CN107486380A - 木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化系统及固化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化系统及固化工艺，依次包括基材表面处理系统、底漆涂布系统、填充漆涂布系统、底漆与填充漆预固化系统、底漆与填充漆层砂光除尘系统、面漆涂布系统、面漆流平系统、光泽控制系统、电子束固化系统，本发明通过将电子束固化作为最后的主要固化工序，来改善或避免上述传统涂装固化过程中的VOC排放问题、穿透问题、温度问题和光引发剂残余等问题，并可在木质板材表面形成致密无比的保护层，使其拥有优异的耐磨耐污等特性，并提高其耐黄变，耐酸碱能力。
Description
技术领域
本发明涉及家具建材行业，木质平面板材涂装领域，特别是一种木质平面板材表面聚合物涂装电子束固化系统及其固化工艺。
背景技术
木质板材包括天然木质板材和大量的木质人造板(胶合板、刨花板、纤维板等)，它们被广泛的用于家具、建材等领域。在木质板材的生产环节中，将未经最后涂装工序的木质板材半成品称为素板，素板表面经覆被液体涂料并固化后，形成色彩斑斓、色调多样、花纹多变的装饰性涂层；和高耐磨、高光泽、高疏水、高附着力的保护性涂层。
目前国内对素板表面的液体涂装有两种固化方式，热固化和紫外光辐射固化。
然而，采用热固化的方式，在液体涂料固化过程中，需使用天然气或者电能加热，大量的热被消耗在工厂中的空气中，能源不能高效利用；同时热固化工艺使用含有大量溶剂的涂料，溶剂受热挥发，大量的有机挥发物(VOC)被释放到空气中，造成严重的大气污染，即，热固化是一种高能耗、高污染、高排放的“三高”工艺。
紫外光固化工艺是一种热固化的替代工艺，它通过紫外光照射，引发涂料发生辐射化学反应，生成具有反应活性的自由基或者离子，进而引发链增长(聚合/交联等)，使液体涂层快速成膜而固化。由于紫外固化涂料中很少或者不使用溶剂，所以紫外固化可降低固化生产过程中的VOC排放，同时降低能耗。
但由于紫外固化的原理限制，在固化厚的或者带颜色的或含有金属粉末的或含有无机填料的涂层时，紫外光难以穿透整个涂层，需要多道紫外固化工序，增加了生产线的复杂性和生产线占地空间，降低了产品质量的可控性；
紫外固化时，紫外灯管本身的高温以及其发射光谱中的红外段，将引起被辐照物体的升温以及形变，特别是在处理大面积薄板时，会存在产品形变问题、质量问题和生产安全隐患；
大量光引发剂的使用，光引发剂容易迁移而威胁产品使用者健康的问题。同时光引发剂价格一般较贵，使用紫外固化涂料的成本较高。
涂料和光引发剂和在紫外固化时不能完全分解或者参与固化，即所谓的“后固化”问题，这对最终成品的耐老化性、气味性、黄变等特性非常不利。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种木质平面板材表面聚合物涂装电子束固化系统及其固化工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化系统，依次包括基材表面处理系统、底漆涂布系统、填充漆涂布系统、底漆与填充漆预固化系统、底漆与填充漆层砂光除尘系统、面漆涂布系统、面漆流平系统、光泽控制系统、电子束固化系统；
其中，所述底漆与填充漆层预固化系统能够将底漆与填充漆层固化至凝胶状态，所述光泽控制系统能够将面漆表层固化，所述电子束固化系统包括一电子束固化装置，所述电子束固化装置发出的电子束能够穿透面漆、填充漆、底漆，引起涂层中的辐射化学反应，使面漆、填充漆、底漆完全固化。
还包括涂装质量检测系统，所述涂装质量检测系统设置于电子束固化系统之后，能够对木质平面板材的涂装效果进行检测。
所述涂装质量检测系统为光学图像检测系统，其包括工业相机及工业电脑，工业电脑能够对工业相机的图像进行处理和识别。
所述底漆与填充漆预固化系统为紫外光固化装置或电子束固化装置。
还包括超声波设备，所述超声波设备设置于面漆涂布系统与面漆流平系统之间，该超声波设备能够破坏涂层中气泡。
木质平面板材表面聚合物涂装电子束固化工艺，包括以下步骤：
步骤一、基材表面处理；
步骤二、底漆涂布，通过涂布设备对基材进行底漆涂布；
步骤三、填充漆涂布，通过涂布设备在底漆上方涂布填充漆；
步骤四、底漆与填充漆预固化，通过固化设备将底漆与填充漆固化至凝胶状态；
步骤五、底漆与填充漆表面处理，通过砂光设备对底漆与填充漆表面进行砂光处理，同时，通过除尘设备清除底漆与填充漆表面的粉尘；
