首页>粉末涂料>工业涂料的未来 ——中密度纤维板用UV固化粉末涂料

工业涂料的未来 ——中密度纤维板用UV固化粉末涂料

作者:   |  发表于:2013-07-16   |  关键词:

根据Chemark咨询集团的研究,溶剂型液体涂料占木器涂料行业75%~80%的市场份额。溶剂型材料的使用和处理价格都贵,并且还会受到标准不断提高的政府法规的限制。

消费者正在寻找能满足并超越环保法规的产品和工艺,有较低的碳排放、产生的总施工成本较低,有较高的投资回报率。做到这一点以及降低生产周期、提高运营效率、通过改变涂装工艺方法来提高安全性都是可能的。解决的方法是紫外光固化粉末涂料,是涂覆各种基材材料的一种更快、更清洁、更环保的方法,如中密度纤维板(MDF)木器。

紫外光固化粉末涂料技术是涂料行业快速增长的一个领域,是为了解决不断出现的环境问题和严格的涂装工艺法规而出现的。该技术有较低的能耗成本,固化速度最快,对环境影响较少的技术之一。这些只是人们应该强烈考虑使用紫外光固化粉末涂料技术的一些原因。

历史

粉末涂料是不含溶剂的且能得到有弹性且耐用涂层的一种工业面漆技术。最初是在20世纪60年代作为功能性涂料引进的,针对各种装饰用途研制了热固化或热固性粉末涂料并已使用了一段时间。粉末涂料能提供优异的耐磨性和屏蔽性能,是一种具有较高性价比的面漆技术。

紫外光固化粉末涂料的涂装体系是在21世纪初最初研制和商业化的。这些初始系统的经济方面的动机是利用紫外光固化的内在优势,扩大传统粉末涂料涂装和涂料化学的基础。热敏材料,如中密度纤维木板(MDF),是该技术的天然产品市场,因为固化过程是在较低的温度下进行。紫外光粉末可以用来涂装不能用热固性粉末涂料涂装的产品和材料。

紫外光固化粉末涂料体系和热固性粉末涂料体系的静电粉末涂装过程是完全一样的。然而,两种体系之间的熔融/流动和固化过程作用是有区别的(图1)。这种区分能使处理器精确、高效地控制熔融/流动和固化过程,有助于最大限度地提高能源利用效率、提高材料的利用率和提高紫外光固化粉末涂料体系的生产质量。由于紫外光固化粉末涂料的引进,外部市场条件已经改变,使得紫外光固化粉末涂料的优点和好处更加引人注目。


热固性固化过程









紫外光化过程

图1:热固性固与紫外光固化过程的比较。





优点

紫外光固化粉末涂料是目前最快速的化学涂装方法之一。从开始到完成整个涂装MDF板的过程只需要20分钟或更少,这取决于涂料的化学工艺和零件的几何形状,使其成为一种理想的面漆施工方法,工作周期快。已完成的部分只需要一道涂层,与其它面漆工艺相比,产量提高而能耗减少40%~60%。

与其它面漆技术相比,紫外光固化过程要简单得多。液体面漆固化需要将溶剂闪干,再热固化30分钟或更长时间来进行熔融和固化。尽管热固性粉末涂料不要求溶剂闪干,但熔融和固化温度高达450°F,在处理前需要额外的时间用于冷却。紫外光固化粉末涂装工艺能大大降低处理时间、获得许多效率方面的好处:如等待日常启动和关机的等待时间更短,增加了涂装容量,在涂装线上的零件数量减少,减少了缺陷和返工情况。

紫外光固化粉本身是一种环保、不含溶剂、挥发性有机物、有害空气污染物、单体或添加剂的产品,因此可以安全使用。洒落物可以扫净或真空抽干净,对设备或财产没有残留的损害。是目前市场上任何市售的涂料相比具有最低的碳排放1。粉末可以回收利用或改变用途,不需要操作许可证。

粉末涂料的另一个主要优点是能够回收喷出的粉末,并重新进行涂装。事实上,粉末过喷可以回收高达98%。环保署认为,粉末涂料是一种“防止污染”的涂料技术2。紫外光固化粉末涂料能减少或消除与使用液体涂料(无论是溶剂型还是水性)有关的物料处理、许可、环境和废物处理成本。它们也比液体涂料具有更好的使用周期的优点,因为固体材料比液体材料更容易混合、处理、控制和施工。

能耗是与紫外光固化粉末涂料有关的另一个主要的优点;典型体系将利用天然气和电为烘箱提供能源,用电为紫外灯固化系统提供能源。溶剂型和水性体系需要4~8倍烘箱能量来使溶剂闪干和涂层固化。为满足空气质量标准的要求,溶剂型涂料涂装过程中产生的VOC需要额外的能量用于空气净化处理设备来焚烧或除去VOCs。而紫外光固化粉末涂料工艺都不需要这些。

