家具頭條|水性涂料替代溶劑型涂料，應用于人造板定制家具的案例分析！
來源: 家具產業(yè)
發(fā)布時間 2024-12-22
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涂料涂飾是木質家具重要的表面裝飾與保護措施之一。目前，大部分涂料組成成分中含有一定的有機溶劑，起到調節(jié)涂料黏度的作用，使涂料便于涂飾，能夠形成連續(xù)完整的漆膜。然而，在涂飾、干燥固化后， 有機溶劑幾乎全部散發(fā)到空氣中，污染大氣，影響人體健康。隨著國際及國內對環(huán)境、安全要求的呼聲日益高 漲，國內外化工界都加強了涂料的環(huán)保性能要求，不斷研發(fā)有利于環(huán)境保護、減少VOC（揮發(fā)性有機物）排放的新型涂料。近年來，以水性涂料為代表的家具用涂料在國內興起，越來越多的人造板家具企業(yè)開始選用水性涂料來減少生產過程中VOC排放以及產品的總揮發(fā)性有機化合物（TVOC）的含量。與溶劑型涂料相比，用水做稀釋劑，在節(jié)約能源和保護環(huán)境方面有較大優(yōu)勢，是環(huán)境友好型產品。
本文以水性UV為例，探究水性涂料替代傳統(tǒng)溶劑型涂料應用于人造板定制家具生產的工藝特點。水性涂料不同于一般的溶劑型涂料，是以水為溶劑或分散劑的涂料，與傳統(tǒng)的溶劑型涂料相比，其所使用的溶劑大為減少，VOC含量也得到了大幅度的降低。水性涂料與傳統(tǒng)的溶劑型涂料的綜合性能相比，還存在一些差距，如漆膜豐滿度不夠、硬度低、價格較高和干燥速度慢等。企業(yè)在生產技術和實際應用上，還有以下問題需要解決：①水性涂料的施工需要先將水排除，然后再進行干燥固化，所以施工過程中干燥設備需要更新；②木制類產品對水敏感，直接與水接觸易造成表面質量不良；③目前水性涂料成本相對較高，企業(yè)的生產成本會提高；④水性涂料干燥速度緩慢，而且干燥環(huán)境對濕度及溫度有嚴格要求，并且因為慢干，對干燥房的清潔度要求更高。目前，人造板定制家具行業(yè)中，常見的水性涂料主要有3種：①單組分水性涂料，成本低，但漆膜豐滿度、 硬度較差；②雙組分水性涂料，成膜后效果好，但干燥慢，固化劑加入要求高；③水性UV涂料，價格高，需設備施工，UV固化前的去水過程要求高，綜合生產效率高。以水性UV工藝為例，介紹水性涂料在人造板定制家 具行業(yè)的應用工藝。下表為水性UV與傳統(tǒng)聚氨酯（PU）涂料的工藝流程。▲水性UV與傳統(tǒng)PU涂料的工藝流程對照以造型類薄木飾面產品的封閉涂裝工藝為例，水性 UV工藝與傳統(tǒng)的PU工藝主要差異在于二次底漆工序和面漆工序，而一次底漆工序相同，主要原因如下：水性涂料中的水分在涂裝時對木材或薄木有較大的影響，如果水性涂料中的水分與薄木直接接觸，可能會引起薄木發(fā)霉泛白，飾面后產品表面鼓泡以及底漆封閉不嚴導致滲色、滲油等問題。在水性UV工藝設計中， 第一底漆工序與傳統(tǒng)PU工序一致，使用溶劑型UV作為第一次底漆，同時使用改良的溶劑型UV（可噴涂）作為第二次底漆，即兩次底漆都使用溶劑型UV，有效地避免了水分與薄木的直接接觸，起到了很好的封閉效果，特別是對于管孔較大的木材樹種。水性UV工藝與傳統(tǒng)PU工藝對比，第二次底漆工序由PE噴涂優(yōu)化為改良的溶劑型UV噴涂，改良的溶劑型UV本身也屬于環(huán)境友好型涂料，由于溶劑UV的成本比水性UV的低，配合水性涂料使用可降低整體成本。另外，施工方式由傳統(tǒng)的人工噴壺施工改為設備噴涂，適合平板造型的產品（如造型門類產品），自動化程度提高，效率提高，人工成本降低。此外，傳統(tǒng)的PE底漆， 噴涂后需待干6～10 h，而UV底漆采用紅外+紫外光固化的干燥方式，從噴涂到干燥形成一整條生產線，進一步提高了生產效率。