步骤六、面漆涂布，通过涂布设备在底漆与填充漆表面涂布面漆；
步骤七、面漆流平，通过流平设备对面漆进行流平处理；
步骤八、面漆光泽控制，通过紫外固化设备对面漆表层进行固化；
步骤九、底漆、填充漆及面漆固化，通过电子束固化装置发出的电子束穿透面漆、填充漆、底漆，引起涂层中的辐射化学反应，使面漆、填充漆、底漆完全固化。
还包括步骤十；
步骤十、涂层表面检测，通过检测设备对木质平面板材的涂装效果进行检测。
所述步骤四中，所述的固化设备为紫外光固化装置或电子束固化装置。
在步骤六与步骤七之间增加一超声波除泡步骤，以破坏涂层中气泡来加速面漆流平。
在步骤九中增加氮气保护系统，通过氮气保护系统在电子束固化装置的固化区域注入氮气。
本发明的有益效果是：木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化系统及其工艺，依次包括基材表面处理系统、底漆涂布系统、填充漆涂布系统、底漆与填充漆预固化系统、底漆与填充漆层砂光除尘系统、面漆涂布系统、面漆流平系统、光泽控制系统、电子束固化系统，本发明通过将电子束固化作为最后的主要固化工序，来改善或避免上述传统涂装固化过程中的VOC排放问题、穿透问题、温度问题和光引发剂残余等问题，并可在木质板材表面形成致密无比的保护层，使其拥有优异的耐磨耐污等特性，并提高其耐黄变，耐酸碱能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明固化系统第一个具体实施例的系统结构示意图；
图2是本发明固化系统第二个具体实施例的系统结构示意图；
图3是本发明固化系统第三个具体实施例的系统结构示意图；
图4是本发明固化工艺第一个具体实施例的工艺流程示意图；
图5是本发明固化工艺第二个具体实施例的工艺流程示意图；
图6是本发明固化工艺第三个具体实施例的工艺流程示意图。
具体实施方式
固化系统实施例一
参照图1，图1是本发明固化系统第一个具体实施例的结构原理示意图，如图所示，木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化系统，依次包括基材表面处理系统、底漆涂布系统、填充漆涂布系统、底漆与填充漆预固化系统、底漆与填充漆层砂光除尘系统、面漆涂布系统、面漆流平系统、光泽控制系统、电子束固化系统。
其中，所述基材表面处理系统包括砂光机1及除尘设备，该砂光机1通过采用80目～180目的布砂带对基材进行砂光处理，通过除尘设备如真空除尘设备、静电除尘设备、吹风除尘设备进行除尘，在本实施例中，基材表面处理的砂光机1电机优选定速电机，保证砂光的效果。
所述底漆涂布系统，包括一辊涂布设备2，通过该辊涂布设备2对基材表面涂布底漆。
所述填充漆涂布系统包括双辊涂布设备3，通过双辊涂布设备3在已经涂有底漆的素板上用湿辊涂自流平填充漆层。
所述底漆与填充漆预固化系统为紫外光固化装置5，使用紫外光固化装置5对辊涂的底漆层和填充漆层进行预固化，固化至凝胶状态，或者表干，可打磨砂光即可，无需完全固化。
所述底漆与填充漆层砂光除尘系统包括砂光机1及除尘设备7，该砂光机1通过采用320目～400目的布砂带对基材进行砂光处理，通过除尘设备7如真空除尘设备7、静电除尘设备7、吹风除尘设备7进行除尘，在底漆与填充漆层砂光中的砂光机1电机优选为变频电机，保证砂光的效果。
所述面漆涂布系统优选采用淋涂涂布设备8，淋涂实色面漆，如：白色、橙色、橘色、草绿色等。
所述面漆流平系统优选采用红外流平机9，通过红外流平机9的红外线管对面漆进行加热，加热至一定的温度后自动流平和消泡，从而使面漆更为平整。
所述光泽控制系统包括固化设备，优选的，采用紫外光固化装置10，将面漆表层固化，而涂层内部并未固化，在随后使用电子束在氮气中完全固化时，引起表层收缩，并形成微观的褶皱，来达到面漆表面的光泽控制。
所述电子束固化系统包括一电子束固化装置，所述电子束固化装置发出的电子束能够穿透面漆、填充漆、底漆，引起涂层中的辐射化学反应，使面漆、填充漆、底漆完全固化，该电子束固化装置为电子加速器11，并配置有氮气保护系统，通过若干气嘴向固化区域充氮气，以维持固化区域的氧气含量低于20～500ppm，氮气源由商业化的氮气瓶或者工业制氮机提供。
一般的，在电子束固化系统之后还配置有覆膜包装设备，以覆膜包装保护涂装完成的木质平板。
固化系统实施例二
