UV涂飾技術(shù)在木門中的應(yīng)用

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(1.福建居怡竹木業(yè)有限公司，福建 建甌 353100；2.南京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210037)

隨著木門行業(yè)的快速發(fā)展，獨(dú)特的木門造型、環(huán)保的涂料、先進(jìn)的涂飾設(shè)備等，都使得人們更加青睞于帶有自然美感的木門。在木門涂飾過程中，涂料種類、涂飾技術(shù)和工藝流程等，都會對最終成品的質(zhì)量和性能造成影響[1-2]。

目前，為了使木門涂飾更加環(huán)保高效，在涂料選用方面，也由之前的PU和PE涂料轉(zhuǎn)型成了現(xiàn)在的UV涂料和水性涂料。雖然PU和PE涂料涂飾后的成品，硬度和附著力等性能優(yōu)異，但存在干燥速度慢、VOCs排放較大的問題[3-4]，現(xiàn)在僅適用于小批量生產(chǎn)的木門企業(yè)。而對于木門的大批量生產(chǎn)，UV涂料的優(yōu)勢非常明顯[5-6]，其是一種紫外光固化涂料，具有干燥速度快、環(huán)保以及漆膜性能好的優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，大大提高生產(chǎn)效率。水性涂料的環(huán)保性很好[7-8]，也能適應(yīng)自動化生產(chǎn)，但由于水性涂料中是以水作為稀釋劑，在漆膜干燥時，需要選用合適的方式。

木門主要由門扇、線條和門套板組成，根據(jù)其造型的不同，采用的涂飾設(shè)備主要有往復(fù)式噴涂設(shè)備、靜電噴涂設(shè)備、真空噴涂設(shè)備、水平輥涂設(shè)備和側(cè)邊輥涂設(shè)備，針對不同的部件，選用合適的涂飾設(shè)備是必要的?，F(xiàn)在的木門涂飾生產(chǎn)，已經(jīng)由最初的人工涂飾，到現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)自動化涂飾，智能化涂飾也正在不斷的研究中。本文從涂料的種類、噴涂和輥涂技術(shù)這兩個方面進(jìn)行分析，旨在為木門涂飾生產(chǎn)提供參考。

1 涂料種類

目前，常用于木門涂飾的涂料種類見表1，主要包括PU、PE、UV和水性涂料這四種。PU和PE涂料，漆膜性能好，但干燥的時間較長，多采用手工噴涂的方式，在造成人體傷害的同時，會污染周圍環(huán)境，較難適應(yīng)木門的快速發(fā)展。UV涂料和水性涂料可以實(shí)現(xiàn)自動化涂飾生產(chǎn)，并且已經(jīng)在木門涂飾中取得了較好的應(yīng)用成果。

表1 木門涂飾的四種涂料種類及特點(diǎn)

練世斌[9]等分析了新形勢下的環(huán)保涂飾工藝，提出了UV底漆和水性面漆在板式家具中的應(yīng)用，最終得到了較好的漆膜質(zhì)量。林森[10]發(fā)現(xiàn)水性UV涂料在實(shí)際的涂飾生產(chǎn)中環(huán)保性突出，且噴涂時無溶劑揮發(fā)，對人體和環(huán)境均無傷害，具有很好的應(yīng)用前景。目前，UV涂飾工藝已經(jīng)成熟，在木門涂飾中具有廣泛的應(yīng)用。

2 UV涂飾技術(shù)在木門中的應(yīng)用

2.1 UV靜電噴涂技術(shù)

UV靜電噴涂是由金屬表面涂飾發(fā)展而來，可滿足粗糙多孔的人造板表面涂飾，具有自動化水平高、綠色環(huán)保、涂料可循環(huán)利用等優(yōu)勢，而且可以達(dá)到異形工件的涂飾要求，在異型木門涂飾中具有很大的應(yīng)用潛力。

木門UV靜電噴涂原理如圖1所示，主要有旋杯式靜電噴涂和圓盤式靜電噴涂兩種。根據(jù)木門門套和門扇的結(jié)構(gòu)不同，往往對門套線進(jìn)行圓盤式靜電噴涂，對門扇進(jìn)行旋杯式靜電噴涂。目前，王嘉明等[11]發(fā)現(xiàn)UV靜電噴涂在木門涂飾中，可以很大程度地提高涂飾效率，并且VOCs排放量低，環(huán)保性好。在木門靜電噴涂的研究中，李博等[12]發(fā)現(xiàn)旋杯式靜電噴涂建立相應(yīng)的漆膜厚度理論模型，就能很好地預(yù)測涂飾后的漆膜厚度偏差；并且當(dāng)工件貼面薄木種類不同時，對靜電噴涂前的表面電阻有很大的影響，涂飾后的表面電阻隨濕膜厚度的增加而減少[13]；為了提高涂飾質(zhì)量，只要在木門工件背面放置接地的導(dǎo)電板，就能提高噴槍和木門之間的電場強(qiáng)度[14-15]。

