摘要:主要對(duì)中纖板、刨花板采用膩?zhàn)庸瓮糠膺吂に嚕ㄟ^(guò)低溫粉末噴涂及固化得到了高質(zhì)量的邊線涂層,并參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邊部粉末涂層進(jìn)行測(cè)試,分析了低溫粉末靜電噴涂過(guò)程中人造板封邊對(duì)涂層質(zhì)量的影響,確定了膩?zhàn)庸瓮糠膺吂に囅鄬?duì)于水性封邊工藝具有高填充性、易施工、易打磨的優(yōu)點(diǎn)。膩?zhàn)庸瓮糠膺吿幚砉に?,采用傳統(tǒng)的批灰施工方式,可以實(shí)現(xiàn)各種形狀的人造板封邊處理,是一種兼顧填充性及高操作自由度的低成本、高效的人造板粉末噴涂封邊工藝。
關(guān)鍵詞:粉末涂層 低溫粉末噴涂 人造板粉末噴涂封邊工藝
引言
靜電低溫粉末噴涂技術(shù),是利用高壓靜電,將低溫粉末涂料均勻地吸附在基材表面,再通過(guò)循環(huán)熱風(fēng)烘道或中波紅外+循環(huán)熱風(fēng)烘道,實(shí)現(xiàn)粉末熔融固化的環(huán)保噴涂技術(shù)[1]涂料在線coatingol.com??蓱?yīng)用低溫粉末噴涂的基材——密度纖維板及刨花板等人造板是以木材或其他非木材植物為原料,經(jīng)一定機(jī)械加工分離成各種單元材料后,施加或不施加膠粘劑和其他添加劑膠合而成的板材或模壓制品[2],它們?cè)诤穸确较蛏洗嬖诿芏炔町?,一般情況下,基材上、下表面的密度較大,中間部分密度較小[3]。人造板粉末噴涂固化烘烤階段,厚度方向密度差異容易造成板體厚度方向膨脹程度不同,從而導(dǎo)致基材側(cè)邊開(kāi)裂,進(jìn)而嚴(yán)重影響涂層質(zhì)量,這個(gè)問(wèn)題在中纖板粉末噴涂應(yīng)用中最容易出現(xiàn)。此外,人造板粉末噴涂熱固化過(guò)程中,人造板基材內(nèi)部水分、未干透的膠水、添加劑或其他小分子物質(zhì)
有受熱溢出的趨勢(shì),若處理不當(dāng),容易造成粉末涂層出現(xiàn)基材開(kāi)裂、縮孔、針孔及鼓泡等缺陷。此外,為了保證側(cè)邊粉末涂層流平完好,需要保證板材封邊層的打磨性,以實(shí)現(xiàn)粉末基底平整,確保粉末熔融流平??傃灾?,高質(zhì)量的人造板粉末噴涂對(duì)人造板基材性能及封邊材料工藝有較高的要求。
目前人造板粉末噴涂封邊技術(shù)有UV、水性漆、粉末、PUR封邊等。UV封邊技術(shù)受到工藝自由度及工藝可靠性的限制,難以保證板材噴涂一次成品率以及復(fù)雜形狀板件封邊處理,目前逐漸淡出技術(shù)應(yīng)用圈。粉末封閉處理技術(shù),受到成本及操作性的限制,目前應(yīng)用相對(duì)較少。PUR封邊可以實(shí)現(xiàn)中纖板及刨花板的粉末噴涂,但是受到工藝自由度的限制,難以實(shí)現(xiàn)非直邊板件封邊處理。水性漆封閉技術(shù),兼顧了封閉性能及施工高自由度,適用于各種平面形狀工件,
目前在人造板粉末噴涂中應(yīng)用最為廣泛。
本文通過(guò)對(duì)比應(yīng)用目前主流的人造板水性封邊技術(shù),將一種新的粉末封邊技術(shù)方式——膩?zhàn)庸瓮糠膺吋夹g(shù)應(yīng)用到中纖板及刨花板的粉末噴涂前處理中,通過(guò)測(cè)試及分析以確認(rèn)該工藝在中纖板及刨花板靜電粉末噴涂前處理封邊的適用性,為進(jìn)一步豐富人造板靜電粉末噴涂封邊工藝類(lèi)型提供參考。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備
1.1.1 試驗(yàn)材料
人造中纖板(12 mm,含水率7%~8%,密度690 kg/m3)、刨花板(20 mm,含水率9%~10%,600 kg/m3):江西騰臻家具有限公司;環(huán)氧-聚酯低溫固化粉末涂料:理論固化條件為3 min@130 ℃,江蘇銳康新材料有限公司;耐高溫彈性乳液刮涂膩?zhàn)?組成材料:彈性環(huán)氧乳液、滑石粉等):自制;水性單組分粉末封邊漆JW310280:廣東花王涂料有限公司。
1.1.2 試驗(yàn)設(shè)備