参照图2，图2是本发明固化系统第二个具体实施例的结构原理示意图，如图所示，在本实施例中，所述底漆与填充漆预固化系统为一电子束固化装置4，使用电子束固化装置4对辊涂的底漆层和填充漆层进行预固化，固化至凝胶状态，或者表干，可打磨砂光即可，无需完全固化。
固化系统实施例三
参照图3，图3是本发明固化系统第四个具体实施例的结构原理示意图，如图所示，在本实施例中，在面漆涂布系统与面漆流平系统之间配置超声波设备14，该超声波设备14能够破坏涂层中气泡，能够加速面漆流平。
固化系统实施例四
在本实施例中，相对于固化系统实施例一，在电子束固化系统与覆膜包装设备之间设置涂装质量检测系统，能够对木质平面板材的涂装效果进行检测，以区分不同涂装质量的木质平板，并通过打包设备进行覆膜包装。
优选的，所述涂装质量检测系统为光学图像检测系统，其包括工业相机和工业电脑组成，由工业相机拍照，后在工业电脑里做图像处理和识别，进行涂装缺陷检测，如鱼眼、橘皮等。经检测的成品覆膜后，根据涂装品质分类打包。
本发明利用上述的多个系统结构实施方案实现能够实现多种的木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化工艺。
固化工艺实施例一
如图4所示，在本实施例中，主要利用上述固化系统实施例一实现，其包括以下步骤：
步骤一、基材表面处理，将基板定厚3mm～60mm，在此木质平面板材是指天然木质板材和大量的木质人造板(胶合板、刨花板、纤维板等)，使用80目～180目的布砂带来进行砂光后除尘。砂光机优选油磨砂光机1，砂光机1电机优选定速电机，同时通过除尘设备如真空除尘设备、静电除尘设备、吹风除尘设备进行除尘；
步骤二、底漆涂布，通过涂布设备对基材进行底漆涂布，优选的该涂布设备为单辊涂布设备，底漆的涂布量为10gm-2～100gm-2，底漆优选分子量稍底的涂料，使底涂层可少量渗透基材表面，以增加固化后的附着力，等待步骤九中的电子束固化工序来完成充分固化，可加入颜料半遮盖；
步骤三、填充漆涂布，通过涂布设备在底漆上方涂布填充漆，该涂布设备优选双辊涂布设备，通过双辊涂布设备在已经涂有底漆的素板上用湿辊涂自流平填充漆层，填充漆的涂布量为10gm-2～100gm-2。此涂层可添加少量颜料，以对素板表面进行初步遮盖；步骤3通常也可与步骤2同时施工。
步骤四、底漆与填充漆预固化，使用紫外光固化装置对辊涂的底漆层和填充漆层进行预固化，固化至凝胶状态，或者表干，可打磨砂光即可，无需完全固化，在本实施例中，所述紫外光固化装置为双灯紫外固化设备，也可为三灯紫外固化设备。
步骤五、底漆与填充漆表面处理，通过砂光设备，对已经半固化至表干的底漆层和填充漆层进行砂光，此处砂光机优选使用320目+400目纸砂带，砂光机电机优选为变频电机，同时通过除尘设备如真空除尘设备、静电除尘设备、吹风除尘设备进行除尘；
步骤六、面漆涂布，通过涂布设备在底漆与填充漆表面涂布面漆，涂布设备可为辊涂、淋涂、喷涂设备，优选的，该涂布设备为淋涂涂布设备，淋涂实色面漆，如：白色、橙色、橘色、草绿色等，实色面漆的涂布量为80gm-2～150gm-2；优选的在淋涂实色面漆前，使用辊式涂布机先辊涂10gm-2-50gm-2，面漆，主要起湿润作用，提高淋涂效果。
步骤七、面漆流平，通过流平设备对面漆进行流平处理，优选的，该流平机为红外流平机，通过红外流平机的红外线管对面漆进行加热，加热至一定的温度后自动流平和消泡，从而使面漆更为平整，温度优选在45℃～55℃之间。流平时间优选为30s～60s；
步骤八、面漆光泽控制，通过固化设备对面漆表层进行固化，优选的，固化设备采用紫外光固化装置，将面漆表层固化，而涂层内部并未固化，在随后使用电子束在氮气中完全固化时，引起表层收缩，并形成微观的褶皱，来达到面漆表面的光泽控制；
步骤九、底漆、填充漆及面漆固化，通过电子束固化装置发出的电子束穿透面漆、填充漆、底漆，引起涂层中的辐射化学反应，使面漆、填充漆、底漆完全固化，本实施例中，所述电子束固化装置为一电子加速器，电子束可完全穿透面漆、填充漆、底漆，引起涂层中的辐射化学反应，使所有涂层完全固化。为了达到上述目标，加速器的高压优选为80～500kV，流强优选为50～500mA，木质板材表面涂层的电子束固化装置中，传送速度优选为15～50m/min，束流宽度比板材宽度略宽1mm～10mm。电子束固化装置除进出料的窗口外，由辐射屏蔽材料包覆，通常为水泥、铁、或铅，以屏蔽X射线，在此实施例中优选铅皮，铅皮厚度优选1.5～2.5cm。优选的，在本步骤中，还可增加氮气保护系统，材料在经过电子束固化通道时，在电子束固化装置内部有一个或者多个气嘴，向固化区域内充惰性气体，排除固化区域内的氧气，使固化区域的氧气含量低于，20ppm-1000ppm，防止氧阻聚现象产生，而导致表面不能充分固化。在此惰性气体优选为氮气，氮气源由商业化的氮气瓶或者工业制氮机提供。