圖1 木門UV靜電噴涂原理

木門門扇靜電噴涂線工藝流程：木門除塵→UV噴門正面→UV噴門反面→空氣手噴槍補(bǔ)噴正面→空氣手噴槍補(bǔ)噴反面→紫外線預(yù)熱→UV光固化→下件。門套靜電噴涂線工藝流程：門扇自動清理除塵→加濕→UV靜電噴涂→紅外流平→UV光固化→下件。

UV靜電噴涂設(shè)備成本較高，而且對場地的涂飾環(huán)境有較高要求。針對一些異型木門涂飾時，采用UV靜電噴涂的方式，可以很好地解決是否完全涂飾的問題，搭配上UV立體干燥室可以實(shí)現(xiàn)快速干燥。隨著UV涂料的不斷改進(jìn)，以及靜電噴涂技術(shù)的發(fā)展，UV靜電噴涂技術(shù)在木門涂飾中，具有很大的應(yīng)用價值。

2.2 UV真空噴涂技術(shù)

UV真空噴涂技術(shù)對異型的線條進(jìn)行涂飾，可以得到很好的涂飾效果，工件經(jīng)過輸送帶和壓輪進(jìn)入真空噴涂室，然后從與工件截面形狀吻合的孔洞輸出，完成涂飾過程，可以通過輸送帶的速度調(diào)節(jié)涂飾的速度。

方立新[16]對真空噴涂技術(shù)的原理進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在槽榫密封中能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，只需合理地調(diào)整設(shè)備參數(shù)，選擇合適的真空噴頭，就能達(dá)到穩(wěn)定的真空噴涂質(zhì)量，并且可以降低吸水厚度膨脹率。彭成新等[17]研究了真空噴涂時的影響因素，發(fā)現(xiàn)真空環(huán)境下的噴涂質(zhì)量優(yōu)于常壓下的噴涂質(zhì)量，主要的影響因素有真空度、靜電電壓、霧化氣壓、扇形氣壓和涂料固化等。王益強(qiáng)[18]將真空靜電噴涂與傳統(tǒng)的靜電噴涂技術(shù)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)可以有效地解決工件表面漆膜厚度不均、顆粒多以及涂料浪費(fèi)的缺陷，最終得到了較優(yōu)的真空靜電噴涂工藝以及工藝參數(shù)。蔣軍等[19]研發(fā)了木門線條的真空噴涂技術(shù)，在出料口配上相應(yīng)的干燥設(shè)備裝置形成生產(chǎn)線，涂料可以循環(huán)利用，消除噴涂的影響，提高環(huán)保性，減少涂飾成本。

目前，UV真空噴涂技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于木門線條的涂飾中，可以提高涂飾質(zhì)量，減少涂料消耗，達(dá)到了環(huán)保的要求。

2.3 UV智能噴涂技術(shù)

目前，UV自動化噴涂已經(jīng)逐漸代替了手工噴涂，這是由于手工噴涂易對人體和環(huán)境造成傷害，而且涂飾效率較低，干燥速度慢且占地空間大，而UV自動化噴涂的環(huán)保性及經(jīng)濟(jì)效益高，在木門及板式家具生產(chǎn)涂飾中具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

UV往復(fù)式噴涂大多是對異型的木門進(jìn)行涂飾，主要由輸送系統(tǒng)、過濾與安全裝置、循環(huán)往復(fù)機(jī)構(gòu)、油清潔回收系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成。往復(fù)式噴涂設(shè)備在涂飾較大面積或者小面積凹造型的木門時，具有涂飾效率高、漆膜厚度控制準(zhǔn)確、涂料便于回收利用等優(yōu)點(diǎn)。劉昌杰[20]對自動噴涂的噴涂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并研究了木門智能噴涂控制系統(tǒng)，使用人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)聯(lián)接控制，達(dá)到了更加穩(wěn)定的噴涂質(zhì)量，提高了涂飾效率，減少了涂料的損耗。馮琛[21]提出了噴槍實(shí)現(xiàn)智能噴涂的想法，通過三維仿真的形式，對木門智能噴涂的構(gòu)件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，智能噴涂設(shè)備主要由三維移動平臺、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、噴頭旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、油漆回路和智能控制單元組成，測試得出木門在智能噴涂設(shè)備涂飾后，得到了較好的漆膜性能。

