天津uv喷:MDF基材表面处理对uv喷绘涂层性能的影响

发布时间:2019-11-29 09:49   查看次数:

MDF基材表面处理对uv喷绘涂层性能的影响林业工程学报林业工程学报微信号lygcxb功能介绍 国内首份林业工程权威学术期刊2019-11-11 uv数码喷绘技术是一种全新的基材表面装饰技术,使用天津uv喷光固化墨水将图案非接触式地喷印在基材表面,然后利用紫外光照射使墨水瞬间固化成膜。

关注人民网的朋友都知道,固化原理在高辐射能量的紫外光照射下,墨水中的光引发剂发生相应的化学反应,产生活性中间体即自由基,自由基与墨水中的光活性低聚物和稀释单体中的不饱和基团发生链式聚合反应,形成高分子涂膜,使得uv光固化墨水由液态转变为固态聚合物。

uv数码喷绘不仅打印过程方便快捷,而且具有图案完整、色彩鲜明、画面还原性高等特点,可以在衣物、墙纸、玻璃、板材、实木、水晶、PVC、亚克力、金属、塑料、石材、皮革等多种材料表面进行喷绘印刷。该技术不仅能在基材上喷绘出平面效果,还可以利用墨水的堆叠模式,喷绘出具有3D浮雕效果的图案。

uv数码喷绘技术运用在家居装饰行业上,具有一些突出优点:

①符合绿色环保的要求。uv光固化墨水与传统涂料相比,不含有害的挥发性溶剂,在喷绘过程中不会释放对人体有害的气体。

 ②符合当前家居行业个性化定制的需求。uv数码喷绘无需制版,可直接利用高清晰的数码图片进行个性化定制。 国内的“欧派”、“酷漫居”等相关家居企业均开始探索使用uv数码喷绘技术,增强其在个性化定制市场上的竞争优势。

随着房地产、家居行业快速发展,对木材原料与木质材料需求大量增加。 中密度纤维板 中密度纤维板(MDF)作为人造板材中具有代表性的板材,其力学性能、加工性能良好,大量用于家具制作和室内装修。

MDF因其表面粗糙、吸湿性强、缺乏实木美感,在制作家具与室内装饰的过程中需要进行表面涂装,通常采取涂膜或三聚氰胺浸渍纸贴面工艺。

 将uv数码喷绘技术引入MDF的表面装饰,可满足个性化定制的需求,同时符合环保的标准。 华南农业大学侯威,古今等主要研究MDF基材表面预处理方法对uv喷绘涂层附着力、光泽度、耐磨性、吸湿性的影响,以得到较优的uv 喷绘工艺流程,减少相关工艺的成本。

1 材料与方法  1.1 实验材料与仪器1.2 实验方法1.2.1 MDF表面打磨方法1.2.2 配制底漆1.2.3 MDF表面涂刷底漆1.2.4 uv数码喷绘设备工艺参数1.2.5表征方法 2 结果与分析  2.1 MDF表面物理性能分析2.1.1 MDF打磨后的表面粗糙度原MDF表面粗糙度为4.607靘,不同目数砂纸打磨后的表面粗糙度结果如如上例子 所示。表面粗糙度随着砂纸目数的增大而减少,其中60#砂纸的粗糙度最大为8.451靘,400#砂纸最小为3.429靘。粗糙度减少的幅度随着砂纸目数的增大而趋于平缓。根据原MDF的粗糙度推测,原板出厂时已经过砂光打磨处理,对应使用的砂纸目数在150~220#之间。 2.1.2 MDF表面接触角测试不同目数砂纸打磨后MDF的20s纯水动态接触角见如上例子。