在本实施例中，电子束固化装置高压优选80kV～300kV，高压的选择与表面涂层的厚度相关，需根据具体应用做选择，如果选的过高，将会提高电子束固化设备的成本，也有可能损坏基材，如果选的太低，则有可能不能有效穿透涂层并使其固化；在本实施例中，流强、高压和传送速度均为优选数值，当然，还可根据具体的固化剂量和实验数据选择不同的流强和传送速度；铅皮厚度，是根据上述高压和流强参数，和国家相关辐射防护标准设定的；氮气浓度优选，为实验所得，如果低于这个范围，则工程上难以达到或者需要花费非常多的成本来达到，如果高出这个范围，则后续固化质量会因为氧阻聚问题，而不能充分固化。
在底漆、填充漆及面漆固化后可根据生产包装的需要，增加包装工序，通过覆膜包装设备覆膜包装保护涂装完成的木质平板。
固化工艺实施例二
图5所示，在本实施例中，主要利用上述固化系统实施例三实现，其相对于固化工艺实施例一，在步骤四底漆与填充漆预固化工序中，采用电子束固化装置，使用电子束固化装置对辊涂的底漆层和填充漆层进行预固化，固化至凝胶状态，或者表干，可打磨砂光即可，无需完全固化。为了达到上述目标，所述电子束固化装置为一电子加速器，电子束可部分的穿透填充漆、底漆，引起涂层中辐射化学反应。为了达到上述目标，加速器的高压优选为80～125kV，流强优选为30～100mA，木质板材表面涂层的电子束固化装置中，传送速度优选为15～50m/min，束流宽度比板材宽度略宽1mm～10mm。电子束固化装置除进出料的窗口外，由铅皮包覆，以屏蔽X射线，铅皮厚度优选1cm～2cm。优选的，在本步骤中，还可增加氮气保护系统，材料在经过电子束固化通道时，在电子束固化装置内部有一个或者多个气嘴，向固化区域内充惰性气体，排除固化区域内的氧气，使固化区域的氧气含量低于，20ppm-1000ppm，防止氧阻聚现象产生，而导致表面不能充分固化。在此惰性气体优选为氮气，氮气源由商业化的氮气瓶或者工业制氮机提供。
此处的参数选择的原因与固化工艺实施例一的步骤九基本一致，区别为，高压不需完全穿透，仅固化表层，所以就选的比较低，如果选择高压太高的话，意义不大，而且增加装置成本；铅皮由于高压不高，流强不大，所以也没有必要选择过厚的铅皮来屏蔽X射线。
固化工艺实施例三
图5所示，在本实施例中，主要利用上述固化系统实施例四实现，其相对于固化工艺实施例一，在步骤六与步骤七之间增加一超声波除泡步骤，通过超声波设备破坏涂层中气泡来加速面漆流平，超声波的频率优选为30kHz～50kHz。
当然，在本发明中，还能有其他的组合方式，如在固化工艺实施例二、固化工艺实施例四中的步骤四底漆与填充漆预固化工序中，采用电子束固化工艺，在固化工艺实施例二、固化工艺实施例三中增加超声波除泡步骤等，又如，在固化系统实施例二、固化系统实施例四中的底漆与填充漆预固化系统采用电子束固化装置，在固化系统实施例二、固化系统实施例三中的增加超声波设备进行除泡，在此不作一一详述。
固化工艺实施例四
在本实施例中，主要利用上述固化系统实施例一实现，其相对于固化工艺实施例一增加步骤十；
步骤十、涂层表面检测，通过检测设备对木质平面板材的涂装效果进行检测，检测设备由工业相机和工业电脑组成，由工业相机拍照，后在工业电脑里做图像处理和识别，进行涂装缺陷检测，如鱼眼、橘皮等。经经检测的成品覆膜后，根据涂装品质分类打包。
此外，在本发明中，所述涉及的涂布系统或涂布工艺，均可采用喷涂设备或者淋涂设备或者辊涂设备，均可实现涂布的功能，在此不作详述。
本发明通过将电子束固化作为最后的主要固化工序，来改善或避免上述传统涂装固化过程中的VOC排放问题、穿透问题、温度问题和光引发剂残余等问题，并可在木质板材表面形成致密无比的保护层，使其拥有优异的耐磨耐污等特性，并提高其耐黄变，耐酸碱能力。
以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化系统，其特征在于：依次包括基材表面处理系统、底漆涂布系统、填充漆涂布系统、底漆与填充漆预固化系统、底漆与填充漆层砂光除尘系统、面漆涂布系统、面漆流平系统、光泽控制系统、电子束固化系统；
其中，所述底漆与填充漆层预固化系统能够将底漆与填充漆层固化至凝胶状态，所述光泽控制系统能够将面漆表层固化，所述电子束固化系统包括一电子束固化装置，所述电子束固化装置发出的电子束能够穿透面漆、填充漆、底漆，引起涂层中的辐射化学反应，使面漆、填充漆、底漆完全固化。
