低溫固化粉末涂料在刨花板上的應(yīng)用性能研究

帥浩坤，邱鋒利，張文標(biāo)，肖海湖

（1. 浙江天松新材料股份有限公司，浙江 臨安311300；2. 浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江 臨安311300）

刨花板作為一種用途廣泛的人造板，具有廣闊的發(fā)展前景。同其它人造板一樣，刨花板具有節(jié)約木材、改善木材性能、劣材優(yōu)用、提高木材綜合利用率等優(yōu)點(diǎn)[1]。 隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，對于刨花板的外表裝飾性能也提出了更高的要求。粉末涂料因其符合“4E”原則[2]，故利用粉末涂料涂裝刨花板成了一種趨勢。 刨花板由于表面存在著各種溝槽、導(dǎo)管、管胞、木射線等，一方面會引起表面不平整，另一方面也會造成粉末涂料的流展性差且不均勻。因此，對刨花板的表面作粉末涂裝要比對金屬材料操作困難得多。 本實(shí)驗(yàn)通過制備低溫固化粉末涂料，優(yōu)化粉末配方，對刨花板表面進(jìn)行砂光、機(jī)械磨壓和化學(xué)處理，研究了其應(yīng)用性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

低溫固化聚酯樹脂TS4613：浙江天松新材料股份有限公司； 環(huán)氧樹脂E-12： 工業(yè)品，黃山錦峰實(shí)業(yè)有限公司；安息香（消泡劑）：寧波南?；瘜W(xué)有限公司；GLP588（ 流平劑）：寧波南?；瘜W(xué)有限公司；GLP701（光亮劑）：寧波南?；瘜W(xué)有限公司；刨花板 （4cm× 8cm）： 福建福人木業(yè)有限公司，120×75×12mm3，含水率為9.5% ～11.0%；801 膠：武漢霞光裝飾涂料有限公司，主要成分為聚乙烯醇+縮聚尿醛樹脂；600＃ 砂紙：上海砂紙廠；X8126銑床（帶磨壓盤）：自制；15% NaOH：自制；聚醋酸乙烯乳液膠（白膠）：嘉善華濤助劑廠；石蠟：廣州市科尼化工有限公司。

1.2 試樣的制備

表1 粉末涂料配方

將聚酯樹脂TS4613、環(huán)氧樹脂（E-12）、顏料、填料、流平劑、脫氣劑、固化促進(jìn)劑等按配方量（見表1）加入配料容器中，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅?jīng)擠出機(jī)熔融擠出、粉碎，過180 目篩，即獲得粉末涂料，將其靜電噴涂于樣板上，再將樣板置于紅外固化箱內(nèi)得固化涂膜。

1.3 儀器設(shè)備

Q2000 型DSC 差熱分析儀： 美國TA 儀器公司； KYKY-1000B 型掃描電子顯微鏡： 北京中科科儀。

2 結(jié)果與討論

2.1 低溫固化粉末涂料體系確定

本實(shí)驗(yàn)通過DSC 差熱分析儀，以空樣品盤作參比，氮?dú)獗Ｗo(hù)，掃描升溫速率分別為5、10、15、20℃／min，以確定所制備粉末涂料為低溫固化粉末涂料[3-4]。

圖1 非等溫固化DSC 曲線不同升溫速率下TS4613 粉末涂料的DSC 曲線

從圖1 可知，隨著升溫速率提高，粉末涂料的固化起始溫度To、峰值溫度Tp和峰值溫度Tf均向高溫方向移動，用β 分別對To、Tp和Tf作圖2。 外推法到β＝0，可基本得到該粉末體系的凝膠化溫度To＝95℃，固化溫度Tp＝145.5℃以及后固化溫度Tf＝175℃。 說明TS4613 所制備的粉末符合低溫固化的要求。

圖2 TS4613 粉末涂料的固化溫度-升溫速率關(guān)系

2.2 刨花板的表面處理及涂裝研究

2.2.1 各種方法處理的試件上粉情況

①用600＃ 砂紙，砂光方向?yàn)榭v向，砂光時間為3 min，對刨花板進(jìn)行砂光處理；②用磨壓頭轉(zhuǎn)速為150 rpm，進(jìn)給量為36 mm／min，彈簧壓縮量為0.5 mm，對刨花板進(jìn)行機(jī)械磨壓處理；③用棉花蘸取少量的15% NaOH 溶液均勻地涂抹于刨花板試件上，然后把試件放入溫度已達(dá)到180 ℃的干燥箱中烘約1 ～2 min，取出后冷卻備用；④用刷子取少量的白膠均勻地涂抹于刨花板試件上，然后把試件放入溫度已達(dá)到180 ℃的干燥箱中烘約5 min，取出后冷卻備用；⑤把石蠟均勻地涂抹于刨花板試件上，大約涂抹1 min 以后，將試件放入100 ℃的烘箱中烘1 min 使石蠟熔融，然后取出冷卻備用； ⑥用刷子取少量的801 膠均勻地涂抹于刨花板試件上，然后將試件放入100 ℃烘箱中烘1 min，取出冷卻備用。 對上述各種方式處理的刨花板進(jìn)行粉末涂料靜電噴涂，各試件上粉情況如表2 所示。

