1、,木材粉末静电喷涂工艺,天然和人造木材种类繁多，以人造木材为例，就有MDF（中密度纤维板）、HDF（高密度纤维板）、LDF（低密度纤维板）以及复合挤出木材等。其中MDF纤维板的应用最为广泛。中密度纤维板（MDF）是由木纤维板与树脂黏合剂组成的。例如用脲醛树脂在有水存在下通过热压制成板状的结构材料。这类木材制品不仅综合性能优良，其组成的均匀性比天然实木要好得多，更适合采用粉末静电喷涂工艺涂装。国外木材粉末静电涂装的主要对象是MDF纤维板加工制作的木制品。 MDF纤维版具有的突出优点，使它在世界上迅速获得推广应用。其最大应用领域是家具业和建筑业用作顶棚墙板和地板等。,MDF纤维板的传统工艺,MDF
2、纤维板的传统涂装方法有： 液体涂料涂装、贴膜 液体涂料涂装 优点：涂膜外观华丽缺点：需要经过多次涂装，造成劳动力、工时、维护费用和能源消耗的增加，施工周期长，就要求工作产所有更多大的空间。多次施工造成溶剂的浪费，这不仅增加了成本，还污染了环境。 PVC热塑性薄膜粘贴MDF纤维板 优点：得到高质量的覆膜缺点：a.这种材料价格昂贵，利用率只有50%；b.贴膜工艺比较复杂，施工需要胶黏剂和真空贴膜工艺设备； c.胶黏剂挥发的溶剂污染环境严重；d.贴膜工艺只是以用于大批量平面型MDF纤维板制品的装饰， 对于三维制品就难以施工了。,上述两种施工方法得到的MDF纤维板制品不仅成本高，施工过程中将造成环境污
3、染，产品在使用过程中也存在严重的环保问题。木纤维和胶黏剂含有醛类有害物质，他们需要很长时间才能挥发干净。因此这类木制品在家具和办公室中使用，将成为长期毒害环境、损害人体健康的污染源。,粉末涂装的特点,MDF纤维板采用静电喷涂粉末涂料是当前国际上研究的前沿涂装技术。该工艺技术与传统的液体涂装和贴膜工艺相比，具有以下特点：a. 一次涂装可获得所需要的涂膜厚度（50100m）；b. 粉末涂料涂装的木制品是名副其实的绿色环保产品，因为涂膜可将有害挥发物全部封闭在制品内部。c. 涂膜具有优异的耐磨性耐擦洗性和耐化学品等性能；d. 产品在使用中，环境中的水汽不易穿透涂膜进入木制品内部，减少产品出现开裂、翘
4、曲、变形等弊病；e. 施工效率高，占用生产场地少，能耗低，生产成本 低，生产过程不污染环境。,当前MDF纤维板一般采用粉末静电喷涂工艺。高压静电喷涂或带摩擦喷涂都适用于木制品的静电喷涂。其静电涂装原理与金属粉末静电涂装原理是相同的。由于天然木材和人造木材都是不导电的非金属材料，木材表面的平整度和致密度都比金属材料差很多，所以木材静电涂装粉末涂料的工艺还是有独到之处的。,应用原理,木材静电涂装粉末涂料有以下几个特点： a.木材基体表面有时需要填充封闭剂，表面需要平整处理； b.木材基体表面需要经过特殊的处理才能获得良好的导电性，使之能与金属材料一样，能快速吸附带电粉末。 c.木材表面的粉末涂层必
5、须在较低的温度下熔融流平固化。,工艺流程,（1）基材不封闭孔隙的工艺（称为一次涂装）流程静电喷涂UV粉末IR热风熔平UV固化成品 （红外辐射） MDF纤维板砂磨清理预热静电喷涂低温固化粉末IR热风熔平固化 成品, ,MDF纤维板经砂磨后提高了表面的平整度。清理工序是通过真空吸尘将积聚于表面的粉尘清理干净。预热工序的作用其一是除去木材所含的多余水分，使其含水量控制在4%8%范围内。另一个作用是让受热木材内部的水分表面迁移，以增强木材表面的静电吸粉能力。,（2）基材封闭孔隙的工艺（称为二次涂装）流程,UV底漆UV固化砂磨喷、刷导电剂干燥静电喷涂UV粉末IR热风熔平UV固化成品MDF纤维板砂磨PU底
6、漆干燥固化砂磨喷、刷导电剂干燥 静电喷涂低温固化粉末IR+热风熔平固化成品导电底漆干燥固化砂磨静电喷涂低温固化粉IR+热风熔平固化成品,封闭孔隙, 封闭用底漆 上述工艺流程中基材封闭孔隙的方法有3种，其中UV底漆有液体涂料和粉末涂料两种，它们的封闭效果较好，固化速度快，适合连续式批量生产，但价格较贵。PU（聚氨酯）底漆是液体涂料，在室温下干燥16h后固化，在80下干燥后固化。 导电底漆与导电剂 导电底漆是液体涂料，它既可以达到封闭基材孔隙的目的，又可起到改善基材表面导电性能的作用。,MDF纤维板涂装UV或PU底漆后，其表面静电吸附粉末的能力明显下降。采用预热措施也无法使木材内部水分到达漆膜表面
