* МДФ (Medium Density Fiberboard) - деревоволокнистих плит середньої щільності (від 700 до 850 кг / м3). Дуже популярна в меблевій індустрії.
Існуюча технологія порошкового фарбування МДФ вимагала використання токопроводящей грунтовки австрійської компанії «Тайгер», яка дуже сильно збільшувала вартість продукції.
Перспективний ринок, величезні можливості текстурованих порошкових фарб (фарби під «мідь, бронзу, граніт», «молоткова емаль» тощо), зручності самої технології порошкового фарбування робили завдання здешевлення комплектуючих актуальною.
Було поставлено завдання заміни імпортних комплектуючих - вітчизняними.
В результаті поставлене завдання виявилося перевиконання, тому що створена нова технологія порошкового фарбування дозволяє успішно фарбувати не тільки МДФ, але і такі матеріали какHDF, OSB, фанеру, кераміку, скло, фаянс і деревину і навіть тканини.
Крім того, нова токопроводящая грунтовка на основі епоксидних смол володіла підвищеною адгезією, ніж забезпечувала дуже високу кліматичну стійкість. Пофарбований за допомогою цієї технології вироби можна використовувати на вулиці, що розширює ринки.
На нову технологію було отримано 6 патентів, два з яких вже прийшли.
Нова технологія дозволила не тільки отримати незалежність від цінової політики австрійської компанії, але і отримати багато нових напрямків в бізнесі.
- Забарвлення дуже перспективного екологічно чистого матеріалу OSB (пресована під дуже великим тиском деревна тріска, розробленого в Канаді, його дуже важко фарбувати рідкими фарбами),
- Забарвлення гіпсобетонних блоків для зовнішнього використання,
- Забарвлення хвилястого і плоского шиферу в кольори «під бронзу». «Під граніт», що збільшує термін використання шиферу імовірно до 50 років,
- забарвлення пляшок і листового скла. Багато сортів вин псуються від впливу світла і вимагають застосування непрозорих пляшок.
1. Що таке порошкове забарвлення МДФ плит
МДФ (MDF, Medium Density Fiberboard, деревно-волокниста плита середньої щільності) в даний час являє собою один з основних матеріалів, що використовуються в меблевій промисловості та будівництві. Меблеві фасади і горизонтальні поверхні, накладки на металеві двері, різного роду оздоблювальні плити - цим далеко не вичерпується застосування МДФ і його більш щільного і часто водостійкого побратима - ХДФ (HDF, High Density Fiberboard, деревно-волокниста плита високої щільності).
Технологія виробництва МДФ схожа з технологією виробництва паперу. В якості сировини використовується дрібне деревне волокно, яке для додання твердості і форми пресується з відповідним сполучною складом на основі штучних смол. Технологією виробництва визначаються і основні властивості МДФ:
- Дешевизна в порівнянні з цільним матеріалами
- Велика однорідність в порівнянні з деревно-стружкових матеріалами
- Легкість обробки і установки
- Вологопроникність внаслідок пористої структури (недолік, частково усунений в ХДФ)
- Відсутність природного декоративної структури поверхонь (на відміну від деревини або декоративних деревно-стружкових матеріалів)
- Виділення при сильному нагріванні газів, подібних за складом з бойовими отруйними речовинами (фосген і подібні)
Для декоративного покриття МДФ застосовуються в основному дві технології: -ламінірованіе і забарвлення. При цьому якщо технологія забарвлення рідкими фарбами більш-менш традиційна, забарвлення МДФ порошковими фарбами переживає бурхливий технологічний розвиток. Вперше технологія порошкового фарбування проводять виробів була використана в Австралії в 1967 році.
У багатьох публікаціях зазначається, що стан технології порошкового покриття МДФ таке ж, як 30 років тому технології порошкового покриття металевих поверхонь. За образним висловом представника компанії Nordson, при всіх технологічних нововведеннях, які застосовуються в забарвленні порошковими фарбами МДФ, ці технології все ще є зону високого ризику. «Ринок чекає, хто перший ризикне і зробить значні вкладення в технологію».
