【文章內(nèi)容簡介】 造板劃痕實驗機(jī)，浙江省木材加工產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新服務(wù)平臺 ； （ 7） JMIV型 滾動磨損試驗機(jī)，濟(jì)南時代試金儀器有限公司 ； （ 8） SRM1（ D）型表面粗糙度測量儀 ， 寧波萊科計量儀器 有限公司； （ 9） MJ6132B 型 馬氏鋸機(jī) ，晉江市神功機(jī)械制造有限公司； （ 10） JA5003 型 電子天平 ，精確度 :千分之一； （ 11） 旋轉(zhuǎn)翼式粉體噴房 ， 蘇州固藝涂裝設(shè)備有限公司 ； （ 12） AHD 紅外燈固化裝置 ，深圳市 安宏達(dá)光電科技有限公司； （ 13） YF504 型指針式 高阻計 ，北京同德創(chuàng)業(yè)科技有限公司； （ 14） AR872A 型 紅外測溫儀 ，北京華運(yùn)安特科技有限責(zé)任公司； （ 15） 美工刀、剪刀 等。 實驗內(nèi)容 （ 1）探索 中密度 纖維板前期不同預(yù)處理方式對粉末上粉率及涂膜性能的影響 ，其內(nèi)容主要包括：探索中密度纖維板的含水率與電阻率、溫度與電阻率以及含水率、溫度與電阻率之間的協(xié)同作用；研究表面電阻率對上粉率的影響，表面粗糙度對上粉率的影響，并建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，表征其之間關(guān)系。 4 （ 2） 中密度 纖維板 粉末涂飾固化工藝研究，其內(nèi)容 主要包括：研究其最優(yōu)的固化溫度和固化時間以及其固化的方式。 （ 3）中密度 纖維板 涂膜性能的研究，主要包括表面固化 、表面耐劃痕、漆膜附著力、耐磨、耐污染強(qiáng)度、耐 香煙灼燒 等性能 的檢測 ， 以國家標(biāo)準(zhǔn) 綜合評價、優(yōu)化中密度纖維板粉末噴涂的紅外固化工藝。 實驗方法 在前期中密度纖維板理化性能測試的基礎(chǔ)上，通過控制中密度纖維板的表面粗糙度和預(yù)熱溫度，采用單因素試驗法確定適合中密度纖維板涂飾的最佳粗糙度 和最佳 表面預(yù)熱溫度 ；采用紅外固化的方式，通過控制固化溫度和固化時間，采用單因素試驗法研究 中密度 纖維板最佳的固化溫度和固 化時間 ； 同時通過對表面涂層的性能檢測分析來確定中密度纖維板基材的最佳處理方法。確定中密度纖維板板材粉末噴涂的工藝流程 ， 制作樣品，參照有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)測試其表面涂膜的性能。 前期處理 前處理是涂料涂裝的基礎(chǔ)工序，它對整個涂層質(zhì)量、使用壽命、外觀均有很大影響。涂裝實踐表明，采用同種涂料，而僅僅是涂裝前處理方法不同，其涂裝之后涂膜的耐沖擊，耐劃傷效果會相差數(shù)倍之多。一般地說，涂料的性能越好對涂裝前處理質(zhì)量的好壞程度也越敏感?？傮w來說，前處理一方面能提高涂膜的耐久性能，延長涂膜的使用壽命，另一方面能顯著提高 涂膜對被涂物的附著力。本實驗主要研究前處理的兩個方面：表面粗糙度和表面溫度。 由上粉率的值來判斷基材處理的影響結(jié)果。上粉率的計算公式如下： ）（上粉率 201 /gm cmS m?? ， 其中， 1m 上粉后質(zhì)量， g； 0m 上粉前質(zhì)量 , g； S基材表面積 , 2cm 。 ⑴ 表面粗糙度 通過實驗前期的查閱文可知，板材的表面粗糙度對粉末涂飾時 的上粉效果和表面性能均存在明顯的作用，因此實驗設(shè)計了 5 種不同粗糙度的板材共 10 塊樣板 (未處理、 240P、 320P、400P和 1000P砂紙砂光 )進(jìn)行粗糙度單因素試驗。 ⑵ 表面溫度 由于本實驗均采用粉末靜電噴涂法將板材進(jìn)行涂飾，較低的表面電阻率可以得到較高的上粉 [30]。眾所周知，木材的含水率和溫度對其電阻率起著重要的作用。由于最適合板材粉末靜電噴涂的含水率在 68%[11]，因此控制含水率在此范圍的基礎(chǔ)上，為了尋找最低電阻率時的板材溫度，設(shè)計了常溫（ 20℃ ）、 40℃ 、 60℃ 、 80℃ 五組共 10 塊樣板 進(jìn)行單因素實驗 。 