2.根据权利要求1所述的木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化系统，其特征在于：还包括涂装质量检测系统，所述涂装质量检测系统设置于电子束固化系统之后，能够对木质平面板材的涂装效果进行检测。
3.根据权利要求2所述的木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化系统，其特征在于：所述涂装质量检测系统为图像检测系统，其包括工业相机及工业电脑，工业电脑能够对工业相机的图像进行处理和识别。
4.根据权利要求1所述的木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化系统，其特征在于：所述底漆与填充漆预固化系统为紫外光固化装置或电子束固化装置。
5.根据权利要求1所述的木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化系统，其特征在于：还包括超声波设备，所述超声波设备设置于面漆涂布系统与面漆流平系统之间，该超声波设备能够破坏涂层中气泡。
6.木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、基材表面处理；
步骤二、底漆涂布，通过涂布设备对基材进行底漆涂布；
步骤三、填充漆涂布，通过涂布设备在底漆上方涂布填充漆；
步骤四、底漆与填充漆预固化，通过固化设备将底漆与填充漆固化至凝胶状态；
步骤五、底漆与填充漆表面处理，通过砂光设备对底漆与填充漆表面进行砂光处理，同时，通过除尘设备清除底漆与填充漆表面的粉尘；
步骤六、面漆涂布，通过涂布设备在底漆与填充漆表面涂布面漆；
步骤七、面漆流平，通过流平设备对面漆进行流平处理；
步骤八、面漆光泽控制，通过固化设备对面漆表层进行固化；
步骤九、底漆、填充漆及面漆固化，通过电子束固化装置发出的电子束穿透面漆、填充漆、底漆，引起涂层中的辐射化学反应，使面漆、填充漆、底漆完全固化。
7.根据权利要求6所述的木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化工艺，其特征在于：还包括步骤十；
步骤十、涂层表面检测，通过检测设备对木质平面板材的涂装效果进行检测。
8.根据权利要求6所述的木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化工艺，其特征在于：所述步骤四中，所述的固化设备为紫外光固化装置或电子束固化装置。
9.根据权利要求6所述的木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化工艺，其特征在于：在步骤六与步骤七之间增加一超声波除泡步骤，以破坏涂层中气泡来加速面漆流平。
10.根据权利要求6所述的木质平面板材表面聚合物涂装辐射固化工艺，其特征在于：在步骤九中增加氮气保护系统，通过氮气保护系统在电子束固化装置的固化区域注入氮气。
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Address after: 528400 zone a, floor 5, building 3, No. 6, jiusha Road, Torch Development Zone, Zhongshan City, Guangdong Province Applicant after: Zhongshan yibigu electron beam technology Co.,Ltd. Address before: 528400 507 / 508 / 509, floor 5, north wing, Shumao building, No. 6, Xiangxing Road, Torch Development Zone, Zhongshan City, Guangdong Province Applicant before: Zhongshan yibigu electron beam technology Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171219 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |