中密度纤维板应用的超低温固化| 2021-11-11 | PCI杂志

当粉末涂料技术在20世纪40年代和50年代被发现时，它主要用于金属基材。大多数热固性粉末涂料通常在190-200°C(金属温度)在传统烤箱中固化10 - 15分钟。这些温度范围被确定为足以实现完全固化而不降低配方产品的完整性，因为完全固化是实现所需性能效益所必需的(表1)。

随着粉末技术的不断成2022世界杯八强水位分析熟，进一步降低固化温度的需求变得更加重要。在过去的几年里，低温固化技术有了各种各样的发展，从中、快速到低温固化系统(表1)，这是由于需要增加产量，降低能源成本，并符合环境和监管政策，以摆脱溶剂型涂料。2022世界杯八强水位分析最近，我们看到了对热敏性和非金属基材(如木材和塑料)的超低温固化技术的强劲需求。

为什么是超低烘烤粉末涂料?

根据Research and Markets进行的市场分析，2020年全球木材涂料树脂市场估计为39亿美元。预计到2027年将达到51亿美元。Irfab在2017年的另一项研究估计，全球厨房和办公室工业木质家具树脂在粉末涂料市场的国内使用预计将达到4500万美元，约占北美和拉丁美洲总市场的40%，估计价值为1800万美元。

涂覆热敏基材的能力是超低固化和快速固化粉末涂料需求增加的原因之一。这种需求带来的好处包括简化工业木材的工艺，为MDF和橱柜中的复杂形状组件提供设计自由度，监管政策的转变，从溶剂型涂料转向更环保的涂料，以及涂覆更薄、热敏金属片的能力。

超低固化技术需求的另一个原因是需要固化慢热组件。大块的金属部件天生加热慢，固化时间长(图1)。它们还会消耗时间和精力。较低的固化温度意味着可以更快地涂覆大型组件，从而提高产量和生产率。较低的固化温度还可以提高涂药器的生产效率和节约能源。

超低烘焙挑战

外观、和易性和固化周期是必须克服的三个主要障碍，以平衡低温和快速固化粉末的理想性能和涂层性能。外观取决于整个配方产品的低粘度和高流量。和易性是对聚合物的整体处理和配方粉末的加工的衡量，如储存稳定性、安全挤出、研磨和应用。可加工性也受到聚合物玻璃化转变的影响，必须足够高以确保稳定性。高反应活性，快速固化和涂层外观，如橘皮，良好的耐化学性和机械性能，是另一组取决于固化周期的挑战性因素(图2)。

正是在这些挑战的光，先进的化学内部非金属应用的新颖性提出了在这篇文章。

MDF涂层的高级化学

新的创新和性能导向的技术旨在满足低烘烤条件涂层中密度纤维板的微妙平衡。该技术基于非常规聚酯混合技术，采用完整的粘结剂封装方法，具有流动性、光滑度、优异的耐化学性和耐污性、在MDF和金属上的粘附性、易加工性以及在低温下的一次性哑光能力等协同性能优势(图3和表2)。

该平台与传统粉末涂料生产条件兼容。虽然该产品可以在常规烤箱中固化，但使用气体催化红外(IR)烤箱可以获得最佳的平滑度和哑光发展。该工艺不依赖于加热，移动的空气来提高零件温度，因此不会给基材增加显著的能量。该平台单次生成125微米干膜厚度的能力不仅有利于隐藏MDF微纤维，而且还降低了与液体涂料中多次砂光相关的操作成本。新的创新，结合所提出的推荐的稳健工艺步骤，将实现所需的饰面(表3)。

加工与热固化

采用这种新技术的涂层在催化气体红外烘箱下固化时，其质量得到了最大限度的提高。烤箱布局、预热和固化参照图4-7。

图8显示了烘箱达到完全固化所需的最低温度和时间。该技术旨在承受不同的工艺条件，并克服常见的薄膜缺陷，如与质量较差的MDF相关的脱气。

表4显示了处理各种MDF板在平均温度125℃下固化5分钟(物体温度)的工艺步骤。

涂层性能特点

表5总结了针对厨房和浴室柜应用的工业要求的基本涂料性能。在这次评估中选择的中密度纤维板在网上或货架上很容易买到。对不同的几何部件进行评估，以验证外观和性能的一致性。基于红外烤炉和油漆部件挂架的配置，实现整个部件表面能量的均匀分布可能具有挑战性。在试验中使用不同轮廓的MDF，既保证了零件性能的一致性，也验证了新技术的鲁棒性。高涂膜的目的是避免多层涂层和出砂。

边缘开裂测试是宜家建立的一项严格的要求，以确定粉末涂层的MDF和木板的开裂几率。经过测试，这种新技术在暴露48小时后表现出优异的性能，如图9所示。

由于该涂层适用于厨房和浴室梳妆台，因此该技术的设计可以承受某些物质和通常暴露在厨房和浴室的恶劣环境。根据表6和表7，由ANSI/KCMA A161.1-2017认证的独立测试实验室进行的抗污性和破坏性物理测试表明，24小时后涂层没有变色、染色或变白。结果也符合ANSI/KCMA和SEFA 8-5版标准进行的破坏性物理测试的要求。

贮存稳定性及搬运

未应用新技术配方粉末涂料的玻璃化转变温度(Tg)足够高，以证明没有老化和过早固化，并确保在标准使用条件下具有良好的存储稳定性(图10)。对35℃下暴露5天后的粉末进行DSC热分析，与未暴露的样品相比，开始温度变化了1℃(图11)。这一边际变化表明，在35°C下暴露5天后，化学变化很少或没有变化，也没有任何处理问题。

该技术还在60天后的室温(20-22°C)下进行了评估，以确定外观、光泽度、耐化学性和机械性等性能的任何变化。观察到，60天后，所有关键属性都没有受到负面影响。

技术推广

MDF厨房和浴室橱柜的大多数应用都指定哑光处理，因为它提供物理和美学性能，温暖和柔软的外观，易于清洁，并使涂层表面较少被阳光照射。除了能够在120°C的60°光泽度范围内实现10-20单位光泽度的一次哑光技术之外，该技术的其他变体还提供适合马桶盖和案件应用的高光(HG)和哑光干混合(MDB)低光饰面。MDB方法使用传统的双组分涂料(组分A和组分B)，以50:50的比例混合在一起，以实现最终的哑光涂料。表9和表10显示了高光泽和MDB技术的起点公式。2022世界杯八强水位分析这两种姐妹产品也遵循相同的工艺参数，并提供类似的性能和处理特性，就像前面讨论的一次性磨砂(OSM)技术一样。HG和MDB系统的典型涂层性能特征见表11。