5 固化工藝 金屬板材的粉末涂飾一般可以采用普通烘箱進(jìn)行固化，而熱敏性的 中密度 纖維板不能長時間處在高溫環(huán)境中。因此，實驗選用低溫快固化粉末涂料，利用紅外固化設(shè)備快速加熱板材表面的粉末涂層， 在 板材內(nèi)部溫度仍不高的情況下就 使 粉末熔融、固化。本實驗使用的是熱固性粉末涂料 ，它 在一定溫度和時間下達(dá)到固化效果之后便可以發(fā)揮最大的使用效果，因此本實驗主要研究固化過程 中 的兩個影響因素：固化溫度和固化時間。 ⑴ 固化溫度 粉末如未達(dá)到固化溫度就加熱 ， 時間再長也不會固化，冷卻之后的涂膜性能將遠(yuǎn)不如固化后的效果。本實驗粉末 生產(chǎn)廠 家所提供的粉末理論固化溫度是 155℃ 左右。為了驗證數(shù)據(jù)的可靠性，設(shè)計了 135℃ 、 145℃ 、 155℃ 、 165℃ 和 175℃ 共 5 個組別 共 10 個樣板進(jìn)行單因素實驗 。 ⑵ 固化時間 在找到最佳的固化溫度之后，本實驗依舊采用單因素試驗法，選取 3min、 4min、 5min、6min、 7min 為固化時間，實驗樣板 10 塊。 根據(jù)評價指標(biāo)，選擇最優(yōu)固化工藝。綜合最佳的前 期 處理和固化工藝，再次經(jīng)行驗證實驗。 6 3 實驗步驟 工藝流程如下： 圖 1 中密度纖維板粉末涂飾工藝路線圖 中密度纖維板基材表面處理 砂光處理 預(yù)選出四種砂紙型號： 分別用 240P、 320P、 400P、 1000P四種型號的砂紙對試件進(jìn)行手工先縱向后橫向砂光2 分鐘，最后清理基材表面。 砂光是目前人造板工業(yè)中提高板材表面質(zhì)量所采用的一種最基本方法。通過表面砂光處理，除去板材表面的預(yù)固化層，改善板面的平整度和光潔度，提高表面的粘接強(qiáng)度。從而提高粉末噴涂基材 中密度纖維板 的表面質(zhì)量，增加粉末噴涂的效果。 預(yù)熱處理 分別將 中密度纖維板試件放入 40℃ 、 60℃ 、 80℃ 的恒溫干燥箱進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱時間為30 分鐘。 通過對基材進(jìn)行預(yù)熱處理，使其表面溫度提高， 在 改變基材的含水率的同時又加快了板材表面的分子熱運(yùn)動，從而使基材表面的電阻率發(fā)生變化，通過試驗得出最佳的電阻率實現(xiàn)粉末的最優(yōu)上粉效果，達(dá)到最理想的表面涂飾性能。 在前期的基材處理試驗中我們得到了關(guān)于基材預(yù)熱的溫度和時間對其含水率及電阻率的影響， 根據(jù)基材處理的預(yù)熱溫度與基材含水率、表面電阻率之間的關(guān)系以及基材含水率與電阻率的關(guān)系的結(jié)果中我們得到： 要獲得一定的上粉率與其表面電阻率的 大小有關(guān)，而電阻率越低，其表面上粉率越高，表面裝飾效果越好，而要獲得較低的表面電阻率，我們可以選擇對基材進(jìn)行 60℃ 的預(yù)熱處理，預(yù)熱時間在 30min 左右效果為佳。 MDF 試件準(zhǔn)備 基材表面處理 靜 電噴涂 粉末準(zhǔn)備 紅外固化 涂膜性能測試 合格產(chǎn)品 不合格產(chǎn)品 7 中密度纖維板 粉末靜電噴涂 將預(yù)熱后的基材用空氣粉末噴槍把粉末涂料噴涂到基材表面上。噴涂工藝條件：氣壓值，電壓值 80～ 90KV，噴槍口到試件表面距離為 150～ 200cm。然后將被涂物放到紅外燈光下加熱固化。 圖 2 旋轉(zhuǎn)翼式粉體噴房 (左 ) 噴槍（右上） WJD2021 型靜電高壓發(fā)生器 （右下） 靜電高壓發(fā)生器通噴槍槍口的電極針向試件方向的空間釋放高壓靜電（負(fù)極）。該高壓靜電使從噴槍口噴出的粉末和壓縮空氣的混合物以及電極周圍空氣電離（接地極），這樣就在噴槍和試件之間形成一個電場。粉末在電場力和壓縮空氣壓力的雙重推動下到達(dá)試件表面，依靠靜電吸引在試件表面的形成一層均勻的涂層。用前期處理中 得到的最優(yōu)噴涂 表面來 進(jìn)行 粉末噴涂，利用 WJD—2021 型靜電高壓發(fā)生器，噴涂后的板材置于紅外燈光下烘烤使涂層固化后冷卻，檢測涂膜性能，并確定最佳固化工藝參數(shù)。 