由如上例子可以看出:初始接触角随着砂纸目数的增加呈下降趋势,60#砂纸打磨的试件上最大,为126.29°;80~400#砂纸打磨的试件初始接触角比较接近,400#砂纸打磨的试件上最小,为88.87°。经过20s平衡后,60#砂纸打磨的MDF平衡接触角最大,为105.30°;80~400#砂纸处理后,平衡接触角为16.98°~22.79°。原MDF的接触角远大于经过砂纸打磨后的接触角。这个结果说明,原MDF基材上可能吸附有灰尘或经过其他处理,润湿性较差。经过打磨后,板材中的羟基暴露在表面上,增加了板材的亲水性,可能有利于后续处理中涂料在其表面的铺展。经60#砂纸打磨后,表面过于粗糙,纯水液滴不容易润湿,因而导致接触角较大。2.2 MDF表面打磨处理对uv喷绘涂层性能影响2.2.1 打磨处理对涂层光泽度的影响经过不同目数砂纸打磨后,将MDF直接进行uv数码喷绘。砂纸打磨对uv喷绘涂层光泽度的影响见图3。粗糙度对喷绘图案的视觉效果有一定的影响,光泽度测试反映了漆膜对光的反射效果,光泽度越高,图案越鲜明。由如上例子可见,涂层的光泽度随砂纸目数的增大而增加。这是因为MDF经砂纸打磨后,表面粗糙度逐渐减小,表面平整,对光的反射效果较好,所以喷绘图案的光泽度较高。 2.2.2 打磨处理对涂层附着力的影响uv喷绘的效果以及涂层经过附着力测试后的结果见图4。从如上例子可发现,随着砂纸目数的增加,喷绘图案越完整和清晰,400#砂纸打磨后喷绘效果最好。原MDF喷绘效果在150~220#之间,说明喷绘效果主要与粗糙度相关,表面接触角对于喷绘效果影响不大,可能与uv油墨本身液滴较小,较易渗透至木材内部有关。表1所示为试件经不同处理后uv喷绘涂层的附着力等级。由表1可见,MDF经60~150#砂纸打磨后喷绘涂层的附着力均为2级;未处理基材以及经220#、400#砂纸打磨后的MDF,喷绘涂层的附着力均为1级。低目数砂纸打磨的MDF表面粗糙度大、不平滑,墨水喷印在其表面很容易随着表面孔隙渗透,导致喷印效果看起来粗糙不连续,附着力较差。随着砂纸目数的增大,样品表面粗糙度下降,墨水润湿度增加,打印效果逐渐变好,附着力等级较高。通过对试件光泽度、表面粗糙度以及喷绘实际效果的表征与观察,确定了打磨MDF的最佳砂纸目数为400#,以下的实验均采用400# 砂纸打磨MDF。 2.3 涂刷底漆对uv喷绘涂层性能的影响2.3.1 底漆道数对uv喷绘涂层光泽度的影响MDF刷涂不同道数的PU白底漆后,再进行uv喷绘。不同底漆道数对喷绘涂层光泽度的影响见图5。在喷绘的过程中,除使用uv墨水以外,可在喷墨打印前选择是否喷涂一层配套的架桥剂。通常来说,架桥剂可增加uv墨水的附着力,但是同时会增加打印成本。笔者尝试比较两种基材表面处理方法,即刷涂底漆或喷涂架桥剂。由如上例子可见,涂层光泽度随着涂刷白底漆道数的增加而增加,其中两道与三道底漆的光泽度较为接近,三道白底漆后,涂层光泽度达到12.20。而未涂刷底漆,只喷涂架桥剂的样品光泽度为7.35,介于刷涂一道与两道底漆的样品之间。这说明底漆能起到封闭基材的效果,使UV 喷绘后的涂层更加完整与鲜艳。架桥剂也能起到一定的封闭作用,但效果不如刷涂多道底漆。