靜電噴涂機(jī)整套設(shè)備:深圳市成企鑫科技有限公司;KT-506木材水分儀感應(yīng)式木材水分測(cè)試儀:上???jī)泰電子科技有限公司;DHG-9075A型電熱鼓風(fēng)干燥箱:上海一恒科技有限公司;RS-02A型號(hào)氣紅外試驗(yàn)爐:廣西熱神燃?xì)饪萍加邢薰荆籉LUKE-VT06/CN輕便型紅外熱像儀:福祿克測(cè)試儀器(上海)有限公司。
1.2 試驗(yàn)方法
1.2.1 封邊處理工藝
水性漆封邊,采用涂刷或噴涂的方式將水性漆施加到人造板側(cè)邊;膩?zhàn)庸瓮糠膺?,采用家具制造前處理中廣泛應(yīng)用的批灰施工方式,將含高粉劑填料及高性能的耐高溫膩?zhàn)邮┘拥饺嗽彀鍌?cè)邊。上述封邊技術(shù)應(yīng)用的涂刷、噴涂及批灰施工方式,施工自由度高,適用于各種復(fù)雜的平面形狀。本試驗(yàn)針對(duì)中纖板及刨花板分別采用水性漆封邊技術(shù)及膩?zhàn)庸瓮糠膺吋夹g(shù),具體工藝步驟見(jiàn)表1。
人造板在進(jìn)行封邊處理之前,為去除毛刺,需對(duì)基材邊部采用180目砂紙磨砂,磨砂后采用壓縮空氣進(jìn)行除塵處理。中纖板在初次打磨后,側(cè)邊相對(duì)平整且無(wú)明顯孔隙,刨花板經(jīng)過(guò)打磨后平整度有所提高,但是側(cè)邊孔隙較多。中纖板水性漆一次涂刷12 h后,采用240目砂紙對(duì)邊部側(cè)邊豎起的纖維毛刺進(jìn)行粗打磨,然后進(jìn)行二次水性漆涂刷施工,水性漆封邊層48 h完全干燥后,對(duì)工件側(cè)邊分別采用240目、320目砂紙打磨,為粉末噴涂固化提供平整光滑的
基底表面,使粉末涂料能夠熔融流平。由于刨花板側(cè)邊孔隙數(shù)目較多且尺寸較大,水性漆無(wú)法填充,因此,放棄水性漆封邊技術(shù)在刨花板的應(yīng)用。中纖板膩?zhàn)臃膺吂瓮亢蠓膺厡酉鄬?duì)平整;刨花板經(jīng)過(guò)膩?zhàn)映醮畏膺吂瓮亢笃秸?,但干燥過(guò)程出現(xiàn)凹坑塌陷,為保證封閉層平整性,需要進(jìn)行二次刮涂處理。人造板封邊刮涂(圖1)膩?zhàn)咏?jīng)過(guò)24 h干燥后依次采用180目、240目、320目砂紙打磨。
1.2.2 靜電粉末噴涂及紅外固化
為避免粉末靜電噴涂過(guò)程中,電壓過(guò)高而導(dǎo)致的粉層擊穿[4],本試驗(yàn)設(shè)置靜電電壓為65 kV,采用手工噴涂,控制噴涂距離15~20 cm。將噴涂好的工件,懸掛進(jìn)入紅外燃?xì)鈱?shí)驗(yàn)爐。由于環(huán)氧樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)中參與反應(yīng)的環(huán)氧基團(tuán)一些官能團(tuán)在紅外光譜區(qū)存在有較強(qiáng)的吸收峰[5],且根據(jù)粉末性能與紅外光譜圖數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。根據(jù)紅外輻射溫度與輻射板波長(zhǎng)的關(guān)系,將燃?xì)獯呋瘜?shí)驗(yàn)爐板面溫度設(shè)置為300 ℃。采用紅外熱成像儀跟蹤工件紅外固化過(guò)程(圖2)中溫度變化及采用目視方式觀測(cè)粉末熔融過(guò)程。固化工作過(guò)程中,爐體中間區(qū)域空氣溫度大致為80 ℃,工件通過(guò)吸收熱輻射能量實(shí)現(xiàn)升溫,當(dāng)工件整體溫度升高到130 ℃后,且觀測(cè)到工件表面及側(cè)邊區(qū)域粉末完成熔融,隨即將工件移動(dòng)至爐體外側(cè)冷卻,完成人造板粉末噴涂固化過(guò)程。
1.3 封邊層及涂膜性能測(cè)試
本試驗(yàn)根據(jù)基材處理與涂膜性能的相關(guān)情況,重點(diǎn)對(duì)側(cè)邊涂層進(jìn)行涂層外觀觀測(cè)及工件側(cè)邊溶脹測(cè)試,測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)參考T/CSTM 00456—2021《中密度纖維板(MDF)粉末噴涂技術(shù)規(guī)范》。
