中密度纤维板（MDF）粉末涂料喷涂

    粉末涂料喷涂工艺在金属表面的喷涂已经非常成熟，也十分稳定而且有良好的控制水平。为了了解为什么MDF粉末喷涂与金属表面粉末喷涂有很大的区别，我们就必须知道MDF的固有特性。人们通常认为金属与MDF之间最主要的不同就是导电性。对于绝对导电值来讲这可能是正确的;但是，那不是MDF粉末喷涂最重要的因素。

    通常，一个1010 Ω—1011Ω的表面电阻能够为MDF粉末涂料喷涂提供足够的电导率。一个在室温下的标准MDF具有1012Ω左右的表面电阻。通过在MDF中加少量的添加剂，或者预热MDF，或者是两种方法都使用，这些都能够很容易地将MDF的电导率调整到所要求的范围。

    然而，金属与MDF之间一个更大的不同点就是热导率。表1展示了各种材料的热导率。MDF的热导率只有0.07 [W/(m • K)]。这比铝的热导率低得多，铝是粉末涂料喷涂最常用到的基材。这种在MDF基材内的温度分布给粉末喷涂带来了许多困难。

    从表1中可看到，MDF的热导率与石棉毯一样低，而石棉毯正是消防设备和高耐热手套的制作材料。因此，MDF需要花费很长的时间去加热和冷却。在加热和冷却过程中,MDF的表面温度和他的中心温度会不一样。如果MDF表面某一部分的加热比其他部分多，那么表面温度和边缘温度将会有很大的不同，这一现象在铝材喷涂中则不明显。

    此外，为了得到高质量的粉末喷涂，我们必须小心地控制MDF各种性能，譬如表面平整性、可打磨性、排气性、一定温度下的开裂性以及一些其他性能。MDF规格中的关键性能之一，也很容易受到MDF制造过程的影响，就是MDF的内部粘结强度。这个内粘结强度应该处于一个合理的较高的水平。

    总而言之，, MDF应该具有耐热性，轻微的导电性以及具有良好的可打磨性。值得庆幸的是，如今MDF制造厂已经能生产出这些种类的板材。事实上，一些MDF制造商已经开始将可用于粉末涂料喷涂的MDF推向市场。

    粉末涂料：初一看，粉末涂料本身被认为是在MDF粉末喷涂过程中最重要的因素。然而，就如前面指出的一样，提供给MDF的粉末涂料只是几个因素之一，这一因素必须与其他因素组合在一起，才能生产出高质量的粉末喷涂的MDF。

    当我们分析粉末涂料化学时，我们发现有两种固化方法可作为MDF粉末喷涂的固化方法。首先一个是传统的加热固化。第二个是紫外线 (UV)固化， 粉末先被加热到熔融状态，然后在紫外线光照下光固化。这两种技术都有利弊。哪种固化技术对MDF粉末喷涂是最成功的方法这一问题已有激烈的讨论。

    不论哪种固化方法，第一步是粉末的熔化。一种特定的粉末涂料需要在一个特定的温度范围内熔化。为了达到相同的最终表面特性，如表面纹理、光泽范围、抗刮性、抗化学性等等，熔化温度和固化温度，都必须控制在最小的范围。

    MDF喷涂的粉末熔化和固化温度在所有表面都必须一样。这就意味着边缘的固化温度应该与前面和后面的温度一样。不幸的是，至今为止大多数固化线，不管使用何种固化方法，固化炉里的温度没有达到这个要求。这就是在大多数情况下导致MDF粉末喷涂失败的重要原因。 下面会进行更详细的讨论。

    只有粉末达到一定的温度时，它才会开始熔化、流动从而形成粉末特有的表面效果。当熔融温度太低时，就会产生一个粗糙的砂纸般的表面结构;当熔融温度太高时，颜色就会发生变化。不论哪种粉末化学体系，紫外线固化粉末和热固化粉末都会产生相同的效果。