7、。对此采用导电剂可方便快捷地改善基材表面漆膜的导电性能。导电剂有溶剂型和水性两类。一般水性导电剂的优点比较突出，使用方便，属于环保型产品。对于涂有底漆的MDF纤维板和塑料制品，刷喷水性导电剂，经晾干或用空气吹干即可使其获得良好的导电性。静电喷涂时表面吸粉速度很快。1kg导电剂可处理1020m2制品表面。它不仅使用成本低、不污染环境、不燃无毒，属于安全可靠的绿色环保产，而且可以使MDF纤维板在室温下实现连续批量的流水线生产。,施工工艺,（1）工艺特点UV粉末涂装工艺与低温固化粉末涂装工艺都可以应用于MDF纤维板的粉末涂装。但二者相比，UV粉末涂装工艺所需的成膜温度更低，固化时间更短，能量消耗更少
8、，因而更适用与光学材料热敏电阻（木材或塑料）上使用，涂料利用率大于95%，产量高，减少劳动力和维护成本，设备占用场地远少于传统的加热拱道，其最大特点使涂膜外观质量和物化性能特别高，不足之处是设备投资大，涂料价格昂贵，不适用于形状复杂的三维产品涂装。,（2）涂装工艺砂磨 木制品表面粗糙，还存在许多细微凹坑孔隙。粉末涂料在熔融流平过程中会渗入填充这些孔隙。只有当那个这些孔隙缺陷都被填充满后，涂料才能在表面流平形成连续的涂膜。所以砂磨是一道很重要的工序。要求尽量磨去表面凸出的木纤维，提高表面平整度和减少孔隙的体积容量，砂磨工序中分为粗磨砂（选用100150目砂布）和细砂磨（选用180200目砂布）。
9、,封闭孔隙MDF纤维板表面和内部到处存在着毛细孔隙，因而有良好的吸水特性。这个特性使MDF纤维板获得一定的导电性能，使其可以类同于金属那样进行静电喷涂粉末涂装。但是材质中含有的水分以及木纤维和胶黏剂含有的挥发物，在受热状态下都会以气态形式蒸发逸出板材表面，造成涂膜流平固化过程中出现针孔、气泡、开裂等弊病。对于涂膜平整度要求高、板材表面孔隙率高或者挥发物含量较多的MDF纤维板，一般需要采用表面封闭孔隙（称为封底）的工艺处理。处理方法可以刮涂导电腻子或涂导电底漆。也可采用传统的刮涂腻子及涂底漆的方法干燥后砂磨，就可得到平整致密没有孔隙的涂膜表面。,静电喷涂 木材 a.表面电阻：105109，将其接
10、地后能易吸附带电粉末；b.含水量：4%8%4% 木材导电能力下降，静电吸粉能力减弱。达7%,室温下已有较好吸粉能力。随含水量增加，漆膜加热时水分挥发量过大，易造成 涂膜产生针孔气泡和开裂。木材含水量最好不大于10%。c.预热90125,510min，对木制品采取预热措施，是木材内 部的水分向表面聚集，提高制品表面的静电吸粉能力。d.静电喷涂电压：3050kV，电压过高，容易发生反离子流，造成涂膜外观弊病。,熔融流平UV粉末的融化过程决定了产品的最终质量 ,因人造板的导热性很差，要使融化过程快速、均匀，将该过程分两段进行：第一阶段用强的红外辐射和弱的对流加热，第二阶段用较弱的红外辐射和较强的对流
11、加热。在这两个阶段加热气体的温度保持恒定，对流加热对红外加热起辅助作用，工件较厚的部位得到快速加热。另外对流气体的温度保持在100 ，可将由于红外辐射温度超过100 的部位 （如接近辐射源的平面或较薄部位）冷却到100 ，从而,加强和加快了融化过程。红外线加热使粉末融化和流动，形成光滑的膜，最后用紫外光使涂层固化。UV灯要与粉末的原料、结构相匹配，UV灯均匀分布，使每个工件均匀固化，整个融化和固化的时间仅3min，然后用冷却气体冷却到 35，完成喷涂固化的全过程。木材属于热敏性涂料，其涂膜熔融流平和固化的温度越低越好。UV粉末涂料在流平阶段所需要的时间长短是决定涂装生产率的关键因素，下图所示的
