文| 周和荣　武汉科技大学材料与冶金学院

 

    中密度纤维板（Medium density fibreboard，简称MDF）是以木质纤维或其他植物纤维为原料，施加脲醛树脂或其他适用的胶粘剂制成密度在0.5-0.88g/cm3 的板材。中密度纤维板结构比天然木材均匀，表面平整，具有优良的抗弯曲、抗冲击性能，主要用于家具制造、室内装修、音响壳体、乐器、车船内装修、建筑等行业。目前中密度纤维板涂装普遍采取压膜或喷漆工艺，但这两种工艺技术都会产生大量挥发性溶剂，且工艺比较复杂，工件形状限制较多。

 

    中密度纤维板粉末涂装技术最早出现在英国Stilexo 工业有限公司（中密度纤维板粉末涂装生产线示意图见图1，主要是取代溶剂性油漆，粉末涂料不含有机溶剂，对环境基本没有挥发性有机物（VOC）排放，这符合欧盟的环保要求被大力推广和发展， 国际上很多企业都开展了大量的研究工作。我国于2000 年开始跟踪该技术，认识到粉末涂装中密度纤维板技术作为一种新兴技术符合我国提倡的绿色环保家居概念和产业政策，未来具有较好的应用前景和巨大的市场潜力。但中密度纤维板粉末涂装技术涉及到中密度纤维板板材性能、粉末涂料、涂装设备和涂装工艺等多方面技术要求，横跨了木材学、粉末涂料、成套设备和光学等多学科和行业，需要多种技术集成，而且要求产品外观质量高，因此技术难度很大。国内企业如中国林业科学研究院、中国电器科学研究院等单位开展了此方面的尝试和研究。本文作者曾开展了中密度纤维板粉末涂料和粉末涂装技术研究，系统了解了中密度纤维板、粉末涂料、涂装设备和涂装工艺技术等方面的国际国内情况和进展，并详细研究了各种因素对粉末涂装产品质量的影响， 以对中密度纤维板粉末涂装技术提供一些借鉴。
 

 

图1　中密度纤维板粉末涂装生产线示意图

 

    中密度纤维板

 

    中密度纤维板质量对粉末涂料涂装技术影响很大。目前我国中密度纤维板原料主要是桉木和松木，产品种类和规格很多，产品质量差距较大。影响中密度纤维板粉末喷涂性能的参数主要有含水率、密度、内结合强度、静曲强度、弹性模量和握螺钉力等， 其中直接影响粉末涂料喷涂的板材性能参数是含水率、密度和内结合强度，而间接影响喷涂的板材参数是静曲强度、弹性模量和甲醛含量。粉末涂料喷涂中密度纤维板需要板材有一定的含水量， 但板材含水量太高容易出现开裂、翘曲、起泡等现象，含水量太低板材容易出现上粉量减少、不易上粉等现象。中密度纤维板密度和内结合强度直接影响板材的喷涂效果和长期使用性能。静曲强度、弹性模量和握螺钉力主要影响中密度纤维板的质量和使用领域。甲醛含量在国家标准（GB/T 11718-2009 中密度纤维板） 中有明确规定，一般要求达到E1 标准规定以上。中密度纤维板在不同国家有不同的技术标准，我国中密度纤维板执行国标GB/ T11718-2009，国外中密度纤维板标准主要有欧洲标准和美国标准，标准差别主要在板材类型、原料来源不同导致参数差异。

 

    粉末涂料

 

    中密度纤维板粉末涂料喷涂需要的粉末涂料主要有低温固化粉末涂料和紫外光固化粉末涂料两种类型。其中低温固化粉末涂料目前主要有聚酯粉末涂料、环氧粉末涂料和环氧聚酯粉末涂料系列，紫外光固化粉末涂料树脂主要有环氧树脂和丙烯酸树脂等。中密度纤维板粉末涂料涂装对涂料性能有明确的技术要求，针对低温固化型和紫外光固化型粉末涂料分别有不同的技术要求和产品技术指标，但一般要求涂料粒度、黏度、外观、固化温度和时间以及柔韧性等。目前国内能生产符合中密度纤维板涂装技术要求的粉末涂料企业很有限。

