MDF(中密度纖維板)和其他木質(zhì)材料的粉末噴涂吸引了越來越多的木材加工行業(yè)的注意。他們想要改變傳統(tǒng)的MDF涂料系統(tǒng)，如將聚氯乙烯貼面或者液體油漆轉(zhuǎn)變?yōu)榉勰┩苛蠂娡俊?br />

　　


　　過去的十幾年里，MDF表面粉末涂料噴涂的優(yōu)勢幾乎和金屬表面粉末涂料噴涂一樣得到了高度的認(rèn)可。粉末涂料噴涂能提供具有很好的抗劃傷和抗污性，同時可提供各種顏色和不同表面效果的選擇。另外，粉末涂料噴涂是環(huán)保的生產(chǎn)過程，不使用溶劑、重金屬和鹵代化合物。在自動噴涂和粉末回收設(shè)備的幫助下粉末的利用率幾乎能達到100%。另外，當(dāng)粉末噴涂完成后不需進行危險性廢物的處理。粉末噴涂的高效率不僅取得了環(huán)保優(yōu)勢而且還帶來了有效的成本優(yōu)勢。


　　


　　粉末噴涂除了它一些眾所周知的優(yōu)勢外，木材加工行業(yè)也很欣賞MDF粉末噴涂所帶來的一些新的機遇。舉例來說，家具設(shè)計者和室內(nèi)建筑師已經(jīng)開始充分地利用粉末噴涂給他們提供的設(shè)計上的新的自由。在各種各樣的家具貿(mào)易展會上，在那些用粉末噴涂的現(xiàn)代時尚的家具樣品和成品上，很明顯地體現(xiàn)出粉末涂料均勻噴涂的MDF給設(shè)計師們帶來的設(shè)計上的新自由�，F(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展到可以在中密度纖維板的前面、后面，包括邊緣上用同一種粉末涂料去噴涂。因此包邊處理已沒有必要。而且粉末噴涂固化后能夠馬上包裝和運輸?shù)娇蛻裟抢�。在粉末噴涂的幫助下，MDF板和邊緣的設(shè)計幾乎沒有限制：圓弧、各種生動造型、表面雕刻和一些其他的形狀都能夠用相同的方法噴涂。


　　


　　MDF粉末涂料噴涂的挑戰(zhàn)


　　


　　中國的纖維板年產(chǎn)超過1億立方米。其中MDF(中密度纖維板)年產(chǎn)量在3千萬立方左右，若按16mm規(guī)格算，光MDF就有18億平方米左右。隨著技術(shù)發(fā)展以后除MDF之外的纖維板如爆花板等也可以進行粉末噴涂。預(yù)計有幾十萬噸用粉量的潛在市場。也就是說木頭板粉末噴涂具有十分廣闊的前景。


　　


　　既然MDF粉末涂料噴涂有上面提到的這么多明顯優(yōu)勢和很大的市場，為什么在中國還沒有形成大規(guī)模的商業(yè)化運作。原因在于MDF粉末涂料噴涂具有很高的技術(shù)含量，需要一定規(guī)模的前期投資和具有挑戰(zhàn)性的難題。不是一般的噴涂廠用現(xiàn)有的噴涂設(shè)備和工藝就能操作的。要達到高的質(zhì)量，特別是能保證邊緣長期不開裂，需要掌握中密度木頭板的質(zhì)量控制、噴涂線的設(shè)計和控制、粉末涂料的性能設(shè)計和最后的質(zhì)量測試和保證四個方面的技術(shù)。


　在這里就最重要的中密度纖維板、粉末涂料、粉末涂料噴涂線和質(zhì)量認(rèn)證做一簡單介紹。


　　


　　MDF：在MDF粉末涂料噴涂之前，噴涂者應(yīng)該充分地了解MDF的性能。


　　


　　粉末涂料噴涂工藝在金屬表面的噴涂已經(jīng)非常成熟，也十分穩(wěn)定而且有良好的控制水平。為了了解為什么MDF粉末噴涂與金屬表面粉末噴涂有很大的區(qū)別，我們就必須知道MDF的固有特性。人們通常認(rèn)為金屬與MDF之間最主要的不同就是導(dǎo)電性。對于絕對導(dǎo)電值來講這可能是正確的;但是，那不是MDF粉末噴涂最重要的因素。


　　


　　通常，一個1010Ω—1011Ω的表面電阻能夠為MDF粉末涂料噴涂提供足夠的電導(dǎo)率。一個在室溫下的標(biāo)準(zhǔn)MDF具有1012Ω左右的表面電阻。通過在MDF中加少量的添加劑，或者預(yù)熱MDF，或者是兩種方法都使用，這些都能夠很容易地將MDF的電導(dǎo)率調(diào)整到所要求的范圍。