12、三条曲线开始都有一个温度高峰值，升温时间很短。温度达到峰值后必须快速下滑至工艺要求值(90120)并保持恒温粉末充分流平，获得良好的表面外观质量，同时避免了高温对基材的伤害。,上图温度曲线中的温度峰值对低温热固化粉末涂料的流平质量也是很重要的，由于低温热固化粉末的流平和固化过程是重叠的，当粉末受热开始熔融流平时，粉末分子也开始发生局部交联反应。这会使粉末熔融后的黏度升高，不利于流平。流平时间越长，涂膜外观质量越好。传统热风加工工艺一直存在的困难就是提高热风温度，改善涂膜外观质量，但会损伤基材，降低热风温度，涂膜外观质量变差。,几种粉末涂料固化条件的比较,涂装施工设备,(1)前处理设备砂光机 木
13、制品表面在涂装涂料前后都需要磨砂到一定的平整度。通过选用的宽带磨光机可对厚度2100mm、宽度401300mm的砂光板进行快速砂磨。砂光机分双砂架和三砂架两种规格。双砂架的第一组砂带速度为19.5ms，细度为100目。第二组砂带速度为12细度达150目。第三组砂带为12ms，细度达180目。,底漆填补机 该机可对管状纤维很粗的木材或三夹板表面进行填补底漆，能将凹进去的毛孔填平或将凸出处多余的漆料刮走回收利用，替代了手工填补，提高了生产率，降低了返工率。,涂布机 对于表面粗糙度和孔隙缺陷不严重的板材（如MDF纤维板），可采用黏度低的底漆封闭基材。一般采用涂布机涂装较为合适。平板木制品采用淋幕或滚
14、涂代替传统的喷涂工艺有很多优点。其中提高生产率和节约漆料是最明显的。,UV底漆采用辊涂机较为合适。辊涂机按UV涂布轮的数量分为双辊和三辊两种规格。精密型三辊涂布机专用于地板、百叶窗、家具、台面板等平板制品的表面涂装。涂膜平整光滑，可同淋涂效果媲美，但其涂膜厚度可降低至1020m，漆用量约1224gm2，而淋涂用量达50100gm2。,（2）静电喷涂设备用于金属制品的粉末静电喷涂设备完全适用于MDF纤维板的粉末静电喷涂，不论是高压静电喷涂设备，还是摩擦静电喷涂设备，都可以对MDF纤维板实施粉末静电涂装。高压静电喷涂时，电压不宜过高，一般在3050kV即可。喷出的粉雾浓度不能太低，否则会影响上粉率
15、。对于不封闭的基材，需要在静电喷涂前加预热设备，一般采用热风加热方式。不用导电底漆封闭基材的孔隙，在静电喷涂前应加一段喷涂导电液及其干燥的前处理设备。导电液的喷涂可选用普通的液体喷枪和喷淋头。干燥装置可按需要采用冷风或热风干燥方式。,(3)熔平固化设备熔平固化设备对于木材粉末涂装而言，是否取得理想涂膜质量的至关重要设备。工艺上要求低温快速固化，这个设备提出了更高的要求。对于低温热固化粉末涂料，其熔平和固化可以同时在相同的加热设备中完成。对于UV固化粉末涂料，由于其熔平和固化是两个不相重叠的独立过程，因此分别选用对他们最为有利的加热方式和设备是比较适当的。,红外辐射（IR）与对流热风结合的设备
16、IR+热风的拱道可以同时满足低温热固化粉末涂料的熔平和固化工艺要求。对于UV光固化粉末涂料而言，只是使UV粉末涂料得到充分的熔融流平，为UV固化做好前期准备。红外辐射加热的原理及特点是，利用热源通过红外线辐射方式，直接将能量传递给被加热物体。它与传导和对流加热有着本质的区别。能量传递不需要中间介质。红外辐射加热粉末涂料的特点是：热效率高升温快可改善涂膜外观质量，固化时间短，可缩短设备长度，减少占地面积，减少投资。但红外辐射不适合形状复杂工件的加热固化。所以采用IR+循环热风来克服其不足之处。,红外线的波长范围：0.751000m近红外线：0.752.5m,辐射体温度20002200,辐射能量高
17、； 中红外线：2.54m，辐射体温度800900；远红外线: 4m 辐射体温度400600，辐射能量低。 粉末涂料大多采用中波红外辐射器加热。,粉末涂料在受到红外辐射时，分子将产生共振，吸收部分辐射能量。这部分将促使分子（原子）加速震动摩擦，使涂膜快速升温。,涂膜吸收红外辐射的示意图,红外辐射器结构形式有： a.陶瓷式板式辐射器 b.带铝制反射罩的光状辐射器 c.带镀金反射膜的石英石辐射器,红外辐射器的辐射效率,热风辐射式拱道的结构为：拱道由室体、中波红外辐射器、通风系统、风机和温控系统组成。一般在拱道进口端设置一段中波红外强辐射区，这样就能使MDF纤维板表面的粉末得到光滑平整的外观质量。而基