 

    涂装设备

 

    涂装设备是实现中密度纤维板粉末涂料涂装技术的关键，主要与涂装工艺技术密切相关，依据涂装工艺技术确定涂装设备生产线。目前中密度纤维板粉末涂料涂装生产线主要包括前处理设备、喷枪、粉房、预热设备、预固化设备、固化设备和冷却设备等， 其中固化设备是涂装生产线的关键。

 

    喷枪是影响中密度纤维板粉末喷涂工艺条件的主要因素之一， 其性能的好坏直接影响涂层厚度、均匀性以及一次上粉率。中密度纤维板静电粉末涂装主要采用电晕放电式静电粉末喷枪，其性能参数主要包括喷涂电压、电流、喷涂距离、供粉气压、喷粉量等。目前国内外有关金属基材粉末喷涂工艺条件的研究很多，喷涂气压、距离、气压等与涂层厚度、均匀性的关系以及对一次上粉率、粉末回收率的影响都已形成了比较完整的理论。但中密度纤维板基材性质与金属基材不同，其导电性比金属差，导致涂层厚度大小、均匀性控制、边缘覆盖率以及一次上粉率等均与金属基材有一定差异，需要针对具体产品深入研究。目前相关研究文献资料很少。

 

    固化设备是中密度纤维板粉末涂装生产线的核心设备，目前主要有两种设备模式，一种是红外熔融固化，另一种是红外熔融紫外固化。目前两种固化方式的生产线皆有运行，各有优缺点。红外熔融固化炉主要由红外加热熔融固化，粉末涂料熔融和固化在一个过程全部完成并获得成品。红外熔融紫外固化炉主要由中红外加热熔融阶段和紫外固化阶段两部分组成，红外加热熔融让粉末涂料充分熔融和流平，紫外固化保证粉末涂料固化成涂层。

 

    涂装工艺技术

 

    中密度纤维板粉末涂装工艺技术决定了粉末涂装设备的配置， 目前紫外固化粉末喷涂工艺（图2）和低温固化型粉末涂料喷涂工艺两种（图3），且两种生产工艺方式目前都在运行。中密度纤维板粉末涂装工艺主要包含预热工艺参数、预固化工艺参数和固化工艺参数，这些参数涉及到中密度纤维板板材、粉末涂料和涂装设备三方面。

 

    紫外线固化工艺的特点是固化时间短。一般预热温度高且时间短，目的是提高中密度纤维板的上粉率和上粉质量；红外熔融和紫外固化时间比较短。
 

 

    低温固化粉末涂装工艺的特点是工序时间较长。其预热温度和固化温度较低，处理时间明显延长，这和中密度纤维板板的材料特性密切相关。低温固化粉末涂装工艺技术于2000 年在欧洲家具协会出现正式生产线，前期由于技术成熟性不够生产线数量较少，目前由于低温固化粉末涂料、板材热处理以及固化工艺的进步， 目前新建生产线以低温固化涂装线为主。
 

 

    质量标准及检测

 

    中密度纤维板用粉末涂装主要用于办公和民用家具，因此对其产品性能的检测方法主要参照家具行业标准，国际上目前主要依据美国橱柜家具联合会KCMA（US Kitchen Cabinet Manufacture Association） 和欧洲家具制造联合会FIRMA（Europrecm Furniture Manufacture Association）的要求进行检测，主要检测内容为颜色、光泽、均匀性、硬度、柔韧性、耐化学污染、擦拭性、耐磨性、耐热性、耐湿性和耐光老化性等内容。

 

    中密度纤维板粉末涂装符合绿色环保概念，市场预期需求量很大。技术上目前还有问题需要进一步研究和完善，外观效果需要不断改进，工艺需要不断简化，产品合格率需要不断提高。市场方面需要找准定位，开展市场引导，确定商业模式。特别是低温固化粉末涂装中密度纤维板技术，具有固化速度快、设备投资少、固化效果好等优点，是中密度纤维板粉末涂装的未来发展趋势。