　　


　　然而，金屬與MDF之間一個更大的不同點就是熱導(dǎo)率。表1展示了各種材料的熱導(dǎo)率。MDF的熱導(dǎo)率只有0.07[W/(m•K)]。這比鋁的熱導(dǎo)率低得多，鋁是粉末涂料噴涂最常用到的基材。這種在MDF基材內(nèi)的溫度分布給粉末噴涂帶來了許多困難。

　　MDF的熱導(dǎo)率與石棉毯一樣低，而石棉毯正是消防設(shè)備和高耐熱手套的制作材料。因此，MDF需要花費很長的時間去加熱和冷卻。在加熱和冷卻過程中,MDF的表面溫度和他的中心溫度會不一樣。如果MDF表面某一部分的加熱比其他部分多，那么表面溫度和邊緣溫度將會有很大的不同，這一現(xiàn)象在鋁材噴涂中則不明顯。


　　


　　此外，為了得到高質(zhì)量的粉末噴涂，我們必須小心地控制MDF各種性能，譬如表面平整性、可打磨性、排氣性、一定溫度下的開裂性以及一些其他性能。MDF規(guī)格中的關(guān)鍵性能之一，也很容易受到MDF制造過程的影響，就是MDF的內(nèi)部粘結(jié)強度。這個內(nèi)粘結(jié)強度應(yīng)該處于一個合理的較高的水平。


　　


　　總而言之，,MDF應(yīng)該具有耐熱性，輕微的導(dǎo)電性以及具有良好的可打磨性。值得慶幸的是，如今MDF制造廠已經(jīng)能生產(chǎn)出這些種類的板材。事實上，一些MDF制造商已經(jīng)開始將可用于粉末涂料噴涂的MDF推向市場。


　　


　　粉末涂料：初一看，粉末涂料本身被認(rèn)為是在MDF粉末噴涂過程中最重要的因素。然而，就如前面指出的一樣，提供給MDF的粉末涂料只是幾個因素之一，這一因素必須與其他因素組合在一起，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的粉末噴涂的MDF。


　　


　　當(dāng)我們分析粉末涂料化學(xué)時，我們發(fā)現(xiàn)有兩種固化方法可作為MDF粉末噴涂的固化方法。首先一個是傳統(tǒng)的加熱固化。第二個是紫外線(UV)固化，粉末先被加熱到熔融狀態(tài)，然后在紫外線光照下光固化。這兩種技術(shù)都有利弊。哪種固化技術(shù)對MDF粉末噴涂是最成功的方法這一問題已有激烈的討論。


　　


　　不論哪種固化方法，第一步是粉末的熔化。一種特定的粉末涂料需要在一個特定的溫度范圍內(nèi)熔化。為了達到相同的最終表面特性，如表面紋理、光澤范圍、抗刮性、抗化學(xué)性等等，熔化溫度和固化溫度，都必須控制在最小的范圍。


　　


　　MDF噴涂的粉末熔化和固化溫度在所有表面都必須一樣。這就意味著邊緣的固化溫度應(yīng)該與前面和后面的溫度一樣。不幸的是，至今為止大多數(shù)固化線，不管使用何種固化方法，固化爐里的溫度沒有達到這個要求。這就是在大多數(shù)情況下導(dǎo)致MDF粉末噴涂失敗的重要原因。下面會進行更詳細的討論。


　　


　　只有粉末達到一定的溫度時，它才會開始熔化、流動從而形成粉末特有的表面效果。當(dāng)熔融溫度太低時，就會產(chǎn)生一個粗糙的砂紙般的表面結(jié)構(gòu);當(dāng)熔融溫度太高時，顏色就會發(fā)生變化。不論哪種粉末化學(xué)體系，紫外線固化粉末和熱固化粉末都會產(chǎn)生相同的效果。


　　


　　對于熱固化粉末來說，不僅僅要控制好適當(dāng)?shù)娜刍瘻囟�，而且還要控制好固化溫度-時間窗口，這個窗口是特定的粉末的反應(yīng)速度決定的。最近，已有能在4-5分鐘的短時間內(nèi)在130°C到140°C這樣的低溫下就能充分固化的粉末被開發(fā)出來。固化爐中的溫度越低，就需要用越多的時間來充分固化，反之亦然。


