木材用UV粉末涂料[转贴]

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UV粉末涂装工艺具有许多优点，如：只需较低的成膜温度；较短的固化时间；较少的能量消耗；不含有机挥发物(VOC)或有毒化合物；可在光学材料上使用。如果上述优点都被充分认识的话，那么下述新型树脂及其配制的面漆的性能在UV粉末涂装新工艺的推广使用过程中将起重要作用。

工艺性和经济性

在过去的几年中，UV粉末涂装工艺已从实验室技术转变成一种新型的工业涂装方法。今天，这一涂装工艺在工业上被用来涂装连着热敏部件的预制金属零配件，在家俱业上被用来涂装三维形状中密度板材，还被用于PVC地板的涂装。

这一技术的工艺性有下述几个优点：粉末涂料配方可任意修改；对复杂的形状很容易喷涂成膜；加热和固化过程时间短（空间占用量小）。经济性有以下几个优点：材料利用率大于95%；产量高；低能耗；减少劳动力和维护成本。上述这些优点显示出该技术有极大的发展潜力。最后值得一提的是，UV粉末涂装工艺是一种对环境友好的理想技术，因为粉末涂料配方中不含挥发性成份，并在涂装工艺过程中也不会产生，它完全新增的环保法规的要求。

对新型树脂及其配方的进一步研制开发，将促进UV粉末涂装技术成功用于更多类型的基材。例如，在木材上应用时，涂膜的耐化学性、耐刮伤性、外观多样性是最主要的。此外，采用UV粉末涂装工艺可由木材种类确定粉末熔融、流平温度。

我们制备的新型树脂在木材（包括中密度板、硬木）使用中具有优异性能。本文讨论了几种新配方的用途及性能。

中密度板的传统涂装方法

1999年，欧洲总共卖出中密度板大约680万m3，比1998年增长11%（图1）。用量的增长应归功于它良好的性能。最大的应用领域是家俱业和建筑业，用作顶篷、墙板和地板。

图1 欧洲中密度板的销量 1991～1999年

两种主要的中密度板涂装方法：

1） 液体涂料涂装

2） 覆膜

·纸制层压板(大多数是蜜胺树脂增强改性产品)

·热塑性薄膜(PVC，ABS，聚烯烃)

用上述方法可加工得到多种表面外观和质地的板材。但是它们也有缺点，用UV粉末涂装工艺就能得到解决。

多层液体涂料涂装成本较高

使用液体涂料涂装时，为达到满意的效果，通常要经过多次涂覆，劳力、维护费用、能源消耗和空间占用都较大。另一方面，浪费的挥发溶剂的成本也较高。不久的将来，环保压力将迫使厂家替换传统的溶剂型涂料。

高性能纸质层压板，不适用于三维形状的板材

纸质层压板具有优异的表面性能，如耐磨、耐热及耐化学介质。最新的工艺可快速制备层压平板，但是由于本身缺乏柔韧性，不能用这类层压板来涂覆侧板或者是三维形状的中密板。

热塑性薄膜加工方法，质量高但成本也高

使用热塑性薄膜加工方法可以克服上面的难题。这类覆膜的耐性比纸质层压板稍低，并且较高质量的板材所需成本非常高，还要包括多余的薄膜及胶水使用成本。

UV粉末工艺的加热只需较少的能量和较短的时间

过去的两年内，这种低温固化粉末涂装技术已发展成熟，并投入到市场中。热固化粉末体系和UV粉末体系的涂装工艺很相似，主要区别是加热系统的使用，为了达到足够高的交联程度，热固化粉末的炉温大于130℃，加热时间较长（超过30min，包括板材的预热）。

表1 UV固化树脂的性能


UV粉末涂料加热量较少，加热只需使粉末熔融、流动，而不用固化，加热时间缩短到0.5～2min，并且在90～120℃的低温下就能使粉末熔融流平，UV固化仅需数秒。由于流平和固化分为二个过程，使用新的树脂体系配制的粉末涂料能应用于天然硬木上，如山毛榉。

树脂及配方

表2 配方

本文讨论两种最新研制的树脂。"Uvecoat 3000"（U3000）是一种非晶形树脂，"Uvecoat　9010"（U9010）是一种半结晶树脂，这类树脂的物理特性见表1。由于这类推荐树脂是平均分子量在2000至5000的聚合物，不含导致刺激性或过敏性的有毒成份，表2、表3列出了本文试验配方及其各自的贮存稳定性。

采用传统喷涂工艺施工

这种粉末涂料采用传统的圆盘式或摩擦静电喷枪，可喷涂施工于大多数中密度板上，用后一种喷枪施工，建议在配方中添加摩擦剂。根据不同的施工要求，膜厚可控制在35～100μm之间。

为了改善某些粉末配方的喷涂施工性（特别是含有U9010树脂的配方），通常加入一种二氧化硅助剂。在那些含水量较低的板材上施工时，对板材的预热有助于粉末涂料的喷涂成膜。

采用红外辐射和对流加热的混合加热方式使粉末熔融

为了有效地使粉末熔融，使用了中波红外辐射（IRM），而更佳的流平过程是在红外辐射和对流加热共同作用下完成的。当涂装底板的侧面或三维立体形状时，用对流加热方式可使所有板面得到充分的加热。