在實際的生產制作中，企業(yè)對UV往復噴涂底漆線的噴涂工段進行了相應改造，因現(xiàn)有的生產需求，UV 往復噴涂底漆線需同時滿足封閉漆涂裝和開放漆涂裝的兩種涂裝工藝，對現(xiàn)有設備進行了雙泵雙回路改造，增加油路，改為雙油管/油泵，滿足兩種工藝的生產，避免不同涂料混用導致的產品質量問題。面漆工序由PU面漆噴涂工序優(yōu)化為水性UV噴涂，為水性UV工藝優(yōu)化的重點，顯著地減少了涂料生產過程中VOC排放以及產品的總揮發(fā)性有機化合物（TVOC）的含量，環(huán)保性提升。施工方式由傳統(tǒng)的人工噴壺施工改為設備噴涂，干燥方式由傳統(tǒng)PU的干燥房 8～24 h自然待干優(yōu)化為恒溫恒濕干燥房+紫外光固化的干燥方式，因此，水性UV工藝的自動化程度比PU工藝高， 更適合批量化生產。以筆者所在企業(yè)常規(guī)復合造型門板的涂裝工藝為例，探討水性UV工藝在人造板定制家具制造中的應用。下面兩個表格所列復合造型門板的UV底漆+水性UV面漆的涂 裝工藝，該工藝為薄木飾面透明封閉漆高亮光涂裝工藝，適用于長度≤2 400 mm、寬度≤1 100 mm和厚度≤ 60 mm的門板涂飾。 | |
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| 涂布量：90～110 g/m2 ，隧道 式紅外干燥+UV固化 |
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| 涂布量：90～110 g/m2， 恒溫恒濕干燥房干 燥后UV固化 |
對于UV底漆+水性UV面漆的涂裝工藝，關鍵點在于涂料的調配及濃度控制，涂料涂布量的控制，及UV 固化前的干燥工序。其中，干燥是保證涂裝質量的關鍵工序。無論采用何種干燥方式，均需保證涂料中的水分徹底實干，但需控制不能干燥過渡，引發(fā)產品質量異常。以筆者所在單位工程項目復合造型門板為例，依據(jù)薄木飾面透明封閉漆高亮光工藝實際的批量生產，對比傳統(tǒng)PU工藝及水性涂料工藝在成本及生產時間的差異， 結果見下圖。 ▲傳統(tǒng)PU工藝/水性UV工藝成本、時間對比從圖中可知，與傳統(tǒng)PU工藝相比，水性UV工藝涂料的材料成本較高，目前高約110%，原因為溶劑型UV 底漆、水性UV面漆，材料單價高都比PE漆和PU漆高。 但溶劑型UV底漆、水性UV面漆均為機器噴涂，在使用過程中涂料可回收，企業(yè)可通過優(yōu)化設備等提高涂料的回收率，從而降低水性UV工藝的材料成本。水性UV工藝時間較PU工藝生產時間降低約37%、人工成本下降約 12%，這是因為二次底漆、面漆均為機器噴涂且無待干時間，自動化程度提高，實現(xiàn)涂裝工序的流水線作業(yè)， 減少了操作人員的配置。生產效率的提升目前是企業(yè)精益化生產的重點，從另一方面來說也提高了企業(yè)的整體效益。環(huán)保、健康是制造型企業(yè)升級轉型的重要方面，使用的涂料和生產的產品更加環(huán)境友好，企業(yè)才更有競爭力。綜上可知，水性涂料在人造板定制家具生產中的應用，是一個綜合性的系統(tǒng)工程，需要家具企業(yè)、涂料企業(yè)、設備企業(yè)緊密溝通、共同進步升級來解決。對于人造板定制家具制造企業(yè)來說，水性涂料應用的重點是綜合考慮質量、效率和成本，在這3個要素中取得平衡。在筆者所在企業(yè)水性涂料的應用案例中，通過對生產設備及車間環(huán)境進行優(yōu)化，加入溶劑型UV來避免水與薄 木產品接觸，保證產品質量；通過將傳統(tǒng)的人工噴涂向設備自動化涂裝轉變，提高了生產效率；實現(xiàn)涂裝工序的流水線作業(yè)，減少了操作人員的配置，以及加入溶劑UV的使用，來節(jié)省水性涂料成本。由此可知，水性涂料在人造板定制家具中的應用，不僅可提高生產過程和產品的環(huán)保性，而且可提高生產效率，符合人造板定制家具生產企業(yè)自動化、批量化和精益化的生產要求。
