MDF喷粉技术发展及展望

2014年中国粉末涂料与涂装行业年会论文集电子版1MDF喷粉技术发展及展望高志豪刘际平(老虎粉末涂料制造（太仓）有限公司)摘要：MDF喷粉技术是近期世界范围内尤其热门的话题，伴随MDF技术和工艺的重大突破，加之MDF喷粉技术本身的极大优势，使得MDF喷粉技术在未来几年内在国内市场占据重要地位成为可能。作为粉末涂料发展的方向代表之一，本文主要介绍MDF喷粉技术发展的历史，以及新技术和新工艺设备的应用对MDF喷粉技术的推动。1MDF发展历程和现今发展阶段静电粉末喷涂是20世纪60年代兴起的一种环保涂装方式，最初几乎全部应用于金属基材。80年代中期在中国引入。随着应用规模的逐步扩大，粉末涂料产品的工艺经济价值在不断下降。据2012年中国粉末涂料协会统计，中国粉末涂料年产116万吨，约占全球产量的42.6%，是全世界最大的粉末涂料生产国。然而平均价格在人民币20元/公斤以下。如此现状，十分不利于粉末涂料行业的健康发展，那么粉末涂料的未来在哪里，下一步的发展方向又在哪里是急需回答的问题。答案见仁见智，本文重点介绍以老虎为代表的MDF喷粉技术，这一技术在一定程度上反应并代表了行业发展的趋势之一。由于MDF喷粉技术本身的良好应用前景和本身的优势（见附表），长期以来一直是粉末涂料界乃至于整个家具行业的主要开发方向之一。虽然各个知名跨国涂料公司都在该领域投入重兵搞研发，但行业发展长期以来一直停留在概念和中试阶段，大规模的工业化使用和推广限于种种技术问题，一直处于半停滞的状态，直至老虎的加入，这一局面得到极大改观。这一成果的取得当然得益于老虎公司研发和技术的主观努力，更得益于新技术、新设备和新工艺的应用。表1粉末涂料MDF喷粉技术相对液体涂料的优劣对比经济性环境友好工艺限制涂装效率涂膜性能粉末涂料低的整体成本（涂料+人工+能耗+仓储）,粉末涂料整体成80-150RMB/m2施工环境无挥发，无异味、无污水；成品零VOC，且可有效封闭板材内有害物质，健康环保。涂料几乎可以100%利用可以处理异形件；方便板材对倒角和倒边等部进行处理，产品更美观和耐久。固化速度快，工艺简单：1-2道工序，施工时间2-4个小时，低的仓储空间需求涂膜性能优异，耐化学品和溶剂性能好，可以有效封闭甲醛液体涂料高的整体成本（涂料+人工+能耗+仓储），液体涂料整体成200-300RMB/m2高VOC，最多达31种化学毒物挥发，特别是苯、甲醛、苯胺和二异氰酸酯甲苯酯等高度物质。涂料有效利用率低，后期有甲醛释放工艺复杂，6-10道工序，且不能处理异形工件，需要在后期进行特殊的封边处理，且容易开裂。工艺复杂：6-10道工序，施工时间要6-12天，人工占用多，固化速度慢，高的仓储空间需求涂膜性能根据不同品种差异较大。耐水、耐磨和耐化学品性能不好，对甲醛等挥发性物质的封闭性不好全世界开始规模化喷涂MDF是1998年在英国的一家工厂，当时的产品是电视机柜，用于大屏幕显像管电视机的促销品。出现了按传统喷漆工艺，耗时太长，无法按时出货的问题。作为一种尝试，采用静电粉末喷涂，这是行业初次尝试这个工艺。结果是刚刚涂装完成涂层尚可，但边部一般会在2-3个月后出现裂缝。由于是促销品，因此没有引致客户投诉和退货。这是一次有效的尝试，2014年中国粉末涂料与涂装行业年会论文集电子版2在欧美掀起了一次MDF喷粉的热潮。结合当时对于粉末喷涂的理解，粉末向两个方向发展：一个是UV光固化粉末涂料，另一个是低温固化粉末涂料。在工业化过程中，UV粉末由于只能以透明效果，性能才能表现突出，施工条件和材料的存储要求较高，逐步退出了家具的表面实色涂装。这一战略性选择，对于北美的静电粉末涂料是毁灭性的，到2010年，全部的UV粉末涂装都淘汰出局。至今，在美国市场没有成规模的MDF粉末涂装。此情况会在2014年后有所改观，已有自动MDF喷粉线引进到美国。对于低温固化粉末，其工艺条件同样严格，但更为符合实际情况。老虎公司一直致力于这一领域的粉末涂料开发，已在全球首家实现MDF产品的大规模工业化稳定生产。且这一成功地示范作用在世界范围内不断加强，越来越多的客户和粉末涂料供应商加入到这一行业中来。尤其是中国和欧洲市场，大有遍地开花之势。老虎中国MDF喷粉项目的引入始于2009年，此时老虎公司已经占据欧洲MDF喷粉市场的80%，有了完整的公益资源。