密度、湿度、热变形温度和MDF基材孔隙率的不一致导致了与粉末涂层表面和质量相关的各种问题。幸运的是，低温固化粉末涂料的不断进步，以及对影响涂料质量的各种因素的更好理解，使克服这些问题成为可能，并在MDF上实现无故障应用和均匀的表面处理。

在过去的十年中，低温固化粉末涂料化学-包括紫外线(UV)，红外(IR)，近红外(NIR)和热固化类型-由于其在中密度纤维板(MDF)等热敏基材上应用的巨大潜力，受到了世界各地粉末涂料研究人员的极大关注。目前流行的做法是用层压板或液体涂层完成中密度纤维板基材。然而，这两种选择都是昂贵、耗时和劳动密集型的。液体涂料必须多层应用，涂层之间的干燥和打磨时间很长，这影响了生产率。它们还会产生气味和排放问题。叠层限制了设计的灵活性，因为在尖锐的边缘、角落和曲面上难以粘附。

相比之下，粉末涂料是一层环保产品，可以在所有类型的表面(包括平坦、曲线和尖锐的边缘)上实现颜色、光泽和纹理的无缝完成。与液体涂料和层压板相比，它们还提高了生产率，节省了大量的工艺成本。 ^{1 - 7} 粉末涂料的广泛设计能力使这种涂料类型成为中密度纤维板整理的绝佳选择，这反映在中密度纤维板涂布商对这一主题日益增长的兴趣上。然而，密度、湿度、热变形温度和MDF基材孔隙率的不一致导致了与粉末涂层表面和质量相关的各种问题。

幸运的是，低温固化粉末涂料的不断进步，以及对影响涂料质量的各种因素的更好理解，使克服这些问题成为可能，并在MDF上实现无故障应用和均匀的表面处理。

粉末涂料的挑战

粉末涂料最初是为金属开发的，它能耐受高温固化，并在表面提供良好的导电性，以实现高效接地和最佳的涂层附着力。MDF和其他木材表面导电性低，不能忍受高温固化，因此不能使用传统的静电技术进行涂层。虽然可以通过涂一层导电液体粉末来提高电路板的导电性，但这种选择在工艺过程中引入了额外的步骤，从而影响了生产率。显然，我们需要一个不同的解决方案。

MDF涂层是一个精细的过程，需要大量的规划和对细节的关注才能达到一致的结果。影响最终涂层质量的四个主要参数是粉末质量、中密度纤维板的性质、应用线和产品规格。在所有这些有影响的变量之间获得正确的协同作用是实现预期结果的关键。

Low-Temperature-Cure粉末

对于应用于MDF等热敏基板，粉末必须在302°F(150°C)或212°F(100°C)以下固化。为了实现这一目标，已经开发了几种方法，从低温固化的传统化学到辐射固化的进化化学。

大量发表的文章和专利已经证实了紫外线固化技术在三到五分钟的加工时间内就能在MDF上产生光滑光滑的涂层。2022世界杯八强水位分析 ⁸ 紫外线固化粉末的主要优点包括更高的生产率和节省空间，因为在较低的温度下固化时间较短，优异的表面光光度和薄膜性能，由于峰值温度降低而降低对MDF的损坏风险，最重要的是，降低了对放气的敏感性。然而，UV技术也有一些缺2022世界杯八强水位分析点，包括无法生产厚涂层或哑光涂层，阴影特异性(特别是黄色阴影)，在热带气候下不稳定，更高的材料成本和更高的资本设备要求。UV系统由于其较低的玻璃化转变温度，在传统挤压过程中也存在加工困难。这些限制阻碍了这项技术的大规模商业化。

相比之下，标准热固化粉末在色度、效果抛光、涂层厚度、产品在温暖气候下的稳定性、物体形状等方面没有任何限制，并且它们可以适应传统的挤压和应用设备。它们唯一的缺点是固化温度较高。因此，确保广泛接受的理想方法是在现有的热固化化学中开发一种合适的低温固化技术。

在低温固化粉末的研究工作中，使用甲基丙烯酸甘油酸酯(GMA)丙烯酸-一种无定形和结晶环氧树脂和聚酯树脂体系的混合物，以及合适的固化催化剂的系统是最成功的。GMA丙烯酸提供优异的耐候性，薄膜外观，薄膜清晰度和保色性，以及在固化和最低固化温度期间没有副产物。这些低温固化技术已经在包括通用汽车、宝马和克莱斯勒在内的几家汽车厂实现了商业应用，在不久的将来，还有更多的2022世界杯八强水位分析汽车厂也将应用这些技术，以符合更严格的排放法规。