图2 用于熔化和流平UV粉末涂料的加热过程

图2（曲线1、2）显示了配方A－E熔融、流平的典型加热过程，曲线上对应的温度是在未涂漆中密度板上测量得到的。

当选用深色配方，如配方D时，为了避免烤焦涂膜表面，红外灯光的强度就应适当减弱，对流加热温度范围定在较低的温度（90～100℃）。

固化线速度为3～6 m/s

上述所有的配方，包括清漆和色漆，都可用普通汞蒸气灯进行固化。在我们的实验中，使用2盏功率为160W/cm的无极灯辐照熔融的涂膜，线速度为3～8m/s。对清漆配方，固化完全需800～1000mJ/cm能量；对色漆配方，固化完全需2000mJcm能量。

应用之一：中密度板的质感涂装

无论是家具业还是建筑业，木结构工件通常都采用质感涂装的板材。选用配方A和D进行涂装可得到两种不同效果。配方D的优点是可以涂装成形板（增加设计的可能性），涂膜外观有更佳的调整性：

1） 粗糙程度可通过粉末配方中不同粒径、不同用量的质感添加剂来决定。

2） 通过不同配方粉末的互相拼混可得到特殊效果，如以不同比例混合配方A和D，可得到一系列的灰色色彩。

大多数的中密度板材表面只要喷涂一道粉末涂料，就能得到很好的外观。当粗糙的板材边缘也要求一道盖住时，所使用的中密度板一定要有足够高的板材密度，并且边缘需打磨。

表3 粉末配方的贮存温度及玻璃化转变温度


UV粉末涂料适合厨具业标准

对于特殊的用途，如在厨具上应用，涂膜的表面性能非常重要。以配方A做耐介质性实验，膜厚90μｍ，结果见表4、表5。

从上述结果可知，以U3000为基础的配方具有优异的耐化学性，只有丙酮能对表面造成损伤（表4）。UV粉末涂料的性能可以达到厨具工业中高压层压板（HPL）工作面标准，包括所需的耐磨性和耐刮伤性（表5）。耐干湿热性足以通过厨具工业非工作表面的标准（表5）。

表4 配方A质感涂层耐化学性（0：无影响；5：严重影响）

表5 UV粉末涂料（配方A）的耐磨、耐刮擦、耐干湿热性能


除了本文所述的白色和黑色配方A、D之外，U3000也可配制成其它颜色，根据需要可以得到许多颜色艳丽的配方。主要用于家具业上的质感涂装（如书橱、电视/音响架、厨具柜、浴室门）和建筑业中的装饰板涂装。

应用之二：高光泽、平滑的涂层

好的流平取决于加热温度和底漆

对特定的家具应用，需要高光、平滑的表面。粉末涂装的平滑程度主要决定于特定温度下涂料的熔融粘度。配方A、B的粘度见图3，可清楚地观察到，半结晶树脂如U9010的添加使用，将极大地影响熔融粘度，影响涂料的流平。调整红外灯的功率，使炉温从100℃升到150℃，配方B的流平程度将越来越好。另一个影响涂膜平滑的因素是MDF板表面的粗糙程度。这一因素以前从未被研究。本文使用UV水性聚氨酯底漆或UV粉末底漆（配方E，膜厚50μｍ）涂在平板或三维形状MDF板上，固化后打磨得到平整的表面，再用配方B喷涂80～100μｍ，熔融并UV固化。


图3：配方A和B的粘度与温度的关系

加热方式和底漆种类对面漆（配方B）光滑程度的影响见表6（5：流平性佳；1：流平性差）。

表6 高光的UV粉末涂料在不同加热方式下和不同底漆的条件下的平滑程度

象以前提到的一样，对于深色配方，达到最佳流平程度的理想加热方式需要避免表面过热。

应用之三：纸质层压中密度板的清漆涂装

另一种有用的应用，是在覆有木纹纸的层压中密度板表面喷涂UV粉末清漆。涂膜较薄，膜厚在30～50μｍ之间，保护性极佳，可替代热塑性薄膜覆膜中密度板。

各种光泽，性能优异

再看配方C，含0－2%的消光剂时可得到高光和半光的涂膜；含3%～6%的消光剂时，得到消光的涂膜。选择加热方式1，最适用于纸张上使用温度的苛刻要求。

应用之四：天然硬木的涂装

在最近几年正在研究UV粉末涂装天然木材的可能性。本文讨论的新型树脂，可以在较低温度下使用。当采用加热方式3，使用配方C可得到消光和半光的表面。底涂膜厚30～40μｍ（可根据需要），打磨后喷涂第二道涂膜，膜厚30～40μｍ，增加表面耐磨性。

这一方法已成功施工于几种硬木上，如山毛榉木、梣木、橡木、胡桃木。

结论4

本文讨论了UV粉末涂装技术的工艺性和经济性优点，它非常适用于木结构底材的涂装。新型树脂及配方的开发成功，将大大改善涂膜的表面性能，增加应用的领域。

使用新型树脂及配方，可以得到：

1） 只需施工一道，就具有优异表面性能的质感涂膜；

2） 高光、平滑的涂膜（涂有底漆的MDF上）；

3） 纸质层压板和天然硬木上的高光、半光或消光涂膜。

开林（江西）制漆

不错,是一种新工艺,值得推广

BQF666

虽然我用不到，还是谢谢

七彩童颜

请问楼主，由于工艺需要，白色UV涂料在固化后是否可以在图层上再做一道普通uv面漆？