　　進行粉末噴涂時，最關(guān)鍵的部分就是找出粉末充分固化的時間點。只有充分固化的粉末才能在耐化學(xué)性、耐劃傷性、耐磨性、柔韌性以及更多的特性方面得到最佳的表現(xiàn)。你無法通過肉眼觀察出紫外線固化粉末和熱固化粉末是否已經(jīng)充分固化。當(dāng)我們看到外觀很漂亮，你可能認(rèn)為粉末已經(jīng)得到了充分固化。然后進行破壞性測試時發(fā)現(xiàn)它不合格的質(zhì)量。因此，在每一家粉末涂料公司都必須建立一個嚴(yán)格的過程和質(zhì)量控制，以此來確保粉末自身要求的固化參數(shù)在嚴(yán)格的范圍內(nèi)受到控制。這就包括監(jiān)視和調(diào)整熔化和固化爐的烘烤溫度，如果是紫外線固化爐則在紫外線區(qū)調(diào)整紫外線的強度和劑量。


　　


　　盡管這些看上去應(yīng)是任何一家粉末噴涂廠家進行粉末噴涂的標(biāo)準(zhǔn)程序，令人驚訝的是大多數(shù)MDF粉末噴涂公司不知道在烘爐內(nèi)究竟發(fā)生著什么事情，也沒有測量過精確的溫度分布和紫外線分布。如果涂料生產(chǎn)線能夠確保粉末得到它熔化和充分固化所需的條件，那么最終客戶將會得到一個優(yōu)質(zhì)的表面。


　　


　　噴涂線。粉末噴涂線技術(shù)已被證實是獲得高質(zhì)量MDF粉末噴涂最重要的因素。遺憾的是，對于那些小型的金屬表面粉末噴涂公司來說，若想通過舊的金屬粉末噴涂生產(chǎn)線來獲得高品質(zhì)的MDF粉末噴涂是不可能的。


　　


　　噴涂生產(chǎn)線中最重要的部分就是烘烤爐技術(shù)，烘烤爐是涂料熔化的地方。若是熱固化粉末則也是化學(xué)固化的地方。要記住的是MDF的熱導(dǎo)率很低。因此，烘爐的設(shè)計需要使得其溫度能夠平均地分配;否則，熱度不會像鋁一樣分布在整個基材表面。然而，在MDF上加熱，必須確保表面溫度的均勻分布

　　由于MDF的熱導(dǎo)率低，我們正好利用這個優(yōu)勢。就如之前討論的那樣，粉末需要在一個適當(dāng)?shù)臏囟认氯刍�和固化。這個溫度往往比MDF所能承受的要高。然而，當(dāng)粉末被紅外線加熱時，粉末和板的表面迅速達到可以融化和固化的溫度。由于板的熱傳導(dǎo)慢，板中心的溫度仍然比較低，比在整個粉末熔化和固化完成過程中的溫度要低得多。因此，在MDF板上的熱應(yīng)力被最小化了，以致不會受到損傷。


　　


　　我們可以看出前面介紹的兩種烘爐熔融固化即熱固化和紫外線固化，目前都不適合于MDF粉末噴涂。因為傳統(tǒng)的熱固化對整個粉末和MDF加熱，由于MDF的低熱導(dǎo)率，要達到150-160度需要比較長的時間。結(jié)果粉末還沒有完全固化，MDF已受到損傷。另一個是紫外線固化，至今為止要想達到紫外線強度和劑量的均勻分布非常困難，同時不同顏色，不同噴粉厚度固化程度都不同。因而紫外線固化目前還沒有成功用于MDF粉末噴涂的例子。但紫外線可以用于MDF粉末噴涂后的透明粉照光層的固化(這里不做具體描述)。


　　


　　目前能成功用于MDF粉末噴涂的熔融固化是紅外線烘烤爐。面臨的挑戰(zhàn)就是提供能夠在MDF表面(包括邊緣)均勻照射的紅外線。可慶幸的是，現(xiàn)代紅外線烘爐在均勻照射方面已有很高的水平。圖6是一張溫度分布圖，顯示了通過溫度傳感器在紅外線烘爐里測量到的MDF的頂部、中間和底部的表面溫度。在MDF表面分布的溫度發(fā)生著非常小的變化，溫度變化范圍小于15°F。www.yqlibs.cn