2 結(jié)果與討論
2.1 試驗(yàn)結(jié)果
噴涂結(jié)果如表2所示,其中中纖板及刨花板采用膩?zhàn)庸?/p>
涂封邊工藝的結(jié)果如圖3所示。
2.2 結(jié)果分析
2.2.1 不同封邊工藝及封邊材料對(duì)涂膜質(zhì)量的影響
本次測(cè)試中,由于刨花板水性漆封邊,無(wú)法提供平整基底,因此水性漆未能實(shí)現(xiàn)刨花板粉末噴涂。
中纖板水性漆封邊樣,中纖板及刨花板膩?zhàn)庸瓮糠膺厴油繉游匆?jiàn)開(kāi)裂、涂層坍塌及氣孔之類(lèi)缺陷。人造板在粉末固化過(guò)程中,基材板側(cè)邊存在潛在開(kāi)裂及板內(nèi)水汽溢出的趨勢(shì),由于兩種封邊材料具備足夠的力學(xué)性能,抑制了粉末涂層缺陷產(chǎn)生。其中,水性漆及膩?zhàn)邮┘拥交膫?cè)邊時(shí),封邊材料內(nèi)的樹(shù)脂成分會(huì)滲透到基材側(cè)邊面的孔隙中,樹(shù)脂交聯(lián)后形成“漆釘”,將封邊層穩(wěn)穩(wěn)地釘扎在板材側(cè)邊,從而緩解了基材受熱傳遞的變形影響;此外,水性漆及膩?zhàn)臃膺叢牧显诜勰┩繉訜峁袒A段未發(fā)生分解及變形,水性漆及膩?zhàn)有纬煞膺厡泳邆渥銐虻拿荛]性,阻止了板內(nèi)物質(zhì)受熱溢出,保證了涂層的完整性。
中纖板粉末噴涂樣本中,水性漆封邊樣本側(cè)邊涂層的飽滿(mǎn)度要弱于膩?zhàn)臃膺厡訕颖荆@是因?yàn)槟佔(zhàn)又泻罅炕厶盍?,其打磨性?xún)?yōu)于水性漆,在相同打磨工藝下,水性漆封邊層的粗糙度可能更大一些,從而導(dǎo)致水性漆封邊的粉末固化層的飽滿(mǎn)度低。
2.2.2 不同封邊工藝對(duì)MDF粉末涂膜溶脹極限的影響
水溶脹測(cè)試用于預(yù)測(cè)MDF噴涂粉末涂料后,其組建邊緣開(kāi)裂的可能性,也可以用于初步評(píng)估封邊層的性能。溶脹測(cè)試過(guò)程中,裂紋出現(xiàn)的過(guò)程大致是:邊緣孔周邊板材首先吸水膨脹,其中,人造中纖板的密度是影響板材水分?jǐn)U散
的重要因素。隨著水分不斷擴(kuò)散到板材邊緣,板材側(cè)邊涂層逐漸有開(kāi)裂趨勢(shì),由于封邊層的限制,邊緣的膨脹變形受到限制,該過(guò)程中粉末涂層的完整。隨著水溶脹測(cè)試的繼續(xù)開(kāi)展,邊緣板材吸水逐漸增多,封邊層逐漸無(wú)法抵制板材開(kāi)裂,封邊層及粉末涂層拉裂,出現(xiàn)第一條裂紋。
粉末噴涂人造板水溶脹測(cè)試極限與中纖板的密度、封邊層及粉末涂層材料抗裂性能密切相關(guān)。本次參與測(cè)試的中纖板密度為690 kg/m3,人造中纖板水性封邊及膩?zhàn)庸瓮糠膺吶苊洔y(cè)試中首條裂紋出現(xiàn)的時(shí)間接近,分別是58 min及45 min,由此可大致推斷,本次試驗(yàn)中膩?zhàn)庸瓮糠膺厡拥男阅芘c水性漆封邊層性能接近。
3 結(jié)語(yǔ)
(1) 由于水性漆缺乏足夠填充性,無(wú)法滿(mǎn)足類(lèi)似刨花板之類(lèi)疏松且多孔的人造板基材粉末噴涂封邊應(yīng)用。耐高溫膩?zhàn)庸瓮抗に?,具有高填充性、易施工、易打磨及高封閉性的優(yōu)點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)中纖板及刨花板粉末噴涂應(yīng)用。
(2) 人造板粉末噴涂膩?zhàn)庸瓮糠膺吿幚砉に?,采用傳統(tǒng)的批灰施工方式,可以實(shí)現(xiàn)各種形狀的人造板封邊處理,是一種兼顧填充性及高操作自由度的低成本、高效的封邊工藝,為進(jìn)一步豐富人造板低溫粉末噴涂封邊技術(shù)類(lèi)型提供參考。
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來(lái)源:2021/2022中國(guó)粉末涂料與涂裝行業(yè)年會(huì)會(huì)刊
作者:文 / 陳 靈 / 謝羽騏 / 任 華 (江西邁亞科技有限公司)