 2.3.2 底漆道数对uv喷绘涂层附着力的影响经过刷涂不同道数PU白底漆后uv喷绘的效果,以及涂层经过附着力测试后的结果见图6。由图6可见,随着刷涂底漆道数的增加,图案表现力越好。表2展示的是刷涂PU白底漆对涂层附着力的影响。uv喷绘后涂层的附着力有随着涂刷底漆的道数而增加的趋势,其中涂刷一道底漆的附着力为2级,两道和三道底漆附着力均为1级。这主要是因为底漆能起到封闭基材孔隙的效果,使uv喷绘的涂层更加致密完整。而使用配套架桥剂,未涂刷底漆的喷绘涂层附着力为1级,说明涂刷两道底漆能起到与架桥剂处理相同的附着力效果。综合以上分析,可以得出涂刷两道、三道的PU白底漆就能起到与uv喷绘过程中添加架桥剂相同甚至更好的效果,故下面的实验均涂刷两道或三道底漆。 2.3.3 底漆种类对涂层光泽度的影响选择PU白底漆、PU清底漆、硝基白底漆和硝基清底漆,比较不同底漆种类对涂层光泽度的影响。本实验对照组为MDF表面未涂刷底漆或架桥剂,直接喷涂一层白色uv墨水然后喷绘图案的试件。不同底漆处理方法得到的涂层光泽度见图7。由图7可见,涂刷底漆的试件光泽度均大于未涂刷底漆的光泽度。这是因为底漆能封闭MDF表面,使喷绘的图案清晰完整,而未涂刷底漆的试件在喷绘过程中会有墨水渗入到板材内部导致喷绘图案不完整,所以光泽度较低。总体来说,刷涂三道底漆与两道底漆相比,光泽度提高程度有限。涂刷两道底漆的各试样中,PU清漆处理后喷绘的光泽度最高,硝基清漆、硝基白底漆、PU白底漆光泽度依次降低。刷涂三道底漆的效果类似。清漆由于不含颜料颗粒,漆膜本身粗糙度较小,因此uv喷绘后光泽度普遍比相应的白底漆处理高。 2.3.4 底漆种类对喷绘效果与涂层附着力的影响涂刷不同种类的底漆后uv喷绘效果,以及涂层经过附着力测试后的结果见图8。从肉眼观察的效果看,刷涂白底漆再进行喷绘的样品图案清晰明亮,而刷涂清漆的样品图案颜色较暗。这是由于MDF基材自身的颜色没有被遮盖造成的,光泽度的测试结果并不能完全说明刷涂的实际效果。不同底漆种类对附着力的影响见表3。由表3可以看出,涂刷底漆的试件与仅铺一层白色墨水的对照组相比,喷绘图层的附着力较高,均达1级以上。主要是因为底漆封闭了基材的缝隙,而且底漆与uv墨水涂层之间存在一定的相互作用,结合紧密。涂刷三道PU清漆的喷绘涂层附着力甚至能达到0级。这可能是因为PU清底漆漆膜较致密,在喷绘过程中涂层与底漆的界面结合力更强。由此可见,各底漆只需涂刷两道就可获得较好涂层附着力。综合上述结果,光泽度测试主要反映表面预处理后的粗糙程度。由于uv喷绘涂层自身较薄,预处理方法对uv涂层的性能影响较大,刷涂清漆的试样,虽然光泽度与附着力都较高,但是由于基材本身颜色的影响,喷绘后uv涂层的颜色不鲜明。如果仅进行一层uv白色墨水铺底,附着力等级则较差,且由于uv墨水价钱较高,这样的预处理会增加喷绘成本。综合而言,采用白色底漆预处理是较理想的选择,只需涂刷两道白底漆就可获得较好的涂层附着力与光泽度。 2.3.5 底漆种类对涂层硬度的影响涂层硬度反应的是涂膜涂层抵抗碰撞、划擦等外界机械作用的能力。经过不同底漆处理,再进行uv喷绘后涂层的硬度结果见表4。涂刷PU清漆的喷绘涂层的硬度为3H,涂刷其他底漆试件的涂层硬度为H。主要原因与上述附着力的原因相似,PU清底漆自身漆膜性能较好,而喷绘的图案本身较薄,与PU清底漆的界面结合力更强,使其总体硬度较高。由此可得,各底漆只需涂刷两道就可获得较好涂层硬度。喷涂白色uv墨水再打印图案的对照组由于喷绘过程中墨水渗入MDF,没有形成连续、完整的漆膜,无法测出其硬度。 2.3.6 底漆种类对涂层耐磨性的影响经过不同底漆处理,再进行uv喷绘后涂层的耐磨性测试结果见表5。对照组仍然是喷涂一层白色uv 墨水后再进行uv喷绘的试件。uv喷绘的涂层本身较薄,在耐磨试验的过程中,打印涂层在砂磨50转后已经基本磨掉,后期有部分底漆脱落。通过分析耐磨试验前后试件的质量变化,涂刷底漆的试件质量损失总体高于对照组。主要原因是对照组中墨水渗入MDF中,涂层较薄,砂磨损失的质量较小。涂刷底漆的所有试件中,PU清漆处理的样品,砂磨50转后质量损失仅为0.04~0.05g,其他底漆砂磨50转后质量损失都为0.09~0.10g。其结果主要与漆膜本身性能有关。试样在经过100转磨砂后的大部分质量损失来自底漆的脱落,损失质量大于50转磨砂,但整体趋势类似。 2.3.7 吸水厚度膨胀率与质量的变化经过不同底漆处理,再进行uv喷绘后板材的24H吸水厚度膨胀率与吸水率结果见表6。由表6可见:涂刷两道白底漆的试件基本上都有一定的吸水膨胀,其中PU白底漆膨胀率最高为0.04%;刷涂硝基清漆的试件仅为0.01%,PU清漆试件则无任何变化;涂刷三道底漆的所有试件中仅有硝基白底漆有吸水膨胀,其他底漆都无厚度变化。综上,两道PU 清底漆就可阻碍水分的渗透,同时也验证了涂层与PU清底漆的紧密结合性。其他底漆处理则需要三道才能达到较好效果。仅喷一层白色uv墨水的对照组的吸水厚度膨胀率高达17.50%,是由于MDF表面孔隙未封闭导致的。由表6同样可见,涂刷两道底漆的试件的吸水率均大于涂刷三道底漆的。涂刷两道底漆的所有试件中,硝基白底漆的吸水率最大为8.81%,硝基清漆其次为0.60%,PU清漆为0.56%,PU白底漆为0.16%。涂刷三道底漆的试件中同样也是硝基白底漆试件的吸水率最高为0.49%,PU清漆、硝基清漆、PU白底漆依次下降。硝基漆的成分是硝基纤维素,亲水性较强,容易让水分渗入。PU白底漆的亲水性最差。经过底漆处理后,试件吸水量较小,对厚度影响不大,所以有些试件的吸水膨胀率变化不明显。对照组的吸水率则高达63.20%。

