UV涂饰技术在木门中的应用

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(1.福建居怡竹木业有限公司，福建 建瓯 353100；2.南京林业大学材料科学与工程学院，江苏 南京 210037)

随着木门行业的快速发展，独特的木门造型、环保的涂料、先进的涂饰设备等，都使得人们更加青睐于带有自然美感的木门。在木门涂饰过程中，涂料种类、涂饰技术和工艺流程等，都会对最终成品的质量和性能造成影响[1-2]。

目前，为了使木门涂饰更加环保高效，在涂料选用方面，也由之前的PU和PE涂料转型成了现在的UV涂料和水性涂料。虽然PU和PE涂料涂饰后的成品，硬度和附着力等性能优异，但存在干燥速度慢、VOCs排放较大的问题[3-4]，现在仅适用于小批量生产的木门企业。而对于木门的大批量生产，UV涂料的优势非常明显[5-6]，其是一种紫外光固化涂料，具有干燥速度快、环保以及漆膜性能好的优势，可以实现自动化生产，大大提高生产效率。水性涂料的环保性很好[7-8]，也能适应自动化生产，但由于水性涂料中是以水作为稀释剂，在漆膜干燥时，需要选用合适的方式。

木门主要由门扇、线条和门套板组成，根据其造型的不同，采用的涂饰设备主要有往复式喷涂设备、静电喷涂设备、真空喷涂设备、水平辊涂设备和侧边辊涂设备，针对不同的部件，选用合适的涂饰设备是必要的。现在的木门涂饰生产，已经由最初的人工涂饰，到现在实现自动化涂饰，智能化涂饰也正在不断的研究中。本文从涂料的种类、喷涂和辊涂技术这两个方面进行分析，旨在为木门涂饰生产提供参考。

1 涂料种类

目前，常用于木门涂饰的涂料种类见表1，主要包括PU、PE、UV和水性涂料这四种。PU和PE涂料，漆膜性能好，但干燥的时间较长，多采用手工喷涂的方式，在造成人体伤害的同时，会污染周围环境，较难适应木门的快速发展。UV涂料和水性涂料可以实现自动化涂饰生产，并且已经在木门涂饰中取得了较好的应用成果。

表1 木门涂饰的四种涂料种类及特点

练世斌[9]等分析了新形势下的环保涂饰工艺，提出了UV底漆和水性面漆在板式家具中的应用，最终得到了较好的漆膜质量。林森[10]发现水性UV涂料在实际的涂饰生产中环保性突出，且喷涂时无溶剂挥发，对人体和环境均无伤害，具有很好的应用前景。目前，UV涂饰工艺已经成熟，在木门涂饰中具有广泛的应用。

2 UV涂饰技术在木门中的应用

2.1 UV静电喷涂技术

UV静电喷涂是由金属表面涂饰发展而来，可满足粗糙多孔的人造板表面涂饰，具有自动化水平高、绿色环保、涂料可循环利用等优势，而且可以达到异形工件的涂饰要求，在异型木门涂饰中具有很大的应用潜力。

木门UV静电喷涂原理如图1所示，主要有旋杯式静电喷涂和圆盘式静电喷涂两种。根据木门门套和门扇的结构不同，往往对门套线进行圆盘式静电喷涂，对门扇进行旋杯式静电喷涂。目前，王嘉明等[11]发现UV静电喷涂在木门涂饰中，可以很大程度地提高涂饰效率，并且VOCs排放量低，环保性好。在木门静电喷涂的研究中，李博等[12]发现旋杯式静电喷涂建立相应的漆膜厚度理论模型，就能很好地预测涂饰后的漆膜厚度偏差；并且当工件贴面薄木种类不同时，对静电喷涂前的表面电阻有很大的影响，涂饰后的表面电阻随湿膜厚度的增加而减少[13]；为了提高涂饰质量，只要在木门工件背面放置接地的导电板，就能提高喷枪和木门之间的电场强度[14-15]。

图1 木门UV静电喷涂原理

木门门扇静电喷涂线工艺流程：木门除尘→UV喷门正面→UV喷门反面→空气手喷枪补喷正面→空气手喷枪补喷反面→紫外线预热→UV光固化→下件。门套静电喷涂线工艺流程：门扇自动清理除尘→加湿→UV静电喷涂→红外流平→UV光固化→下件。

UV静电喷涂设备成本较高，而且对场地的涂饰环境有较高要求。针对一些异型木门涂饰时，采用UV静电喷涂的方式，可以很好地解决是否完全涂饰的问题，搭配上UV立体干燥室可以实现快速干燥。随着UV涂料的不断改进，以及静电喷涂技术的发展，UV静电喷涂技术在木门涂饰中，具有很大的应用价值。

2.2 UV真空喷涂技术

UV真空喷涂技术对异型的线条进行涂饰，可以得到很好的涂饰效果，工件经过输送带和压轮进入真空喷涂室，然后从与工件截面形状吻合的孔洞输出，完成涂饰过程，可以通过输送带的速度调节涂饰的速度。