一個設(shè)計良好的紅外線固化爐顯示了MDF底材的頂部到底部低于15°F的溫度變化

　　為了獲得很好的的粉末噴涂，在開始粉末噴涂之前必須對烘爐內(nèi)溫度分布進行測量。測量和監(jiān)測不僅僅要在一個表面位置進行，而且要在MDF表面四周進行，包括它的邊緣。烘爐的溫度應(yīng)該進行調(diào)整，避免其不同位置的溫度差溫度超過限定值，例如，低于15°F。圖7是兩張溫度分布圖a和圖b。圖7a是在一個調(diào)整得很好的紅外線烘爐中進行的;傳感器被固定在MDF表面的各種位置上，包括邊緣。我們能看到在MDF表面溫度的分布十分均勻。圖7b顯示了在適當(dāng)調(diào)整之前，在烘爐內(nèi)類似的測量。

　　烘箱溫度曲線，包含了在MDF四個邊緣上的測量


　　


　　溫度分布范圍小，控制良好的烘箱。


　　


　　溫度分布范圍太大，控制不佳的烘箱


　　


　　很顯然，圖7b中溫度分布圖證明了，在MDF表面使用烘爐溫度設(shè)置變化大于75°F時，無法得到性能均勻的粉末噴涂。在一些情況下，由于烘爐的技術(shù)缺陷，甚至連溫度的均勻分布都不能實現(xiàn)。在其他情況下，一個設(shè)計完好的烘爐在不適合的溫度設(shè)置下運作。這些情況都會導(dǎo)致生產(chǎn)出不宜采用的粉末噴涂，在許多情況下會導(dǎo)致MDF粉末噴涂的失敗。


　　


　　在給定基材尺寸(包括邊緣)上，熔融—固化烘爐的最大溫度變化需要在作出任何決定之前與生產(chǎn)制造商進行很好的討論以及嚴(yán)格規(guī)定。烘爐一旦安裝好，生產(chǎn)線設(shè)置必須通過在生產(chǎn)過程在的溫度分布測量和連續(xù)的溫度分布監(jiān)測來進行優(yōu)化。這將確保粉末噴涂的質(zhì)量符合規(guī)格。


　　


　　質(zhì)量認(rèn)證:.MDF粉末噴涂需要怎樣的質(zhì)量水平最終是客戶決定的�？蛻舻母鞣N各樣的要求對于MDF粉末噴涂來說是很重要的。用于生產(chǎn)電視柜、顯示器、浴室家具或者櫥柜門的MDF涂層是有很大不同的。在決定使用何種粉末、使用何種質(zhì)量的MDF以及進行噴涂線設(shè)計前，必須先弄清客戶的質(zhì)量要求。


　　


　　當(dāng)要求達到高質(zhì)量的MDF粉末噴涂時，我們要使用最具有活性的高性能的粉末，選用質(zhì)量非常好的MDF和固化條件最齊全的情況下，才能完成這項工作。在這種情況下不能接受任何妥協(xié)，如果粉末噴涂公司嚴(yán)格遵守這些原則的話，MDF粉末噴涂就會很成功。


　　


　　在有些情況下，涂料的性能和MDF邊緣的質(zhì)量并沒有生產(chǎn)率和成本重要。在這些情況下，低反應(yīng)率的粉末、低質(zhì)量的MDF和固化條件不齊全的噴涂生產(chǎn)線可能依舊能生產(chǎn)出可以接受的粉末噴涂產(chǎn)品。


　　


　　顯然，客戶的產(chǎn)品規(guī)格可能決定著粉末噴涂的成功與否。所以，在作出任何將MDF粉末噴涂推向商業(yè)的決定之前，盡可能詳細地討論相關(guān)方面所需的質(zhì)量水平，是十分重要的。


　　


　　質(zhì)量保證對MDF粉末噴涂起著至關(guān)重要的作用。MDF粉末噴涂最困難的問題是保證噴涂好的MDF的邊緣不開裂。但我們不能從剛噴涂好的MDF看上去就能判定它不會開裂或過一段時間會開裂。老虎粉末涂料公司經(jīng)過十幾年的研究開發(fā)，總結(jié)出一整套質(zhì)量認(rèn)證體系。通過對MDF本身的質(zhì)量控制、對噴涂線的設(shè)計要求、對紅外烘烤爐的設(shè)計要求、對粉末涂料本身的性能要求，以及對整個噴涂線的評估，同時對噴涂好的MDF做測試評估，然后給出整個體系的認(rèn)證。老虎粉末涂料已在歐洲和幾家噴涂公司合作成功進行MDF粉末噴涂的商業(yè)化運作。在MDF粉末噴涂這個具有廣闊前景的市場上，希望在中國有一個高起點，大家一起合作包括MDF制造廠家、噴涂設(shè)備供應(yīng)商、紅外爐供應(yīng)商、粉末涂料生產(chǎn)公司，使MDF粉末噴涂的質(zhì)量達到并穩(wěn)定在一個較高的水平。