    对于热固化粉末来说，不仅仅要控制好适当的熔化温度，而且还要控制好固化温度-时间窗口， 这个窗口是特定的粉末的反应速度决定的。最近，已有能在4-5分钟的短时间内在130°C 到 140°C这样的低温下就能充分固化的粉末被开发出来。固化炉中的温度越低，就需要用越多的时间来充分固化，反之亦然。

    进行粉末喷涂时，最关键的部分就是找出粉末充分固化的时间点。只有充分固化的粉末才能在耐化学性、耐划伤性、耐磨性、柔韧性以及更多的特性方面得到最佳的表现。你无法通过肉眼观察出紫外线固化粉末和热固化粉末是否已经充分固化。当我们看到外观很漂亮， 你可能认为粉末已经得到了充分固化。然后进行破坏性测试时发现它不合格的质量。因此，在每一家粉末涂料公司都必须建立一个严格的过程和质量控制，以此来确保粉末自身要求的固化参数在严格的范围内受到控制。这就包括监视和调整熔化和固化炉的烘烤温度，如果是紫外线固化炉则在紫外线区调整紫外线的强度和剂量。

    尽管这些看上去应是任何一家粉末喷涂厂家进行粉末喷涂的标准程序，令人惊讶的是大多数MDF粉末喷涂公司不知道在烘炉内究竟发生着什么事情，也没有测量过精确的温度分布和紫外线分布。如果涂料生产线能够确保粉末得到它熔化和充分固化所需的条件，那么最终客户将会得到一个优质的表面。

    喷涂线。粉末喷涂线技术已被证实是获得高质量MDF粉末喷涂最重要的因素。遗憾的是，对于那些小型的金属表面粉末喷涂公司来说，若想通过旧的金属粉末喷涂生产线来获得高品质的MDF粉末喷涂是不可能的。

    喷涂生产线中最重要的部分就是烘烤炉技术，烘烤炉是涂料熔化的地方。若是热固化粉末则也是化学固化的地方。要记住的是MDF的热导率很低。因此，烘炉的设计需要使得其温度能够平均地分配;否则，热度不会像铝一样分布在整个基材表面。然而，在MDF上加热，必须确保表面温度的均匀分布，示意图如图5。

    由于MDF的热导率低，我们正好利用这个优势。就如之前讨论的那样，粉末需要在一个适当的温度下熔化和固化。这个温度往往比MDF所能承受的要高。然而，当粉末被红外线加热时，粉末和板的表面迅速达到可以融化和固化的温度。由于板的热传导慢，板中心的温度仍然比较低，比在整个粉末熔化和固化完成过程中的温度要低得多。因此，在MDF板上的热应力被最小化了，以致不会受到损伤。

    我们可以看出前面介绍的两种烘炉熔融固化即热固化和紫外线固化，目前都不适合于MDF粉末喷涂。因为传统的热固化对整个粉末和MDF加热，由于MDF的低热导率，要达到150-160度需要比较长的时间。结果粉末还没有完全固化，MDF已受到损伤。另一个是紫外线固化，至今为止要想达到紫外线强度和剂量的均匀分布非常困难，同时不同颜色，不同喷粉厚度固化程度都不同。因而紫外线固化目前还没有成功用于MDF粉末喷涂的例子。但紫外线可以用于MDF粉末喷涂后的透明粉照光层的固化(这里不做具体描述)。

    目前能成功用于MDF粉末喷涂的熔融固化是红外线烘烤炉。面临的挑战就是提供能够在MDF表面(包括边缘)均匀照射的红外线。可庆幸的是，现代红外线烘炉在均匀照射方面已有很高的水平。图6 是一张温度分布图，显示了通过温度传感器在红外线烘炉里测量到的MDF的顶部、中间和底部的表面温度。在MDF表面分布的温度发生着非常小的变化，温度变化范围小于15°F。///