18、材温度仍然很低。进入热风加热保温段，工件受到均匀加热，使涂膜固化完全。热风加热段适当配以辐射加热，可以缩短MDF纤维板制品的固化时间。,UV粉末固化设备一般有熔融流平红外段和UV固化段组合而成。它们必须连接成一个整体拱道。如果两端拱道各自具有独立运行输送带的情况下，两段拱道应该用保温段将其连成一个整体拱道。红外段（熔融流平）的加热方式：拱道采用IR红外辐射和对流热风结合的加热方式。第一步：IR强辐射加热使粉末快速熔融。第二步：运用IR加上对流热风是粉末进一步熔融流平。第三步：用对流热风使工件表面的粉末充分流平。,UV固化段：国际上投入运营生产的几条UV粉末生产线都是采用美国福森公司的F600系
19、列UV灯。这种无电极紫外固化灯安装在灯具箱内，灯具箱端部有不锈钢丝网。它将微波反射向灯管，使灯管激发紫外光线。,典型应用实例,(1)UV粉末涂装应用右图是美国典型的MDF纤维板UV粉末涂料涂装生产线。生产线中粉末静电喷涂设备和金属产品的喷涂设备类似。生产线中没有金属产品所需要的除油除锈和化学覆膜等前处理设备，但是在静电喷涂工序前配置了空气除尘和预热拱道。它的功能是清洁底材表面并促使表面分布足量的水膜降低表面电阻，保证MDF板材进行静电喷涂时顺利地吸附带电粉末。,生产线中最具具有特色的是UV固化拱道。为了对用于粉末涂料的UV固化设备结构和各部件功能有个较为清楚地了解，下面结合上海新星静电喷涂设备
20、进行分析介绍。设备由红外段和固化段拱道组成。这两段拱道有各自的输送带。输送带的运行速度都是无级可调的。,流平阶段 拱道采用IR红外辐射和热风结合的加热方式，以较好地满足流平工艺要求。粉末涂料熔融流平过程必须按图所示温度曲线，开始的温度在很短时间内（3040s）快速上升达到温度峰值（160左右），接着快速下滑至工艺要求的温度，并保持恒温。为达到这一工艺要求，拱道前段的中波红外灯按密布方式排列，中间段按散布排列，拱道后段送入对流风。,固化阶段拱道由UV灯电源控制系统高压风机和回收风机等组成。UV灯管中心温度达到6000，使汞挥发成蒸气发射出大量紫外线。但紫外线能量也仅占灯管功率的30%，因而伴随大
21、量热能产生。所以必须用高压风机强制将冷风压入灯罩（灯罩上有若干小孔）内，将热量带走。为了防止微波泄漏伤害人体，配置有微波泄漏保护装置，一旦出现微波泄漏，既能自动切断UV灯电路。所采用的两种典型无极UV灯的输出光谱见下图。H型等主要用于浅色和透明粉末涂料，V型灯适用与深色粉末涂料。,UV粉末涂料要实现快速开环交联，必须接受一定的UV照射剂量。透明粉末涂料需要的照射剂量为7501000mJcm2，有色粉末涂料要求2000mJcm2，因而UV灯的选用和排布必须结合输送链的运行速度来考虑，以确保涂抹剂受到足够的紫外线照射剂量。,（2）低温热固化粉末涂装应用低温热固化粉末涂装生产线的前处理和静电喷涂设备
22、与UV粉末涂装生产线的设备基本相同。其固化拱道采用IR红外辐射+热风的加热方式。拱道进口端也设有红外强辐射区，以外加粉末快速熔融流平。固化区域虽然没有UV固化段大，但拱道除具备对流热风外，一般还备有红外加热器辅助加热，以缩短涂抹的固化时间。IR+对流热风固化拱道比UV固化拱道要长得多。,补充a.直接印刷人造板 产品用于家具上作为橱柜、桌子、书架的隔板、侧板与面板，抽屉的背板、底板等，在建筑装饰装修上,经过印刷的薄板,可实现平面和曲面的造型装饰，并免去了室内涂饰过程，为3mm薄型MDF的应用创造了条件。b.预油漆纸 预油漆纸(又称预涂饰装饰纸箔，国外称合成薄木或Finish foil)是将表面印有珍贵木纹或其他图案的优质装饰纸，经水性树脂浸渍后，再涂布表层涂料等工艺加工制成的一种表面装饰材料，是天然薄木的替代产品。它外表美观，质感逼真，光泽柔和，触觉温暖，易弯曲而富有弹性，具有较好的耐磨性、耐污染性，用于卧室家具、橱柜类家具和建筑装修业室内门、墙板、天花板、装饰线条等表面装饰，有广阔的应用前景。,Thank you!,