紫外光固化粉末涂料能提供较高质量的涂层,同时减少底材的热暴露。在中密度纤维板(MDF)涂装时,这一点特别重要,因为木材是一种对延长加热时间敏感的材料。涂料可以配制成特定产品,有颜色、光泽度和纹理。最后,因为粉末涂装过程速度更快、能提供更高的投资回报率(ROI),因而您可以在较短的时间内涂装更多的材料,与其它涂层体系相比粉末涂料的总施工成本降低。

制造商和服务供应商面临的挑战是对创新型产品和服务的需求,更重要的的挑战是要确保整个供应链的可持续发展。客户根据决定产品和服务的可持续性标准和规范作出购买决定。消费者都在积极寻求安全——制造安全、使用安全、处理安全的材料和工艺。

虽然紫外光固化粉末涂装体系的初始投资比溶剂型涂装体系可能更昂贵,但提高的生产速度和其它优点使得投资回报率更快更高。


施工及性能

紫外光固化涂粉末于料适用一些热敏感的材料和用途。紫外光固化粉末涂料的低温和高速使得其成为粉末涂装塑料和木材复合材料的理想条件。

采用紫外光固化性粉末涂料最大量的一种底材是中密度纤维板(MDF),它是由木质纤维、树脂和添加剂制成,是在加热和加压条件下粘结起来的一种理想的基材。中密度纤维板基材(MDF)也是一种理想的用紫外光固化粉末涂装的基材,因为这种基础致密、平整,具有低的孔隙度以及均匀。基材容易获得、性价比高、容易加工,在设计能力方面与塑料相似。粉末涂装中密度纤维板(MDF)的产品用途和市场包括零售商店货架、橱窗、工作台面,医疗保健,教育和办公家具。

成本优势

虽然紫外光固化粉末涂料从化学角度来讲具有许多胜过溶剂型和水性涂料的优点,从节约成本的角度来看,它们也具有优势。与类似产量的溶剂型面漆体系相比,紫外光固化粉末涂装体系的工厂面积是2050平方英尺,而前者需要超过16000平方英尺的工厂面积。

假设每年每平方英尺的平均租金为6.50美元,估计紫外光固化体系每年的成本是13300美元,而溶剂型体系的成本是104000美元(图2)。

紫外光固化粉末涂料体系能产生更大量已涂漆的成品材料,获得更高、更快的投资回报。这些工艺优势,可以获得超过200%的生产力优势,证明了谚语“时间就是金钱”仍旧有效。

结论

随着人们对可持续性、效率和安全性了解的提高,紫外光固化粉末涂料为未来的发展提供了众多的机会。技术和工艺的快速干净和环保。使用的新型化学品和施工技术在较低成本的情况下能提供更多的价值,因而会逐步取代现有的涂料系统和施工技术。

图2:紫外光固化粉末涂料和典型的溶剂型涂料工厂的占地面积。

典型的紫外光固化粉末涂料工厂占地2050平方英尺

典型的溶剂型涂料工厂占地16000平方英尺


紫外光固化施工技术的生产效率和经济性非常明显,高于市场平均毛利润水平,具有较高的投资回报率。随着紫外光固化粉末涂料用量的增加,紫外光固化粉末涂料施工技术和化学性能的平衡等特点将会在全球涂料行业获得更高的市场份额。

设计师们正在使用紫外光固化粉末涂料创造更多的产品,最终用户在其产品中正在使用更多的紫外光固化粉末涂层的部件。对创新型和可持续性产品和服务的需求将持续增加,在各种基材和组装产品上使用紫外光固化粉末涂料的市场机遇将继续形成。

粉末涂料具有其它涂层所没有的内在独特的特征。这些重要且引人注目的特征是紫外光固化粉末涂料及其施工技术越来越受欢迎的部分原因。


作者:MichaelKnoblauch,总裁│DVUV股份有限公司,美国俄亥俄州克利夫兰



参考文献

1 Morris, D. and Verlaak, J. Life CycleAssessment for Industrial Coatings Applied on MDF. The Decorative SurfacesConference. Fairmont Turnberry Isle Hotel, Miami, FL. 2Nov 2011. Technical Conference.

2 Pollution Prevention in Painting and CoatingOperations. Pollution Prevention in Painting and Coating Operations. Ohio EPA, Sept. 1994.Web 06 July 2012.

.







免责声明:PCI CHINA 刊登此信息目的在于传播有价值的资讯,并不代表本网站赞同其观点和对其真实性负责。

凡注明“来自***”的信息均转载自其他企业或媒体,未注明来源的均为本网站信息,若转载请标明信息来源。

如您(单位或个人)认为本网站信息有侵权嫌疑,请立即通知我们,我们会第一时间予以处理。投诉电话:021-63330672