中密度纤维板应用的超低温固化 - 188bet搏金宝,188金宝搏bet官网

当粉末涂层技术在20世纪40年代和50年代被发现时，它主要用于金属基材上。大多数热固性粉末涂料通常在190-200°C(金属温度)下在传统烤箱中固化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，因为需要完全固化才能达到预期的性能效益(表1)。

随着粉末技术的不断成熟，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。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。

为什么是超低焙粉涂料?

根据Research and Markets进行的市场分析，2020年全球木膜树脂市场估计为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，全球国内厨房和办公室工业木材家具树脂在粉末涂料市场的使用量预计将达到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。

涂覆热敏基板的能力是对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为工业木材提供了简化的工艺，为中密度纤维板和橱柜中的复杂形状组件提供了设计自由，监管政策的转变，从溶剂型涂料转向更环保的涂料，以及涂层更薄、热敏金属板的能力。

需求超低固化技术的另一个原因是需要固化慢热组件。从本质上讲，大量的金属部件加热很慢，需要更长的时间固化(图1)。它们也消耗时间和能量。较低的固化温度意味着大量组件可以更快地涂覆，从而提高吞吐量和生产力。较低的固化温度还能提高涂药器的生产效率和能源节约。

超低烘焙挑战

为了平衡低温和快速固化粉末的优良性能和涂层性能，外观、和易性和固化周期是必须克服的三个主要障碍。外观取决于整个配方产品的低粘度和高流量。工作性是衡量聚合物的整体处理和配方粉末的处理，如储存稳定性，安全挤出，研磨和应用。工作性也受到聚合物玻璃化转变的影响，玻璃化转变必须足够高以确保稳定性。高反应性、快速固化和涂层外观(如桔皮)、良好的耐化学性和机械性能是另一组取决于固化循环的挑战性因素(图2)。

正是鉴于这些挑战，本文提出了一种用于室内非金属应用的先进化学的新颖性。

中密度纤维板涂料的高级化学

新的创新和面向性能的技术旨在满足涂层中密度纤维板的低烘烤条件的微妙平衡。该技术基于非常规的聚酯混合技术，采用完整的粘合剂封装方法，提供了协同性能优势，包括流动性、光滑性、优异的耐化学和耐污性、对中密度纤维板和金属的粘附性、易加工性和低温下的一次磨砂能力(图3和表2)。

该平台与传统的粉末涂料生产条件相兼容。虽然产品可以在传统烘箱中固化，但最佳的光滑度和哑光发展最好使用气体催化红外(IR)烘箱。这一过程不依赖于加热，移动的空气来增加零件的温度，因此不会给基材增加显著的能量。该平台能够在单道工序中形成高达125微米的干膜厚度，不仅有利于隐藏MDF微纤维，还降低了与液体涂料中多次打磨相关的操作成本。新的创新，结合推荐的稳健的工艺步骤，将实现预期的饰面(表3)。

加工与热固化

在催化气体红外烘箱下固化，使基于该新技术的涂层质量最大化。烤箱布局、预热和固化请参考图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，并克服常见的膜缺陷，如与劣质中密度纤维板相关的脱气。

表4显示了处理各种MDF板的工艺步骤，在平均温度125°C养护5分钟(物体温度)。

涂料性能特点

表5根据厨房和浴室柜应用的工业要求总结了基本涂料性能。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。对不同的几何零件进行评估，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，实现能量在整个部件表面的均匀分布可能是具有挑战性的。在测试中使用不同轮廓的中密度纤维板，不仅保证了零件的性能一致性，而且验证了新技术的鲁棒性。高膜结构的目标是避免多涂层和砂磨。

边缘开裂测试是宜家制定的一项严格要求，以确定粉末涂层中密度纤维板和木板开裂的几率。在测试中，这种新技术在暴露48小时后表现出优异的性能，没有开裂，如图9所示。

由于该涂层是为厨房和浴室梳妆台橱柜设计的，因此该技术可以承受某些物质和暴露在厨房和浴室中的恶劣环境。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耐污性和破坏性物理测试显示，涂层在24小时后没有变色、着色或变白。结果也符合ANSI/KCMA和SEFA 8-5版标准中破坏性物理试验的要求。

贮存稳定性和搬运

未应用新技术配方粉末涂层的玻璃化转变温度(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良好的存储稳定性(图10)。在35°C下暴露5天后的粉末DSC热分析显示，与未暴露的样品相比，起始温度变化了1°C(图11)。这一微小变化表明，在35°C下暴露5天后，几乎没有或没有化学进展或任何处理问题。

该技术还在室温(20-22°C)下进行了60天后的评估，以确定性能的任何变化，如外观、光泽、化学和机械阻力。观察到，60天后，所有关键性能均无负面影响。

技术的延伸

大多数应用在中密度纤维板厨房和浴室橱柜指定哑光饰面，因为它提供物理和美学性能，一个温暖和柔软的外观，易于清洁，并使涂层表面不易被阳光看到。除了一次性哑光技术能够在120°C的60°光泽度范围内达到10-20单位的光泽度水平外，该技术还有其他变体，提供高光(HG)和哑光-干式混合(MDB)低光饰面，适用于马桶座圈和casework应用。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，以获得最终的哑光涂料。表9和表10显示了高光泽和MDB技术的起点公式。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，正如已经讨论过的一炮哑光(OSM)技术。HG和MDB系统的典型涂层性能特性参见表11。