文| 周和榮　武漢科技大學材料與冶金學院

 

    中密度纖維板（Medium density fibreboard，簡稱MDF）是以木質纖維或其他植物纖維為原料，施加脲醛樹脂或其他適用的膠粘劑制成密度在0.5-0.88g/cm3 的板材。中密度纖維板結構比天然木材均勻，表面平整，具有優良的抗彎曲、抗沖擊性能，主要用于家具制造、室內裝修、音響殼體、樂器、車船內裝修、建筑等行業。目前中密度纖維板涂裝普遍采取壓膜或噴漆工藝，但這兩種工藝技術都會產生大量揮發性溶劑，且工藝比較復雜，工件形狀限制較多。

 

    中密度纖維板粉末涂裝技術最早出現在英國Stilexo 工業有限公司（中密度纖維板粉末涂裝生產線示意圖見圖1，主要是取代溶劑性油漆，粉末涂料不含有機溶劑，對環境基本沒有揮發性有機物（VOC）排放，這符合歐盟的環保要求被大力推廣和發展， 國際上很多企業都開展了大量的研究工作。我國于2000 年開始跟蹤該技術，認識到粉末涂裝中密度纖維板技術作為一種新興技術符合我國提倡的綠色環保家居概念和產業政策，未來具有較好的應用前景和巨大的市場潛力。但中密度纖維板粉末涂裝技術涉及到中密度纖維板板材性能、粉末涂料、涂裝設備和涂裝工藝等多方面技術要求，橫跨了木材學、粉末涂料、成套設備和光學等多學科和行業，需要多種技術集成，而且要求產品外觀質量高，因此技術難度很大。國內企業如中國林業科學研究院、中國電器科學研究院等單位開展了此方面的嘗試和研究。本文作者曾開展了中密度纖維板粉末涂料和粉末涂裝技術研究，系統了解了中密度纖維板、粉末涂料、涂裝設備和涂裝工藝技術等方面的國際國內情況和進展，并詳細研究了各種因素對粉末涂裝產品質量的影響， 以對中密度纖維板粉末涂裝技術提供一些借鑒。
 

 

圖1　中密度纖維板粉末涂裝生產線示意圖

 

    中密度纖維板

 

    中密度纖維板質量對粉末涂料涂裝技術影響很大。目前我國中密度纖維板原料主要是桉木和松木，產品種類和規格很多，產品質量差距較大。影響中密度纖維板粉末噴涂性能的參數主要有含水率、密度、內結合強度、靜曲強度、彈性模量和握螺釘力等， 其中直接影響粉末涂料噴涂的板材性能參數是含水率、密度和內結合強度，而間接影響噴涂的板材參數是靜曲強度、彈性模量和甲醛含量。粉末涂料噴涂中密度纖維板需要板材有一定的含水量， 但板材含水量太高容易出現開裂、翹曲、起泡等現象，含水量太低板材容易出現上粉量減少、不易上粉等現象。中密度纖維板密度和內結合強度直接影響板材的噴涂效果和長期使用性能。靜曲強度、彈性模量和握螺釘力主要影響中密度纖維板的質量和使用領域。甲醛含量在國家標準（GB/T 11718-2009 中密度纖維板） 中有明確規定，一般要求達到E1 標準規定以上。中密度纖維板在不同國家有不同的技術標準，我國中密度纖維板執行國標GB/ T11718-2009，國外中密度纖維板標準主要有歐洲標準和美國標準，標準差別主要在板材類型、原料來源不同導致參數差異。

 

    粉末涂料

 

    中密度纖維板粉末涂料噴涂需要的粉末涂料主要有低溫固化粉末涂料和紫外光固化粉末涂料兩種類型。其中低溫固化粉末涂料目前主要有聚酯粉末涂料、環氧粉末涂料和環氧聚酯粉末涂料系列，紫外光固化粉末涂料樹脂主要有環氧樹脂和丙烯酸樹脂等。中密度纖維板粉末涂料涂裝對涂料性能有明確的技術要求，針對低溫固化型和紫外光固化型粉末涂料分別有不同的技術要求和產品技術指標，但一般要求涂料粒度、黏度、外觀、固化溫度和時間以及柔韌性等。目前國內能生產符合中密度纖維板涂裝技術要求的粉末涂料企業很有限。