Correll等人描述了几种用于生产低温固化热固性粉末的技术，这些粉末适用于木材基材。 ^{9 - 12} Muthiah等人报道了一种单级加工技术，其中自交联环氧树脂和低温固化剂树脂的混合物在212至230°F(100至110°C)下共挤出，随后冷却、粉碎和分类，以生产在212至302°F(100至150°C)之间固化的低温固化(LTC)粉末。 ¹³ 该粉末可在MDF等热敏性基材上产生光滑、有光泽的表面处理。

另一项已获得普及的技术是由GMA丙烯酸、固化剂和专用催化剂组成的热固性组合物。 ^14、15 这些低温化学已经成功地将粉末涂料的温度降低到140°C(284°F)左右，而不影响存储稳定性。然而，这种技术仍然限制了使用粉末涂料来选择MDF的质量，并且不能直接应用于天然木材。

最近的工作是通过使用环氧树脂或GMA丙烯酸树脂将固化温度降低到约248°F(120°C)或更低。 ¹⁶ 由这些新成分制成的涂料可以在176至257°F(80至125°C)下固化，并且具有与用相同的环氧树脂和传统固化剂制备的高温粉末涂料组合物相同的性能。

另一项发展是以聚酯-丙烯酸化学为基础的组合物。 ¹⁷ 粉末在约230°F(110°C)的温度下固化。虽然原则上有几种技术选择，但配方必须有正确的化学成分和催化剂组合，才能达到预期的效果。

MDF特点

虽然粉末的选择很重要，但在尝试粉末涂层中密度纤维板基材之前，整理专业人员也应该对中密度纤维板的特性有全面的了解。中密度纤维板(MDF)是由硬木或软木纤维在加热下与粘合剂(如尿素甲醛或苯酚甲醛树脂)粘合并在压力下压缩而成。有时用蒸汽处理纤维以去除木质素胶，然后用合成树脂热压。MDF基材的性质对粉末涂层的整体光洁度和外观有很大影响。即使最初的表面处理是有吸引力的和可接受的，但随着时间的推移，如翘曲或开裂的问题会出现。根据制造方法的不同，不同等级的基材的孔隙度、密度、湿度和尺寸强度也不同，这些特征都会影响最终的光洁度。

密度 ．中密度纤维板的密度是其紧凑程度的衡量标准，在一定程度上与孔隙率有关。根据制造工艺的不同，中密度纤维板的密度可以从600公斤/米到900公斤/米不等 ^3. ．一般来说，低密度中密度纤维板在树脂纤维基体中有较多的空隙;这些空隙在高温下打开，导致被困的空气或挥发物释放，因此在成品中产生气泡和水泡。 ¹ 高密度中密度纤维板通常与酚醛或异氰酸酯结合，密度更大，孔隙率更低。达到光滑表面所需的最小密度是750公斤/米 ^³ ．密度较低时，MDF的表面吸收较高，需要细纹理的粉末涂层。

水分含量。 MDF基材的典型水分水平可以从3%到12%不等。然而，理想的湿度水平应在4 ~ 8%左右，以实现一致的粉末涂料应用，脱气控制和无缺陷的涂料。低于4%的湿度会影响粉末的静电沉积，而高于8%的湿度会导致起泡和可能的翘曲。如果MDF的含水率超过10%，应涂一层防潮导电底漆来控制放气。不仅要选择含水量适当的中密度纤维板，而且要在受控的环境中储存中密度纤维板，以保持原来的含水量。

纤维的大小。 中密度纤维板的纤维应该短而细，以确保表面光滑、有光泽。长纤维只是部分结合，并倾向于上升到表面，导致薄膜粗糙和低光泽度等缺陷。如果纤维尺寸太长，即使在打磨后也很难获得光滑的表面。

耐温性。 适用于粉末涂料的中密度纤维板(MDF)必须在不丧失其结构完整性的情况下，抵抗所涂粉末熔化、流动和固化所需的峰值温度。此外，它应该在固化温度下释放最少的游离甲醛。

批次一致性。 为了达到一致的涂层应用，光洁度和光泽，中密度纤维板必须有一个统一的表面从批次到批次或部分到部分。供应商对可接受的基材质量的控制和协议是极其重要的。

申请过程

在中密度纤维板上涂上满意的粉末涂料，也受到应用工艺和应用线设计的很大影响。加工步骤、每个阶段的停留时间、应用条件和参数必须根据粉末质量和MDF基材进行优化。用旧的金属涂层线几乎不可能在中密度纤维板上实现高质量的粉末涂层。MDF零件从一个工位到另一个工位的运输应采用架空输送机或平带式地面输送机。喷涂过程包括四个独立的阶段，即砂光、预热、涂粉和完全固化。