表2 各種方法處理的試件上粉情況／g

從涂膜質(zhì)量上看，用801 膠處理的刨花板涂膜綜合性能最好。刨花板表層的801 膠膜，降低了刨花板和靜電噴槍之間的導(dǎo)電效率，它的上粉量與機(jī)械磨壓和砂光相比稍差。 機(jī)械磨壓和砂光雖然上粉效果好，但是涂膜質(zhì)量差，不適合采用。 用NaOH 溶液、 石蠟和白膠處理的刨花板不僅上粉率低，而且涂膜質(zhì)量也差，

2.2.2 刨花板粉末涂裝涂膜性能的分析

耐水性測試：按照GB／T1733-1993 標(biāo)準(zhǔn)測試。

劃格法附著力測試：按照GB／T9286-1998 標(biāo)準(zhǔn)測試。

漆膜硬度測試： 按照GB／T 6739-2006 標(biāo)準(zhǔn)測試。

表3 表面處理對涂膜性能的影響

性能處理方法耐水性硬度等級附著力等級涂膜質(zhì)量涂NaOH溶液表面較粗糙，針孔較少，無裂紋，上粉率低涂石蠟 表面較粗糙，針孔較少，無裂紋，上粉率低不合格 4H 1合格 H 1涂白膠 表面較平整，針孔較多，無裂紋，上粉率一般合格 4H 2涂801 膠 表面平整，幾無針孔，無裂紋，上粉率中等合格 4H 2

由表3 可知，刨花板基材表面涂15% NaOH溶液的試件，在羧基型聚酯粉末固化過程中，殘留了一部分的NaOH，殘留的羥基與聚酯所帶的羧基發(fā)生了反應(yīng)，使得整個粉末體系出現(xiàn)了不同的固化速度，導(dǎo)致涂膜粗糙，再加上其親水基團(tuán)存在較多，導(dǎo)致15% NaOH 溶液處理的試件經(jīng)過常溫浸泡24 h 后有起泡現(xiàn)象，耐水性差。

由表3 還可以看出，所有處理方法的硬度都較高，其中涂石蠟的試件表面硬度最低，這是由于蠟的表面張力很低，在涂膜固化過程中，蠟會遷移至涂膜表面，導(dǎo)致涂膜變軟，硬度降低。

從漆膜質(zhì)量上看：涂801 膠的涂層針孔極少，表面質(zhì)量要明顯好于其他處理方式，這是由于刨花板表面是個不平整的平面，旋切時，存在各類細(xì)胞如導(dǎo)管、 大毛細(xì)管、 纖維被分離形成的凹凸不平，涂801 膠時將膠填入這些縫隙中，將之封閉，使粉末涂料在固化時有很好的流平性，因此能獲得良好的涂膜。

2.2.3 樣品電子掃描電鏡觀察

圖3 樣品的掃描電子顯微圖

由圖3 可見，未處理試件的表面具有極大的空隙，且凹凸不平。而其它的各種處理都在一定程度上封閉了部分空隙，表面明顯比未處理的平整。從空隙度來看，801 膠處理＜砂光處理＜磨壓處理＜石蠟處理＜未處理。 因此，涂801 膠的表面平整度是最好的。

3 涂膜上粉量對試件印花效果的影響

將刨花板經(jīng)801 膠涂膜后，烘干，再對其進(jìn)行粉末噴涂，經(jīng)過一定時間的預(yù)固化之后，對其進(jìn)行轉(zhuǎn)移印花處理。 涂膜的上粉量對轉(zhuǎn)移印花的效果如表4 所示。

表4 上粉量對轉(zhuǎn)移印花的影響

從表4 可知，上粉量多的試件一般印花后的圖案較清晰，印花整體效果好的概率高；而上粉量少的試件其印花效果幾乎都不理想。

4 結(jié)論

（1）通過DSC 差示掃描量熱法，計(jì)算出了TS4613 的固化溫度為145.5 ℃，其固化溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于聚酯-環(huán)氧普通型180 ℃的固化溫度，可以確定TS4613 制備的粉末涂料為低溫固化粉末涂料。

（2）通過對刨花板進(jìn)行不同的處理方式的研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過801 膠處理的刨花板空隙度最低，表面涂裝綜合性能最佳。

（3）通過對801 膠處理的刨花板進(jìn)行轉(zhuǎn)移印花的研究，發(fā)現(xiàn)上粉量對轉(zhuǎn)移印花的效果影響很大，上粉量多，印花效果越好。

[1]張德榮，林靜，張雙保. 中國刨花板工業(yè)的回顧與展望[J].木材加工機(jī)械，2001，（1）：24-29.

[2]陳紅.粉末涂料發(fā)展展望[J].涂料工業(yè)，2001，（11）：5-9.

[3]劉宏，單國榮，潘鵬舉. 聚酯樹脂粉末涂料的固化行為[J]. 化工學(xué)報，2012，63（4）：1315-1320.

[4]韓俊華，呂建，徐曉. 環(huán)氧粉末涂料的固化動力學(xué)和固化工藝的研究[J]. 熱固性樹脂，2010，25（3）：1-5.