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    2. 行業資訊

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      工業涂料的未來 ——中密度纖維板用UV固化粉末涂料

      2016/5/17 11:51:15

      根據Chemark咨詢集團的研究,溶劑型液體涂料占木器涂料行業75%~80%的市場份額。溶劑型材料的使用和處理價格都貴,并且還會受到標準不斷提高的政府法規的限制。


      消費者正在尋找能滿足并超越環保法規的產品和工藝,有較低的碳排放、產生的總施工成本較低,有較高的投資回報率。做到這一點以及降低生產周期、提高運營效率、通過改變涂裝工藝方法來提高安全性都是可能的。解決的方法是紫外光固化粉末涂料,是涂覆各種基材材料的一種更快、更清潔、更環保的方法,如中密度纖維板(MDF)木器。


      紫外光固化粉末涂料技術是涂料行業快速增長的一個領域,是為了解決不斷出現的環境問題和嚴格的涂裝工藝法規而出現的。該技術有較低的能耗成本,固化速度最快,對環境影響較少的技術之一。這些只是人們應該強烈考慮使用紫外光固化粉末涂料技術的一些原因。

      歷史

      粉末涂料是不含溶劑的且能得到有彈性且耐用涂層的一種工業面漆技術。最初是在20世紀60年代作為功能性涂料引進的,針對各種裝飾用途研制了熱固化或熱固性粉末涂料并已使用了一段時間。粉末涂料能提供優異的耐磨性和屏蔽性能,是一種具有較高性價比的面漆技術。

      紫外光固化粉末涂料的涂裝體系是在21世紀初最初研制和商業化的。這些初始系統的經濟方面的動機是利用紫外光固化的內在優勢,擴大傳統粉末涂料涂裝和涂料化學的基礎。熱敏材料,如中密度纖維木板(MDF),是該技術的天然產品市場,因為固化過程是在較低的溫度下進行。紫外光粉末可以用來涂裝不能用熱固性粉末涂料涂裝的產品和材料。

      紫外光固化粉末涂料體系和熱固性粉末涂料體系的靜電粉末涂裝過程是完全一樣的。然而,兩種體系之間的熔融/流動和固化過程作用是有區別的(圖1)。這種區分能使處理器精確、高效地控制熔融/流動和固化過程,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體系的生產質量。由于紫外光固化粉末涂料的引進,外部市場條件已經改變,使得紫外光固化粉末涂料的優點和好處更加引人注目。

      優點

      紫外光固化粉末涂料是目前最快速的化學涂裝方法之一。從開始到完成整個涂裝MDF板的過程只需要20分鐘或更少,這取決于涂料的化學工藝和零件的幾何形狀,使其成為一種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層,與其它面漆工藝相比,產量提高而能耗減少40%~60%。

      與其它面漆技術相比,紫外光固化過程要簡單得多。液體面漆固化需要將溶劑閃干,再熱固化30分鐘或更長時間來進行熔融和固化。盡管熱固性粉末涂料不要求溶劑閃干,但熔融和固化溫度高達450°F,在處理前需要額外的時間用于冷卻。紫外光固化粉末涂裝工藝能大大降低處理時間、獲得許多效率方面的好處:如等待日常啟動和關機的等待時間更短,增加了涂裝容量,在涂裝線上的零件數量減少,減少了缺陷和返工情況。

      紫外光固化粉本身是一種環保、不含溶劑、揮發性有機物、有害空氣污染物、單體或添加劑的產品,因此可以安全使用。灑落物可以掃凈或真空抽干凈,對設備或財產沒有殘留的損害。是目前市場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變用途,不需要操作許可證。

      粉末涂料的另一個主要優點是能夠回收噴出的粉末,并重新進行涂裝。事實上,粉末過噴可以回收高達98%。環保署認為,粉末涂料是一種“防止污染”的涂料技術2。紫外光固化粉末涂料能減少或消除與使用液體涂料(無論是溶劑型還是水性)有關的物料處理、許可、環境和廢物處理成本。它們也比液體涂料具有更好的使用周期的優點,因為固體材料比液體材料更容易混合、處理、控制和施工。