砂光。 MDF基板被切割成所需尺寸的碎片，这些碎片的顶部和底部以及边缘和角落都被打磨，以使所有表面感觉光滑。砂尘和外来颗粒通过吹气或真空去除，防止表面缺陷。

预热。 MDF是一种不导电的基材，因此必须预热，以便于粉末静电应用的接地。预热通过允许多余的水和游离甲醛逸出，同时保持表面的最佳水分，以确保均匀的表面导电性来控制排气。预热也使板的温度，沉积的粉末颗粒融化和流出，以最大限度地润湿，这确保良好的附着力到MDF表面。温度必须小心控制;温度过低会影响粉末沉积和粘附，而温度过高则会完全去除圆形和锋利边缘上的水分，从而导致涂层无法完全覆盖这些区域。使用正确的预热时间和温度对于实现最佳应用和粉末与基材的粘附性至关重要。预热时间和表面温度可在212至266°F(100至130°C)的5至15分钟之间变化，这取决于粉末质量、所需的表面处理类型和所使用的基材类型。一般来说，光滑涂层比纹理涂层需要更高的预热温度。

粉的应用程序。 为了得到均匀的涂层，生产线应该进行输送。预热炉与喷淋室之间的距离也要优化，以保证喷枪点的表面温度合适。枪点处的板温通常比预热温度低18 ~ 36°F(10 ~ 20°C)。为了确保均匀的完成，建议使用带有手动补焊点的自动枪。粉末涂层厚度通常在4 - 6密耳之间。

固化。 由于中密度纤维板的导热性较差，除非烘箱对中密度纤维板的外形进行精心设计，包括对准、新风进风比、再循环风变化等，否则很难在中密度纤维板基材的所有部分实现均匀的温度分布。不均匀的温度分布将影响粉末沉积和光洁度，并可引起翘曲和板裂等缺陷。预热和固化都是在对流烤箱或红外烤箱或两者的组合中进行的。结合红外/对流烤箱可以更好地控制升温速度和达到熔化阶段的表面温度。红外能量迅速提高粉末和板的温度到足以熔化和固化粉末的水平。由于MDF的导热系数低，板芯的温度远低于表面的温度，从而有助于减少MDF的整体热应力和相关损伤。较短的固化时间和温度也降低了中密度纤维板的热应力。

对于低温热固性粉末涂料，固化时间和有效板温可在284至320°F(140至160°C)下变化5至10分钟。密实良好的MDF表面可以加热到302°F(150°C)而不会损坏衬底。应用厚度的固化完整性对于确保有效的防潮性能很重要。在低涂层厚度时，MDF可以吸收外界的水分，并在10 - 12%的水分水平上平衡，这可能导致涂层的后开裂。因此，必须在MDF的两侧和边缘都涂上一层厚度，以提供彻底的密封。

应用程序需求

粉末涂层中密度纤维板最常用于厨房和浴室橱柜，家用家具和办公家具制造业，因为它们的设计灵活性，广泛的颜色和突出的化学和耐污性。总体质量和光洁度期望与高压层压板相似。美国厨柜制造商协会(KCMA)和欧洲家具制造协会(FIRMA)规定的性能标准是这些行业遵循的基准。这些规格涵盖了众多的要求，包括耐化学品，污渍，划痕，磨损和热收缩，以及高硬度和灵活性。颜色、均匀性、光泽度、溶剂摩擦试验固化的完整性、加速风化(QUV)和耐湿性也很重要。KCMA规定了耐茶、咖啡、醋、芥末、番茄酱、食用油、葡萄汁、酒精、洗涤剂、毡笔墨水等的耐污性，而FIRMA坚持特定的测试，如耐开水和热老化。所有这些标准必须满足，以确保高质量的完成。

未来的挑战

尽管在低温固化粉末和MDF制造方面取得了进展，但仍然存在许多挑战。中密度纤维板的组成和制造实践缺乏标准化，导致世界各地的中密度纤维板在密度、晶粒尺寸、水分水平和尺寸稳定性方面存在相当大的差异。热带、干旱和雨养地区的温度和湿度变化进一步加剧了这一挑战，所有这些都对MDF与粉末涂料的可涂性产生不利影响。

现有的热固化粉末涂料系统为中密度纤维板的质量选择提供了满意的解决方案。然而，未来的挑战是提高该技术的稳健性，使其能够应用于所有类型的MDF基材，无论其质量如何固有变化，同时满足所需的美学和性能特征，与高压层压板和覆层相当。另一个挑战是开发一种可以一次性产生木纹表面的粉末涂料。此外，还需要进一步开发一种低温固化树脂，该树脂在热带气候中稳定，但能够在248°F(120°C)或更低的温度下固化，从而解决与鼓泡和MDF芯变形有关的问题。

关于在MDF基材上实现令人满意的粉末涂料应用，已经了解了很多。然而，为了提高粉末涂层MDF的完成标准和视觉外观，以匹配常用的层压板和乙烯基覆盖层的外观，还有额外的工作要做。

亚洲涂料的网站是www.asianpaints.com。