 

    涂裝設備

 

    涂裝設備是實現中密度纖維板粉末涂料涂裝技術的關鍵，主要與涂裝工藝技術密切相關，依據涂裝工藝技術確定涂裝設備生產線。目前中密度纖維板粉末涂料涂裝生產線主要包括前處理設備、噴槍、粉房、預熱設備、預固化設備、固化設備和冷卻設備等， 其中固化設備是涂裝生產線的關鍵。

 

    噴槍是影響中密度纖維板粉末噴涂工藝條件的主要因素之一， 其性能的好壞直接影響涂層厚度、均勻性以及一次上粉率。中密度纖維板靜電粉末涂裝主要采用電暈放電式靜電粉末噴槍，其性能參數主要包括噴涂電壓、電流、噴涂距離、供粉氣壓、噴粉量等。目前國內外有關金屬基材粉末噴涂工藝條件的研究很多，噴涂氣壓、距離、氣壓等與涂層厚度、均勻性的關系以及對一次上粉率、粉末回收率的影響都已形成了比較完整的理論。但中密度纖維板基材性質與金屬基材不同，其導電性比金屬差，導致涂層厚度大小、均勻性控制、邊緣覆蓋率以及一次上粉率等均與金屬基材有一定差異，需要針對具體產品深入研究。目前相關研究文獻資料很少。

 

    固化設備是中密度纖維板粉末涂裝生產線的核心設備，目前主要有兩種設備模式，一種是紅外熔融固化，另一種是紅外熔融紫外固化。目前兩種固化方式的生產線皆有運行，各有優缺點。紅外熔融固化爐主要由紅外加熱熔融固化，粉末涂料熔融和固化在一個過程全部完成并獲得成品。紅外熔融紫外固化爐主要由中紅外加熱熔融階段和紫外固化階段兩部分組成，紅外加熱熔融讓粉末涂料充分熔融和流平，紫外固化保證粉末涂料固化成涂層。

 

    涂裝工藝技術

 

    中密度纖維板粉末涂裝工藝技術決定了粉末涂裝設備的配置， 目前紫外固化粉末噴涂工藝（圖2）和低溫固化型粉末涂料噴涂工藝兩種（圖3），且兩種生產工藝方式目前都在運行。中密度纖維板粉末涂裝工藝主要包含預熱工藝參數、預固化工藝參數和固化工藝參數，這些參數涉及到中密度纖維板板材、粉末涂料和涂裝設備三方面。

 

    紫外線固化工藝的特點是固化時間短。一般預熱溫度高且時間短，目的是提高中密度纖維板的上粉率和上粉質量；紅外熔融和紫外固化時間比較短。
 

 

    低溫固化粉末涂裝工藝的特點是工序時間較長。其預熱溫度和固化溫度較低，處理時間明顯延長，這和中密度纖維板板的材料特性密切相關。低溫固化粉末涂裝工藝技術于2000 年在歐洲家具協會出現正式生產線，前期由于技術成熟性不夠生產線數量較少，目前由于低溫固化粉末涂料、板材熱處理以及固化工藝的進步， 目前新建生產線以低溫固化涂裝線為主。
 

 

    質量標準及檢測

 

    中密度纖維板用粉末涂裝主要用于辦公和民用家具，因此對其產品性能的檢測方法主要參照家具行業標準，國際上目前主要依據美國櫥柜家具聯合會KCMA（US Kitchen Cabinet Manufacture Association） 和歐洲家具制造聯合會FIRMA（Europrecm Furniture Manufacture Association）的要求進行檢測，主要檢測內容為顏色、光澤、均勻性、硬度、柔韌性、耐化學污染、擦拭性、耐磨性、耐熱性、耐濕性和耐光老化性等內容。

 

    中密度纖維板粉末涂裝符合綠色環保概念，市場預期需求量很大。技術上目前還有問題需要進一步研究和完善，外觀效果需要不斷改進，工藝需要不斷簡化，產品合格率需要不斷提高。市場方面需要找準定位，開展市場引導，確定商業模式。特別是低溫固化粉末涂裝中密度纖維板技術，具有固化速度快、設備投資少、固化效果好等優點，是中密度纖維板粉末涂裝的未來發展趨勢。