木板靜電噴涂粉末涂料的工藝流程

　　隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，消費者對木質(zhì)家居產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和環(huán)保性能提出了更高的要求。因此，粉末涂料靜電噴涂技術(shù)開始引起大型家居企業(yè)的關(guān)注，一些行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)已經(jīng)開始嘗試應(yīng)用這項技術(shù)。

　　粉末涂料靜電噴涂技術(shù)對于基材均勻性、導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性等方面要求較高，在木質(zhì)家居產(chǎn)品領(lǐng)域，只有以人造板為基材并且通過合理預(yù)處理的部件，才能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、低返工率的粉末涂料靜電噴涂。系統(tǒng)梳理粉末涂料靜電噴涂技術(shù)的主要特征以及對人造板基材的性能要求等，為這項技術(shù)在木質(zhì)家居產(chǎn)品領(lǐng)域的進一步推廣應(yīng)用提出建議，以期為業(yè)內(nèi)相關(guān)人員提供參考。

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　　粉末涂料靜電噴涂工藝流程

　　木質(zhì)家居產(chǎn)品粉末涂料靜電噴涂的工藝流程，如圖1所示。木質(zhì)家居產(chǎn)品粉末涂料靜電噴涂的部件，多以板類部件為主，主要分為平板件和造型件兩大類。其中，造型件的造型多在板件側(cè)邊出現(xiàn)，即在板件側(cè)邊通過銑型加工制作拉手結(jié)構(gòu)等造型。根據(jù)粉末涂料靜電噴涂各工藝環(huán)節(jié)，可將其分為3段，如圖2所示，包括板件機加工、板件預(yù)處理和板件噴涂環(huán)節(jié)。

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　　1.1 板件機加工

　　板件機加工包括開料、銑型、打磨等工序。目前，開料、銑型、平面打磨均由自動化設(shè)備完成，而造型部位的打磨則以人工打磨為主。

　　1.2 板件預(yù)處理

　　板件預(yù)處理常用的方法是利用紫外光固化底漆或水性底漆對板件表面進行涂飾，主要目的是將板件表面進行封閉，防止板件在后續(xù)涂層固化過程中受熱開裂，同時提高最終產(chǎn)品的表面質(zhì)量。

　　1.3 板件噴涂

　　1)板件預(yù)熱

　　板件在經(jīng)過預(yù)熱爐預(yù)熱，表面溫度可升至90℃左右。通過加熱板件，促進板件內(nèi)水分向表面遷移，提升板件表面的導(dǎo)電性能，最終提高板件的上粉率。

　　2)板件靜電噴涂

　　靜電噴槍頭部裝有金屬環(huán)或極針作為電極，接通由高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生的負高壓后在附近產(chǎn)生大量負電荷。粉末在壓縮空氣作用下，經(jīng)過輸粉管進入靜電噴槍，在經(jīng)過噴槍頭部電極的時候帶上負電荷，工件通過金屬掛鉤接地，工件與靜電噴槍之間形成靜電場。帶負電荷的粉末涂料在電場力與氣流的共同作用下，粉末吸附于工件表面，粉末涂料靜電噴涂過程如圖3所示。

　　在板件靜電噴涂過程中，粉末粒徑、噴涂距離、供粉氣壓、靜電電壓等因素都會對噴涂質(zhì)量產(chǎn)生影響。研究人員基于粉末涂料粒徑分布特性，歸納總結(jié)出影響靜電噴涂一次上粉率和死角上粉率的主要因素，并探討了高上粉率應(yīng)具備的粉末涂料粒徑分布特性;采用正交試驗方法，分析得出了纖維板粉末涂料靜電噴涂最佳工藝參數(shù)為噴涂距離150mm、供粉氣壓0.05MPa，靜電電壓60kV。

　　3)板件涂層固化

　　中波紅外輻射波長最適合粉末涂料的吸收加熱，因此目前最常用的涂層固化方式為中波紅外輻射加熱。

　　針對板件涂層固化，研究人員介紹了一種紅外線催化技術(shù)配合低溫?zé)崽幚泶偈狗勰┩苛显诶w維板表面快速、有效地結(jié)合固化方法，并指出這種方法的涂飾效果接近于金屬材料的粉末涂飾效果。研究人員提出了粉末涂裝紅外輻射波長與能量匹配技術(shù)，并將其應(yīng)用于人造板粉末涂料靜電噴涂涂層固化中。

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　　靜電噴涂用粉末涂料

　　粉末主要分為熱塑性粉末涂料和熱固性粉末涂料兩大類。人造板靜電噴涂主要用的涂料主要為熱固性粉末涂料。熱固性粉末涂料主要以聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂等熱固性樹脂及相關(guān)固化劑為主要成膜物質(zhì)，在一定溫度下溶融流平后，在固化劑作用下，熱固性樹脂與固化劑反應(yīng)交聯(lián)固化并形成涂層。

　　在粉末涂料制備工藝方面，低溫快速固化粉末涂料一直是主要的研究方向。目前，人造板靜電噴涂用粉末涂料的固化溫度為120～150℃，固化時間為3～4min。

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　　粉末涂料靜電噴涂對人造板的要求

　　目前，木板靜電噴涂應(yīng)用最多的中密度纖維板和刨花板。對于纖維板而言有一些特別的要求如下：

　　1)纖維板密度宜控制在0.72-0.83g/cm3，在厚度方向上的密度盡可能一致。

　　2)纖維板含水率宜控制在4.5%～7.5%。

　　3)纖維板應(yīng)具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，要求纖維板板件在粉末涂料靜電噴涂前的預(yù)熱以及涂料固化過程中，其側(cè)邊無裂紋、開裂現(xiàn)象。