粉末涂層的固化 粉末固化溫度，一般是由粉末所用的樹 脂材料決定的。聚酯 —環(huán)氧粉末涂料的固化溫度為130～ 170℃ ，時間為 3～ 7Min。此外 粉末涂層的固化與固化的時間和溫度有關(guān) ，因此在實驗中分別選擇 固化溫度為 135℃ 、 145℃ 、 155℃ 、 165℃ 、 175℃ ， 固化 時間分別為 3min、 4min、 5min、6min、 7min 對固化工藝進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化 。 8 4 涂膜性能測試 本實驗中涂膜的涂膜附著力、表面耐磨、表面耐劃痕、耐污染、表面耐香煙灼燒、表面固化等性能 的 測試參考國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 17657—1999 和《粉末涂料涂裝工藝學(xué)》。 (1)中密度纖維板粉末 涂飾 表面耐劃痕性能測定 參照 國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T —1999《 表面耐劃痕性能測定 》中規(guī)定的方法測試 ① 儀器和材料 QHZ 型 人造板劃痕試驗機(jī) ② 試件取樣 標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸： 100100mm，數(shù)量： 20 塊 ③ 步驟和結(jié)果表示 將試件表面擦凈后固定在儀器的載物臺上，調(diào)節(jié)橫梁高度是金剛針尖部接觸到試件表面，橫梁上邊緣處于水平位置；將砝碼移到 的位置上，啟動載物臺旋轉(zhuǎn)，是金剛針在試件表面刻劃一周；取下試件在自然光下距試件表面約 40cm 處用肉眼觀察試件表面被刻劃的情況，以試件表面是否有整圈連續(xù)劃痕為結(jié)果 表示。 (2)中密度纖維板粉末涂飾 表面耐磨性能測定 參照 國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T —1999《 表面耐磨性能測定 》中規(guī)定的方法測試 ① 儀器和材料 滾動磨損試驗機(jī)， 180P砂紙，雙面膠，剪刀 ② 試件取樣 標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸： 100100mm，數(shù)量： 20 塊 ③ 步驟和結(jié)果 用試件夾加緊試件，然后將研磨輪輕輕的放在試件表面，研磨輪以 的力作用在試件上，開啟吸塵器然后旋轉(zhuǎn)試件。每轉(zhuǎn) 2550 圈檢查試件磨損度，并檢查砂紙是否被細(xì)粒塞滿，若砂紙沒細(xì)粒塞滿或轉(zhuǎn)夠 500 圈后，應(yīng)調(diào)換砂紙。當(dāng)出現(xiàn)最初磨損點(diǎn)（ IP）時記下旋轉(zhuǎn)次數(shù)，再回復(fù)檢驗直至達(dá)到最終磨損點(diǎn)（ FP），再記下旋轉(zhuǎn)次數(shù)。注：最初磨損點(diǎn)（ IP）指涂層表面有 5%的涂層被磨去；最終磨損點(diǎn)（ FP）指涂層表面大約有 95%的涂層被磨去。 結(jié)果表示：每一個試件的耐磨性以旋轉(zhuǎn)圈數(shù)表示，按下式計算，精確至 1r: 2FPIPP ?? ,式中 P—耐磨性， r。 IP最初磨損點(diǎn)轉(zhuǎn)數(shù)， r。 FP最終磨損點(diǎn)轉(zhuǎn)數(shù)， r。一張板的耐磨轉(zhuǎn)數(shù)是同一板內(nèi)全部試件耐磨轉(zhuǎn)數(shù)的算術(shù)平均值，精確至 50r。 （ 3） 中 密度纖 維板粉末 涂飾 表 面耐香煙 灼燒性 能測 定參 照 國家 標(biāo)準(zhǔn) GB/T —1999《 表面耐香煙灼燒性能測 定》中規(guī)定的方法測試 9 ① 儀器和材料 a、國產(chǎn)甲級香煙（利群香煙） b、秒表 c、脫脂紗布 d、工業(yè)乙醇 ， 95%（ v/v） ② 試件取