      能耗是與紫外光固化粉末涂料有關的另一個主要的優點;典型體系將利用天然氣和電為烘箱提供能源,用電為紫外燈固化系統提供能源。溶劑型和水性體系需要4~8倍烘箱能量來使溶劑閃干和涂層固化。為滿足空氣質量標準的要求,溶劑型涂料涂裝過程中產生的VOC需要額外的能量用于空氣凈化處理設備來焚燒或除去VOCs。而紫外光固化粉末涂料工藝都不需要這些。

      紫外光固化粉末涂料能提供較高質量的涂層,同時減少底材的熱暴露。在中密度纖維板(MDF)涂裝時,這一點特別重要,因為木材是一種對延長加熱時間敏感的材料。涂料可以配制成特定產品,有顏色、光澤度和紋理。最后,因為粉末涂裝過程速度更快、能提供更高的投資回報率(ROI),因而您可以在較短的時間內涂裝更多的材料,與其它涂層體系相比粉末涂料的總施工成本降低。

      制造商和服務供應商面臨的挑戰是對創新型產品和服務的需求,更重要的的挑戰是要確保整個供應鏈的可持續發展??蛻舾鶕Q定產品和服務的可持續性標準和規范作出購買決定。消費者都在積極尋求安全——制造安全、使用安全、處理安全的材料和工藝。

      雖然紫外光固化粉末涂裝體系的初始投資比溶劑型涂裝體系可能更昂貴,但提高的生產速度和其它優點使得投資回報率更快更高。


      施工及性能

      紫外光固化涂粉末于料適用一些熱敏感的材料和用途。紫外光固化粉末涂料的低溫和高速使得其成為粉末涂裝塑料和木材復合材料的理想條件。

      采用紫外光固化性粉末涂料最大量的一種底材是中密度纖維板(MDF),它是由木質纖維、樹脂和添加劑制成,是在加熱和加壓條件下粘結起來的一種理想的基材。中密度纖維板基材(MDF)也是一種理想的用紫外光固化粉末涂裝的基材,因為這種基礎致密、平整,具有低的孔隙度以及均勻?;娜菀撰@得、性價比高、容易加工,在設計能力方面與塑料相似。粉末涂裝中密度纖維板(MDF)的產品用途和市場包括零售商店貨架、櫥窗、工作臺面,醫療保健,教育和辦公家具。

      成本優勢

      雖然紫外光固化粉末涂料從化學角度來講具有許多勝過溶劑型和水性涂料的優點,從節約成本的角度來看,它們也具有優勢。與類似產量的溶劑型面漆體系相比,紫外光固化粉末涂裝體系的工廠面積是2050平方英尺,而前者需要超過16000平方英尺的工廠面積。

      假設每年每平方英尺的平均租金為6.50美元,估計紫外光固化體系每年的成本是13300美元,而溶劑型體系的成本是104000美元(圖2)。

      紫外光固化粉末涂料體系能產生更大量已涂漆的成品材料,獲得更高、更快的投資回報。這些工藝優勢,可以獲得超過200%的生產力優勢,證明了諺語“時間就是金錢”仍舊有效。

      結論

      隨著人們對可持續性、效率和安全性了解的提高,紫外光固化粉末涂料為未來的發展提供了眾多的機會。技術和工藝的快速干凈和環保。使用的新型化學品和施工技術在較低成本的情況下能提供更多的價值,因而會逐步取代現有的涂料系統和施工技術。

      紫外光固化施工技術的生產效率和經濟性非常明顯,高于市場平均毛利潤水平,具有較高的投資回報率。隨著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術和化學性能的平衡等特點將會在全球涂料行業獲得更高的市場份額。

      設計師們正在使用紫外光固化粉末涂料創造更多的產品,最終用戶在其產品中正在使用更多的紫外光固化粉末涂層的部件。對創新型和可持續性產品和服務的需求將持續增加,在各種基材和組裝產品上使用紫外光固化粉末涂料的市場機遇將繼續形成。

      粉末涂料具有其它涂層所沒有的內在獨特的特征。這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術越來越受歡迎的部分原因。


      作者:MichaelKnoblauch,總裁│DVUV股份有限公司,美國俄亥俄州克利夫蘭


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