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　　粉末涂料靜電噴涂技術(shù)

　　在木質(zhì)家居噴涂中的優(yōu)勢

　　4.1 主要優(yōu)勢

　　粉末涂料靜電噴涂技術(shù)的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在生產(chǎn)過程環(huán)保、產(chǎn)品環(huán)保且漆膜性能優(yōu)良、生產(chǎn)效率高3個方面，具體如下：

　　1)生產(chǎn)過程環(huán)保。

　　粉末涂料揮發(fā)性有機化合物(VOC)含量低于5g/L，在涂裝過程中多余粉末涂料可由回收系統(tǒng)收集再利用，利用率達90%左右，滿足生產(chǎn)過程環(huán)保性能的要求。

　　2) 產(chǎn)品環(huán)保且漆膜性能優(yōu)良。

　　噴涂后產(chǎn)品無溶劑揮發(fā)，無刺激性氣味;與傳統(tǒng)油漆飾面相比，粉末靜電噴涂后的膜在硬度、耐磨性、耐濕熱、耐干熱等方面具有明顯的優(yōu)勢;產(chǎn)品表面膜外觀質(zhì)量好，適合現(xiàn)代簡約風(fēng)格木質(zhì)家居產(chǎn)品的表面涂飾。

　　3) 生產(chǎn)效率高。

　　與傳統(tǒng)油漆飾面相比，粉末靜電噴涂對工件形狀限制小，自動化程度高，生產(chǎn)效率高。

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　　粉末涂料靜電噴涂技術(shù)

　　在木質(zhì)家居中的應(yīng)用建議

　　1)粉末靜電噴涂專用纖維板，對板材含水率、密度及其均勻性、熱穩(wěn)定性要進行嚴格控制;

　　2)板件預(yù)處理工藝技術(shù)，降低板件預(yù)處理工序中VOC釋放量，提高板件預(yù)處理工序生產(chǎn)效率。

　　3)優(yōu)化樹脂、固化劑等涂料配方，進一步降低涂料固化溫度或固化時間，從而減少纖維板過度受熱導(dǎo)致的邊部開裂現(xiàn)象。

　　4)研發(fā)適用于木質(zhì)家居產(chǎn)品生產(chǎn)的粉末涂料靜電噴涂專用生產(chǎn)線。木質(zhì)家居產(chǎn)品具有大規(guī)模、個性化定制的特點，板件尺寸差異大，為充分發(fā)揮自動化生產(chǎn)線效能，建議粉末涂料靜電噴涂生產(chǎn)線設(shè)置多種噴涂單元，不同尺寸規(guī)格的板件可自動流轉(zhuǎn)到對應(yīng)的噴涂單元進行噴涂;針對需要返工的板件，建議配置單獨的噴涂單元，以保證生產(chǎn)過程的有序可控。

　　5)創(chuàng)制粉末涂料靜電噴涂板件全流程信息追蹤系統(tǒng)。

　　6)創(chuàng)制粉末涂料靜電噴涂生產(chǎn)線運行參數(shù)及板件質(zhì)量在線檢測可視化平臺，一方面可以實現(xiàn)粉末涂料靜電噴涂生產(chǎn)線以及板件質(zhì)量的實時監(jiān)控，另一方面也可通過生產(chǎn)線運行參數(shù)與板件質(zhì)量歷史數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)實現(xiàn)粉末涂料靜電噴涂工藝的優(yōu)化。

　　7)針對木質(zhì)家居產(chǎn)品粉末涂料靜電噴涂技術(shù)，研制生產(chǎn)過程全流程管控規(guī)范與實施細則，指導(dǎo)家居企業(yè)進行科學(xué)有效管理。

　　8)通過技術(shù)攻關(guān)，進一步擴大粉末涂料靜電噴涂技術(shù)適用的木質(zhì)材料范圍，力爭在刨花板、膠合板等木質(zhì)材料上實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

　　9)在家居產(chǎn)業(yè)園區(qū)，廣泛建設(shè)粉末涂料靜電噴涂專用工廠，幫助中小型企業(yè)推出粉末涂料噴涂家居產(chǎn)品，進一步擴大粉末涂料噴涂家居產(chǎn)品的市場份額。

　　在國家大力推動清潔生產(chǎn)和綠色轉(zhuǎn)型的政策引導(dǎo)下，粉末涂料靜電噴涂技術(shù)因其市場、環(huán)保和經(jīng)濟效益等方面的優(yōu)勢，在木質(zhì)家居產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用已逐漸形成規(guī)模。本文從人造板基材管理、低溫快速固化粉末涂料制備、粉末涂料靜電噴涂工藝優(yōu)化、生產(chǎn)線優(yōu)化配置與信息化等方面提出了推動粉末涂料靜電噴涂技術(shù)在家居行業(yè)廣泛應(yīng)用的具體建議，希望能對行業(yè)從業(yè)人員有所啟發(fā)。