方立新[16]对真空喷涂技术的原理进行了分析，发现在槽榫密封中能实现规模化生产，只需合理地调整设备参数，选择合适的真空喷头，就能达到稳定的真空喷涂质量，并且可以降低吸水厚度膨胀率。彭成新等[17]研究了真空喷涂时的影响因素，发现真空环境下的喷涂质量优于常压下的喷涂质量，主要的影响因素有真空度、静电电压、雾化气压、扇形气压和涂料固化等。王益强[18]将真空静电喷涂与传统的静电喷涂技术进行了比较，发现可以有效地解决工件表面漆膜厚度不均、颗粒多以及涂料浪费的缺陷，最终得到了较优的真空静电喷涂工艺以及工艺参数。蒋军等[19]研发了木门线条的真空喷涂技术，在出料口配上相应的干燥设备装置形成生产线，涂料可以循环利用，消除喷涂的影响，提高环保性，减少涂饰成本。

目前，UV真空喷涂技术，已经广泛应用于木门线条的涂饰中，可以提高涂饰质量，减少涂料消耗，达到了环保的要求。

2.3 UV智能喷涂技术

目前，UV自动化喷涂已经逐渐代替了手工喷涂，这是由于手工喷涂易对人体和环境造成伤害，而且涂饰效率较低，干燥速度慢且占地空间大，而UV自动化喷涂的环保性及经济效益高，在木门及板式家具生产涂饰中具有很大的发展潜力。

UV往复式喷涂大多是对异型的木门进行涂饰，主要由输送系统、过滤与安全装置、循环往复机构、油清洁回收系统和电控系统组成。往复式喷涂设备在涂饰较大面积或者小面积凹造型的木门时，具有涂饰效率高、漆膜厚度控制准确、涂料便于回收利用等优点。刘昌杰[20]对自动喷涂的喷涂结构进行了设计，并研究了木门智能喷涂控制系统，使用人机交互界面，实现联接控制，达到了更加稳定的喷涂质量，提高了涂饰效率，减少了涂料的损耗。冯琛[21]提出了喷枪实现智能喷涂的想法，通过三维仿真的形式，对木门智能喷涂的构件进行了设计，智能喷涂设备主要由三维移动平台、翻转机构、喷头旋转机构、油漆回路和智能控制单元组成，测试得出木门在智能喷涂设备涂饰后，得到了较好的漆膜性能。

随着技术的发展，UV喷涂技术已经由手工喷涂过渡到了自动化喷涂，再到现在的智能化喷涂，利用高新的喷涂技术，可得到高质量、高性能的产品。

2.4 UV水平辊涂技术

木门中的平板门扇，其表面形状规则平整，多采用UV辊涂的方式，木门UV水平辊涂原理如图2所示，一次性完成门扇的表面砂光、底面漆辊涂、干燥、红外流平等工序，在很大程度上提高工件的涂饰效率，减少涂料消耗。

图2 木门UV水平辊涂原理

目前，关于UV水平辊涂在木门中的研究还很少，但在地板和板式家具部件中已有很多研究。江应[22]对MDF的辊涂涂饰，设计了一条实色辊涂工艺路线，从基材处理、底漆辊涂、面漆辊涂和UV固化这几个因素出发，分析了砂光、涂布量和干燥能量对漆膜性能的影响，最后得到了较优的涂饰工艺参数。李新功[23]采用UV辊涂工艺对实木复合地板的涂饰进行了研究，其中涂饰是地板加工中的重要工序，对仿古效果显得格外重要，分析发现辊涂涂饰后的漆膜性能指标均能达到要求，涂料消耗少，更加环保。

木门的水平UV辊涂技术，仅能对平板门扇和平板类工件进行涂饰，对于异型工件的涂饰，依旧采用喷涂的方式，异型工件辊涂仍具有很大的难度，这也是现阶段研究的重点。

2.5 UV侧边辊涂技术

木门的侧边涂饰，目前大多有两种方式，第一种是先对门扇侧边贴PVC膜，再喷涂面漆；第二种是采用专用的侧边辊涂设备，进行底面漆的辊涂，板式部件UV垂直辊涂工艺如图3所示，可以完成直边和倒角的砂光，底漆和面漆的垂直辊涂。

图3 板式部件UV垂直辊涂工艺

对于木门侧边的涂饰，罗国兴[24]研制了木门门扇侧边UV垂直辊涂机，对各个构件进行了设计，最后对涂饰性能进行了测试，漆膜厚度、漆膜硬度和漆膜附着力均能满足要求。郭晓磊等[25]对UV垂直辊涂机在板式部件中的应用进行了研究，介绍了侧边辊涂工艺流程，分析了砂光、除尘、辊涂和干燥等单元的结构，以侧边辊涂代替喷涂，提高了涂饰效率。陈刚[26]研究了木门门扇边部垂直辊涂工艺，分析了砂光、辊涂和干燥单元的结构，以底漆涂饰工艺为例，介绍了门扇UV侧边垂直辊涂工艺流程。

木门通过UV侧边辊涂技术，解决了采用喷涂涂饰时出现的干燥时间长、需要场地大、涂料挥发到空气中等问题，增加了涂料循环系统，往复利用UV涂料，涂饰后可立刻进行UV光固化，生产线速度快，在木门侧边涂饰中，具有重要的应用价值和发展潜力。

3 结束语

UV涂料，具有环保、干燥速度快、涂料膜性能优异和封闭性强等优势，可有效封闭板式家具的管孔。由于木门的造型各异，涂饰方式主要有喷涂和辊涂这两种，异型木门部件多通过UV静电喷涂、UV往复式喷涂和UV真空喷涂的方式进行涂饰；而平板木门部件的表面和侧边，可通过UV辊涂的方式，有效地提高涂饰效率，实现自动化生产。UV涂饰技术在木门的涂饰生产中，具有重要的应用价值。