家具頭條|水性涂料替代溶劑型涂料，應(yīng)用于人造板定制家具的案例分析！
來源: 家具產(chǎn)業(yè)
發(fā)布時(shí)間 2024-12-28
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涂料涂飾是木質(zhì)家具重要的表面裝飾與保護(hù)措施之一。目前，大部分涂料組成成分中含有一定的有機(jī)溶劑，起到調(diào)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(jī)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(nèi)對(duì)環(huán)境、安全要求的呼聲日益高 漲，國內(nèi)外化工界都加強(qiáng)了涂料的環(huán)保性能要求，不斷研發(fā)有利于環(huán)境保護(hù)、減少VOC（揮發(fā)性有機(jī)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(nèi)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(chǎn)過程中VOC排放以及產(chǎn)品的總揮發(fā)性有機(jī)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(hù)環(huán)境方面有較大優(yōu)勢(shì)，是環(huán)境友好型產(chǎn)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(yīng)用于人造板定制家具生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)。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(jià)格較高和干燥速度慢等。企業(yè)在生產(chǎn)技術(shù)和實(shí)際應(yīng)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(jìn)行干燥固化，所以施工過程中干燥設(shè)備需要更新；②木制類產(chǎn)品對(duì)水敏感，直接與水接觸易造成表面質(zhì)量不良；③目前水性涂料成本相對(duì)較高，企業(yè)的生產(chǎn)成本會(huì)提高；④水性涂料干燥速度緩慢，而且干燥環(huán)境對(duì)濕度及溫度有嚴(yán)格要求，并且因?yàn)槁桑瑢?duì)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(jià)格高，需設(shè)備施工，UV固化前的去水過程要求高，綜合生產(chǎn)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(yīng)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(duì)照以造型類薄木飾面產(chǎn)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(shí)對(duì)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(huì)引起薄木發(fā)霉泛白，飾面后產(chǎn)品表面鼓泡以及底漆封閉不嚴(yán)導(dǎo)致滲色、滲油等問題。在水性UV工藝設(shè)計(jì)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(shí)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(duì)于管孔較大的木材樹種。水性UV工藝與傳統(tǒng)PU工藝對(duì)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(shè)備噴涂，適合平板造型的產(chǎn)品（如造型門類產(chǎn)品），自動(dòng)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(chǎn)線，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。02-3 避免不同涂料混用導(dǎo)致質(zhì)量問題在實(shí)際的生產(chǎn)制作中，企業(yè)對(duì)UV往復(fù)噴涂底漆線的噴涂工段進(jìn)行了相應(yīng)改造，因現(xiàn)有的生產(chǎn)需求，UV 往復(fù)噴涂底漆線需同時(shí)滿足封閉漆涂裝和開放漆涂裝的兩種涂裝工藝，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)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(chǎn)，避免不同涂料混用導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問題。02-4 提升過程環(huán)保性與自動(dòng)化生產(chǎn)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(diǎn)，顯著地減少了涂料生產(chǎn)過程中VOC排放以及產(chǎn)品的總揮發(fā)性有機(jī)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(shè)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(dòng)化程度比PU工藝高， 更適合批量化生產(chǎn)。以筆者所在企業(yè)常規(guī)復(fù)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(yīng)用。下面兩個(gè)表格所列復(fù)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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| | UV平面輥涂生產(chǎn) 線；UV直邊底漆輥 涂生產(chǎn)線 |
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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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| 參照色板對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行修色 |
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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(duì)于UV底漆+水性UV面漆的涂裝工藝，關(guān)鍵點(diǎn)在于涂料的調(diào)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(zhì)量的關(guān)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(shí)干，但需控制不能干燥過渡，引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量異常。以筆者所在單位工程項(xiàng)目復(fù)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(shí)際的批量生產(chǎn)，對(duì)比傳統(tǒng)PU工藝及水性涂料工藝在成本及生產(chǎn)時(shí)間的差異， 結(jié)果見下圖。 ▲傳統(tǒng)PU工藝/水性UV工藝成本、時(shí)間對(duì)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?yàn)槿軇┬蚒V 底漆、水性UV面漆，材料單價(jià)高都比PE漆和PU漆高。 但溶劑型UV底漆、水性UV面漆均為機(jī)器噴涂，在使用過程中涂料可回收，企業(yè)可通過優(yōu)化設(shè)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(shí)間較PU工藝生產(chǎn)時(shí)間降低約37%、人工成本下降約 12%，這是因?yàn)槎蔚灼帷⒚嫫峋鶠闄C(jī)器噴涂且無待干時(shí)間，自動(dòng)化程度提高，實(shí)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(chǎn)效率的提升目前是企業(yè)精益化生產(chǎn)的重點(diǎn)，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(jí)轉(zhuǎn)型的重要方面，使用的涂料和生產(chǎn)的產(chǎn)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(chǎn)中的應(yīng)用，是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)工程，需要家具企業(yè)、涂料企業(yè)、設(shè)備企業(yè)緊密溝通、共同進(jìn)步升級(jí)來解決。對(duì)于人造板定制家具制造企業(yè)來說，水性涂料應(yīng)用的重點(diǎn)是綜合考慮質(zhì)量、效率和成本，在這3個(gè)要素中取得平衡。在筆者所在企業(yè)水性涂料的應(yīng)用案例中，通過對(duì)生產(chǎn)設(shè)備及車間環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，加入溶劑型UV來避免水與薄 木產(chǎn)品接觸，保證產(chǎn)品質(zhì)量；通過將傳統(tǒng)的人工噴涂向設(shè)備自動(dòng)化涂裝轉(zhuǎn)變，提高了生產(chǎn)效率；實(shí)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(yīng)用，不僅可提高生產(chǎn)過程和產(chǎn)品的環(huán)保性，而且可提高生產(chǎn)效率，符合人造板定制家具生產(chǎn)企業(yè)自動(dòng)化、批量化和精益化的生產(chǎn)要求。