- 99% утилізації порошку.
- Простий однокроковий процес нанесення фарби
- Швидка і проста зміна кольорів
- При полімеризації порошкових фарб виникає цілий ряд декоративних ефектів, недосяжних в разі звичайних фарб.
2. Проблеми забарвлення МДФ
При розробці технологій порошкового фарбування МДФ інженери стикаються з цілою низкою проблем. За висловом Пола Міллза в статті «Як покривати МДФ порошковою фарбою», «все відбувалося як завжди. Невеликі експериментальні деталі виглядали чудово, але коли процес застосовувався до справжнім виробам, поверхня виявлялася неоднорідною, полімеризація незавершеною і в цілому якість було незадовільним ».
Основні проблеми можна сформулювати наступним чином:
Низька провідність МДФ. Основний метод нанесення порошкової фарби - електростатичний. Частинки порошкової фарби заряджаються (або додатком електричного потенціалу, або від тертя об сопло розпилювача). Заряджені частинки «прилипають» до заземленої фарбується деталі. При цьому визначальну роль відіграє провідність цієї деталі. Провідність МДФ істотно нижче, ніж металу, тому порошок лягає істотно гірше і шар фарби виходить тонше.
Пориста волокниста структура МДФ. Навіть у високоякісного МДФ поверхню ворсиста, що погіршує якість пофарбованої поверхні.
Розкид якості МДФ. Такі важливі параметри МДФ як щільність і вологість сильно розрізняються у різних марок і виробників МДФ. Більш того, існує значний розкид параметрів від партії до партії, а також всередині партій. Залежить якість фарбування і від умов попереднього зберігання МДФ - матеріал може пересихати або, навпаки, купувати додаткову вологість, що позначається в першу чергу на електропровідності і інтенсивності газовиділення.
3. Технічні рішення для вирішення проблем
Для огляду існуючих технічних рішень перш за все розглянемо загальну технологічну схему покриття деталей порошковою фарбою (див. Рис.1)
Рис 1 Технологічний процес порошкового фарбування.
Основною метою попередньої обробки деталей є поліпшення якості нанесення порошку. Оскільки основним фактором в цьому плані є електропровідність поверхні, то тут є дві основні можливості:
А. Збільшення природної провідності МДФ шляхом попереднього розігріву.
Пористий матеріал МДФ містить в собі воду, як у вільному стані, так і у зв'язаному у вигляді комплексів з молекулами целюлози. Нагрівання переміщує вологу до поверхні, тим самим збільшуючи її провідність. Крім того, досягаються наступні переваги:
Нагрівання сприяв часткової дегазації МДФ до нанесення порошку, що згодом призводить до меншого газовиділення при полімеризації і зменшує небезпеку появи "бульбашок"
При зіткненні з нагрітою поверхнею порошок частково «плавиться», що сприяє прилипанню порошку поверхні навіть в разі недостатньої провідності.
Основних методів розігріву два - інфрачервоний і конвекційний. Конвекційний розігрів глибший і м'який. Він краще діє в плані об'ємної дегазації і переміщення вологи до поверхні, але температура поверхні при цьому нижче і ефект теплового «прилипання» порошку слабкіше.
Інфрачервоний нагрів дозволяє досягати значно більших температур поверхні істотно швидше - однак ціною нерівномірності розігріву, що призводить до викривлення, меншою дегазації і меншою електропровідності.
Крім того, можливий і розігрів поверхні мікрохвильовим випромінюванням. Такий спосіб поєднує в собі швидкість інфрачервоного нагріву з об'ємною рівномірністю конвекційного. Однак для його реалізації потрібно домогтися рівномірного СВЧ-випромінювання по всьому об'єму деталі, що досить складно.