此时的中国工业已经问鼎世界，有了世界工厂的美誉，综合加工能力不弱于任何工业强国。加上中国对工业化进程中的环境保护问题日益重视，使MDF项目此时在中国落地适逢其时。并在随后的几年时间，老虎MDF团队消化吸收奥地利方面经验，大胆创新，攻克MDF技术和工艺的数个难关，成功实现MDF喷粉产品的大规模工业化生产。甚至平面产品也具备量产的能力。现今的MDF喷粉技术从老虎、励泰和宜家的三方合作的范围以及深度和广度来开，技术生命周期（见附图）的已经可以毫不隐晦的说，早已成功跨越技术裂谷，进入快速成长的通道。客户完成大规模工业化连续稳定生产，并形成持续强势的盈利能力。目前的MDF喷粉产品已经跨越裂谷（标志就是客户实现大规模工业化生产，并实现大幅盈利），进入快速成长的阶段（市场快速铺开，产品销售快速增长）。2新技术、工艺和设备在MDF喷粉领域应用低温固化MDF粉末涂料技术的发展，得益于新技术的应用实在太多。首先，低温树脂合成和制造领域，低温快速反应固化的原料的突破，使低温固化产品可以实现120℃@3min（红外）的低温固化，目前老虎公司市售MDF主力产品的固化窗口是135℃@5min或150℃@3min（红外）。目前主要的低温固化技术有：热固化、UV固化和过氧热固化。热固化以环氧体系、混合型体系和TGIC固化体系为主要方向，三个各有利弊：1.环氧体系易于黄变，耐光性能较差；2.混合型体系耐黄变性能稍好，但同样不耐光；3.TGIC固化体系耐光性能稍好，但不利于健康和环保。此外还有其他低温固化体系,如聚氨酯固化体系（原料在国内很难获得且不易获得更低固化温度，如120-140℃。过氧化物热引发体系，主要限制在原料价格较高，且属于尚在技术的开发阶段，完善尚需一定时间。但长远来看，殊途而同归，任何一个方向技术的突破都会进一步推动行业的发展。新材料的开发和新技术应用，使得MDF粉末涂料产品不再局限于纹理产品，平面产品也已经在逐步变成现实。其次，红外固化设备的发展和进步使MDF板材的粉末涂装，不再那么昂贵。能耗低使用寿命长，设计合理的红外炉，使MDF喷粉技术更是如虎添翼，极大的提高产品的涂装效率和成品率。MDF粉末涂料的固化长期以来几种固化加热方式并存，从最初的热风炉固化，到IR加UV固化，再到IR固化或IR加热风循环固化，加热的效率和均匀性一直是重点考虑和关注的要点。2014年中国粉末涂料与涂装行业年会论文集电子版3MDF粉末涂料的常见固化方式的对比随着国内MDF板材加工和制造工艺的不断进步，国内板材的质量也在不断提高，但对MDF板材的质量控制仍是MDF喷粉领域关注的要点，如板材的平均密度，均匀性，含水率，挥发物含量，表面平整和光洁度，表面电阻和导电率。如何有效的调控MDF板材的主要性能指标，也是MDF喷粉技术的另一个要点。表2常见材料的电导率数据Material/材料ThermalConductivity[W/(mK)]/热电导率Aluminium/铝190Steel/钢52OakWood/橡木0.16Plywood/胶合板0.12MDF/中纤板0.07Asbestosblanket/石棉板0.07Air/空气0.02创新的涂装设备，比如瓦格纳尔和诺信的新型涂装设备，尤其瓦格纳尔静电喷枪在的在极低表面电导率的情况下仍然具有良好的上粉性，可厚涂，均匀没有肥边或镜框效应。其他现场施工的大量的工艺创新也是确保MDF喷粉项目顺利进行也至关重要。如板材的前处理，老虎的粉末双涂体系，创新的底涂和面涂体系，以及各个工艺节点的控制和产品的性能检测指标等。以上我们讲了那么多，那么现今MDF有哪些成熟的产品可供客户选择呢？以下图片是老虎公司的成熟系列产品。3MDF喷粉技术展望目前MDF技术已经基本成熟，具备大规模推广应用的条件。且正在创造越来越高效快捷的施工效率，为客户创造更大价值。随着人们环保和健康意识的日益提高，相关环境保护的法律法规越来越严，和越来越多的大型涂料和原材料公司投入到MDF粉末涂料相关产品的研发，可以预见，未来2014年中国粉末涂料与涂装行业年会论文集电子版4的MDF喷粉技术，会有良好的发展。未来方向会主要集中在刨花板、水泥板、塑料等热敏性基材，甚至实木，卷钢等领域。会极大的拓展粉末涂料的应用领域或空间。老虎公司系列产品