隨著技術(shù)的發(fā)展，UV噴涂技術(shù)已經(jīng)由手工噴涂過渡到了自動化噴涂，再到現(xiàn)在的智能化噴涂，利用高新的噴涂技術(shù)，可得到高質(zhì)量、高性能的產(chǎn)品。

2.4 UV水平輥涂技術(shù)

木門中的平板門扇，其表面形狀規(guī)則平整，多采用UV輥涂的方式，木門UV水平輥涂原理如圖2所示，一次性完成門扇的表面砂光、底面漆輥涂、干燥、紅外流平等工序，在很大程度上提高工件的涂飾效率，減少涂料消耗。

圖2 木門UV水平輥涂原理

目前，關(guān)于UV水平輥涂在木門中的研究還很少，但在地板和板式家具部件中已有很多研究。江應(yīng)[22]對MDF的輥涂涂飾，設(shè)計(jì)了一條實(shí)色輥涂工藝路線，從基材處理、底漆輥涂、面漆輥涂和UV固化這幾個因素出發(fā)，分析了砂光、涂布量和干燥能量對漆膜性能的影響，最后得到了較優(yōu)的涂飾工藝參數(shù)。李新功[23]采用UV輥涂工藝對實(shí)木復(fù)合地板的涂飾進(jìn)行了研究，其中涂飾是地板加工中的重要工序，對仿古效果顯得格外重要，分析發(fā)現(xiàn)輥涂涂飾后的漆膜性能指標(biāo)均能達(dá)到要求，涂料消耗少，更加環(huán)保。

木門的水平UV輥涂技術(shù)，僅能對平板門扇和平板類工件進(jìn)行涂飾，對于異型工件的涂飾，依舊采用噴涂的方式，異型工件輥涂仍具有很大的難度，這也是現(xiàn)階段研究的重點(diǎn)。

2.5 UV側(cè)邊輥涂技術(shù)

木門的側(cè)邊涂飾，目前大多有兩種方式，第一種是先對門扇側(cè)邊貼PVC膜，再噴涂面漆；第二種是采用專用的側(cè)邊輥涂設(shè)備，進(jìn)行底面漆的輥涂，板式部件UV垂直輥涂工藝如圖3所示，可以完成直邊和倒角的砂光，底漆和面漆的垂直輥涂。

圖3 板式部件UV垂直輥涂工藝

對于木門側(cè)邊的涂飾，羅國興[24]研制了木門門扇側(cè)邊UV垂直輥涂機(jī)，對各個構(gòu)件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，最后對涂飾性能進(jìn)行了測試，漆膜厚度、漆膜硬度和漆膜附著力均能滿足要求。郭曉磊等[25]對UV垂直輥涂機(jī)在板式部件中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，介紹了側(cè)邊輥涂工藝流程，分析了砂光、除塵、輥涂和干燥等單元的結(jié)構(gòu)，以側(cè)邊輥涂代替噴涂，提高了涂飾效率。陳剛[26]研究了木門門扇邊部垂直輥涂工藝，分析了砂光、輥涂和干燥單元的結(jié)構(gòu)，以底漆涂飾工藝為例，介紹了門扇UV側(cè)邊垂直輥涂工藝流程。

木門通過UV側(cè)邊輥涂技術(shù)，解決了采用噴涂涂飾時出現(xiàn)的干燥時間長、需要場地大、涂料揮發(fā)到空氣中等問題，增加了涂料循環(huán)系統(tǒng)，往復(fù)利用UV涂料，涂飾后可立刻進(jìn)行UV光固化，生產(chǎn)線速度快，在木門側(cè)邊涂飾中，具有重要的應(yīng)用價值和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3 結(jié)束語

UV涂料，具有環(huán)保、干燥速度快、涂料膜性能優(yōu)異和封閉性強(qiáng)等優(yōu)勢，可有效封閉板式家具的管孔。由于木門的造型各異，涂飾方式主要有噴涂和輥涂這兩種，異型木門部件多通過UV靜電噴涂、UV往復(fù)式噴涂和UV真空噴涂的方式進(jìn)行涂飾；而平板木門部件的表面和側(cè)邊，可通過UV輥涂的方式，有效地提高涂飾效率，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。UV涂飾技術(shù)在木門的涂飾生產(chǎn)中，具有重要的應(yīng)用價值。