Слід зауважити, що техніки попереднього розігріву, за твердженням фахівців, добре «працюють» при діапазоні вологості МДФ 5-8%. Прикладом патенту, в якому описана технологія попереднього розігріву, є європейський патент EP0933140 для покриття матеріалів з дерева (нагрів до 40-1000С).
Існують також комбіновані способи зволоження і розігріву поверхні, наприклад розігрів поверхні теплом і парою (мікрохвильовим або інфрачервоним випромінюванням) для підвищення провідності (US Patent 6458250).
Б. Попереднє покриття поверхні МДФ проводять грунтом.
Використання грунту дозволяє вирішити відразу дві технічні проблеми:
Проводить грунт істотно збільшує провідність поверхні і, отже, підвищує якість нанесення порошкової фарби. Можна домогтися істотно більш товстого шару порошку і, відповідно, значно більш високої якості поверхні.
Проводить грунт «згладжує» природну ворсистість поверхні МДФ, що також відбивається на якості поверхні.
Існує цілий ряд запатентованих технологій використання проводить грунту, зокрема:
Наведений перелік далеко не вичерпує існуючих технічних рішень. Зокрема, компанія Art Engineering використовує відмінний від інших тип ґрунту, що володіє високою адгезією до матеріалу і високу провідність. Природна ворсистість МДФ повністю «ховається» грунтом, що забезпечує високу якість порошкового покриття.
Слід зауважити, що технології, пов'язані з попередніми ґрунтуванням поверхні мають і низку недоліків. Зокрема, втрачається «однокрокової» процесу порошкового фарбування, оскільки використання грунтів пов'язане з необхідністю додаткових «кроків» технології - власне нанесення і висушування. Крім того, ряд грунтів містить розчинники на основі летючих органічних сполук, що робить всю процедуру порошкового фарбування значно менше екологічно чистою.
4. Використання методів інноваційного проектування при розробці нової технології.
Струмопровідний клей для приклеювання лінолеуму в електричних щитових кімнатах UZIN.
І спеціальні речовини, які можуть створювати сильне електростатичне поле на будь-якій поверхні - поліелектроліти (4). Найсильніший поліелектроліт, відомий в природі - людська лімфа.
Ці речовини використовувалися для захисту дорого від розповсюдження радіоактивного пилу під час чорнобильської катастрофи. При цьому, виготовлення найпростішого поліелектролітів дуже не складне: це суміш флокулянти (очищувача води) і звичайного шпалерного клею КМЦ
За основу була використана і адаптована перша технологія.
В процесі адаптації було вирішено багато вторинних завдань. Наприклад, проблема нерівномірності розподілу заряду на протяжних об'єктах типу «декоративна накладка з МДФ на металеві двері». За допомогою Прийомов дозволу Технічних протиріч був розроблений «голчастий заземлитель» (прийом 1 «Дроблення на частини») і способи боротьби з бульбашками на торцях МДФ - «газовідвідніканали» (прийом 3 «місцеве якість»).
Це далеко не повний перелік прикладів вирішення вторинних завдань, які є обов'язковими супутниками будь-якого інноваційного проекту.
5. Основні результати проекту.
Компанія «Арт іжінірінга»
· Протягом 8 місяців розробила нову технологію порошкового фарбування на основі використання нової токопроводящей грунтовки.
· Адаптувала цю технологію до конкретному сортам МДФ і випустила ТУ у вигляді інструкції по використанню цього нового грунту.
· Захистила технологію 6 патентами.
· Приступила до продажу цього грунту іншим компаніям, які займаються фарбуванням МДФ
· Приступила до розробки нових напрямків в бізнесі:
· Забарвлення гіпсобетонних блоків для зовнішнього використання
· Забарвлення плоского і хвилястого шиферу
· Забарвлення пляшок для спеціальних сортів вин.
І звичайно, освоїла забарвлення меблевих фасадів як основний вид діяльності в напрямку «порошкове забарвлення».
