliqué détermine l’énergie des électrons, et dès lors, leur profondeur de pénétration dans l’encre ou le vernis à durcir. Pour les vernis et les encres, une tension de 70 à 300 kV est généralement adéquate. Elle donne une profondeur de pénétration d’environ 15 et 500 µm respectivement, encore que celle-ci dépende aussi de la densité du revêtement. Il est important de bien régler la tension, parce que si elle est trop basse, la couche de revêtement ne durcit pas en profondeur, et si elle est trop élevée, le support risque d’être inutilement influencé, ce qui, en plus de consommer de l’énergie, risque de provoquer une décoloration.
 
Système de faisceaux d’électrons de la série LE, conçu pour des applications industrielles.
 
Une faible consommation d’énergie sans rejets
Le procédé EBC présente un certain nombre d’avantages significatifs par rapport aux peintures humides et aux vernis en poudre. En effet, il ne fait intervenir aucun solvant organique ou autre, ce qui le rend respectueux de l’environnement, sans émissions de CO2. Pour pouvoir utiliser les matériaux pour les procédés d’enduction, on ajoute uniquement, comme «solvants», des polyéthylènes glycols (PEG), acrylates de propylène glycol (PGA) ou autres composés de faible masse moléculaire.
La faible consommation d’énergie est un autre avantage. Si des questions comme le refroidissement interviennent dans les calculs, les différences sont considérables. Les émissions de CO2sont également moindres.
En outre, les réactions de réticulation avec le procédé EBC sont rapides et complètes. La résistance aux rayures, la résistance chimique, ainsi que la solidité des couleurs sont d’autres avantages.

En bref
RadTech Europe (RTE), association créée en 1988 à Bâle et basée à La Haye, aux Pays-Bas, promeut l’usage et le développement des technologies de polymérisation par rayonnement ultraviolet (UV) et faisceau d’électrons (EB) pour les encres, vernis et adhésifs, dans un grand nombre de segments industriels, tels que ceux des peintures, de l’impression et de l’emballage, ainsi que de l’électronique, en plus d’une kyrielle de nouvelles applications émergentes. Cette association ouvre l’accès à ses membres à une plate-forme collaborative, axée sur le transfert de connaissances dans le cadre d’événements didactiques et de réseautage. Elle défend leurs intérêts en tant qu’organisme représentatif auprès des parties prenantes.
 
www.radtech-europe.com
 
La levée des barrières initiales à l’adoption du procédé EBC
Les coûts initiaux qu’il implique restent un obstacle important à la conversion au procédé EBC. Ceux-ci sont liés à la chambre à vide, à l’alimentation haute tension, ainsi qu’à l’obligation de créer une atmosphère inerte. Mais vu les caractéristiques inégalées de la couche de revêtement ainsi obtenue et compte tenu des aspects écologiques, des questions comme la consommation d’énergie et l’absence de production d’eaux usées et d’émissions gazeuses vont peser d’un poids toujours plus lourd à l’avenir.
L’association RadTech Europe se donne pour priorité de faire prendre conscience à l’industrie de la qualité et de la valeur ajoutée intrinsèques du procédé EBC. Le congrès-exposition bisannuel de RadTech Europe, qui se tient cette année du 15 au 17 2013 octobre à Bâle est l’une des plates-formes, présentant en détail cet objectif.

David Helsby
Président de RadTech Europe
 
Informations complémentaires:
duomedia
Lut Verschueren
Tél. +32 474 04 49 40
lut.v@duomedia.com
 
RadTech Europe
Elke Verbaarschot
Tél. +31 703123920
mail@radtech-europe.com
www.radtech-europe.com


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