结论  1)使用5种不同目数的砂纸打磨MDF,目数最高的400#砂纸打磨的基材表面粗糙度最低,uv喷绘涂层的光泽度与附着力最高。

2)通过刷涂不同道数的PU白底漆对MDF表面进行预处理,并与喷绘过程中使用架桥剂的试件作对比,发现刷涂两道白底漆就可达到与架桥剂相同甚至更好的uv喷绘涂层附着力与光泽度。

3)采用4种底漆对MDF表面进行预处理,经过uv喷绘后比较涂层附着力、光泽度、硬度、24h吸水膨胀率和吸水率。综合分析这5种性能,发现涂刷PU清漆的涂层性能为所有底漆中性能最好。但是由于清漆无法遮盖基材的底色,导致喷绘图案总体效果偏暗,而采用PU白底漆处理后,喷绘效果与漆膜综合性能各方面都较佳。

以上就是天津uv喷小编为您总结的全部内容,该文发表于《林业工程学报》2019年第5期。引文格式:侯威,古今,胡传双,等.MDF基材表面处理对uv喷绘涂层性能的影响[J].林业工程学报。如果您还想了解更多有关于天津uv喷的知识可以关注我们的后续新闻。

上一篇:   下一篇:
网站首页 uv喷产品 新闻中心 关于我们 uv喷应用 联系我们
天津涵康嘉业木业有限公司主要是一家做uv喷的木皮贴皮厂
版权所有:天津涵康嘉业木业有限公司 网站备案号查询