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紫外線(xiàn)固化粉末涂料是溶劑型液體涂料的可行替代品

對(duì)不含揮發(fā)性有機(jī)化合物的涂料的需求正在增加，而且隨著全球監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)含有溶劑和產(chǎn)生碳排放的產(chǎn)品給予更多關(guān)注，這種需求將加速增長(zhǎng)。

許多國(guó)家已經(jīng)或即將頒布法規(guī)，限制溶劑的生產(chǎn)和使用，并對(duì)各種碳稅計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估。這種監(jiān)管壓力促使涂料消費(fèi)者和用戶(hù)尋找至少被歸類(lèi)為“低揮發(fā)性有機(jī)化合物”的涂料，以替代或取代含溶劑的涂料。

這種轉(zhuǎn)變對(duì)樹(shù)脂和涂料供應(yīng)商開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和改造現(xiàn)有生產(chǎn)線(xiàn)提出了挑戰(zhàn)，由于需要新的材料和解決方案，這一命題變得越來(lái)越困難。

涂料行業(yè)中增長(zhǎng)最快的是水性液體涂料，這種涂料以水為主要溶劑成分，但也可能含有其他類(lèi)型的溶劑，如醇、胺和醚。這些其他溶劑有助于提高流平性和性能。

液體涂料產(chǎn)品在價(jià)值 1000 億美元的全球涂料行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位，是建筑涂料、制造涂料和船舶涂料/特種涂料三大細(xì)分行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。

但紫外線(xiàn)固化粉末涂料正在成為溶劑型和含溶劑液體涂料的可行替代品。紫外線(xiàn)固化粉末涂料可用于熱敏性基材和其他各種產(chǎn)品的涂裝，其市場(chǎng)覆蓋范圍已超過(guò)熱敏粉末涂料和液體涂料。

100% 不含 VOC

粉末涂料目前約占全球涂料市場(chǎng)的 10%，100% 不含揮發(fā)性有機(jī)化合物，在生產(chǎn)和應(yīng)用方面符合所有空氣質(zhì)量法規(guī)要求。

粉末涂料有兩種類(lèi)型：熱固化和紫外線(xiàn)（UV）固化。熱固化粉末涂料需要時(shí)間和熱能來(lái)熔化和固化所涂敷的粉末涂料。而紫外線(xiàn)固化粉末涂料熔化速度快，在紫外線(xiàn)的照射下可瞬間固化。

紫外線(xiàn)固化粉末涂料的速度明顯更快，能耗也更低。每個(gè)斜坡下方的區(qū)域表示隨著時(shí)間的推移所消耗的總能量。此圖表示完成中密度纖維板 (MDF) 底材的時(shí)間和溫度。

紫外線(xiàn)固化和熱固化的根本區(qū)別--熔化和固化的分離。在標(biāo)準(zhǔn)的液體或粉末固化中，熔化/流動(dòng)或蒸發(fā)階段與涂層的交聯(lián)是連續(xù)的，從而產(chǎn)生固化產(chǎn)品。而在紫外線(xiàn)固化中，熔化/流動(dòng)或蒸發(fā)和固化被分離成兩個(gè)獨(dú)立的過(guò)程，從而可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和條件下進(jìn)行熔化/流動(dòng)，然后幾乎是瞬間完成紫外線(xiàn)固化。

紫外線(xiàn)固化粉末涂料系統(tǒng)的生產(chǎn)周期比熱粉末系統(tǒng)更快。這種速度有許多好處：工廠(chǎng)規(guī)模更小、運(yùn)營(yíng)成本更低、能耗更少、每個(gè)生產(chǎn)周期的銷(xiāo)售額更高、投資回報(bào)更快。

紫外固化粉末涂料應(yīng)用系統(tǒng)還具有尺寸比例優(yōu)勢(shì)。以一個(gè)面積為 2,050 平方英尺的典型紫外線(xiàn)固化涂裝廠(chǎng)和一個(gè)面積為 16,000 平方英尺的典型溶劑型涂裝廠(chǎng)為例，假設(shè)建筑成本為 5 美元/平方英尺，紫外線(xiàn)固化粉末系統(tǒng)每年可節(jié)省 65,750 美元。

紫外線(xiàn)固化粉末涂料的局限性

紫外線(xiàn)固化粉末涂料并非沒(méi)有約束或限制。紫外線(xiàn)固化是 “視線(xiàn)固化”，即紫外線(xiàn)須“看到”被固化的物體或表面。某些幾何形狀或有陰影的部件很難甚至不可能用紫外線(xiàn)固化。而且，改造現(xiàn)有系統(tǒng)來(lái)應(yīng)用和固化紫外線(xiàn)固化粉末涂料也不現(xiàn)實(shí)。

想要使用紫外線(xiàn)固化粉末涂料的公司須建立一套應(yīng)用系統(tǒng)，或者找到一家收費(fèi)涂布公司來(lái)完成涂裝。遺憾的是，目前只有極少數(shù)公司在使用 UV 固化粉末涂料，因此在應(yīng)用系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)擴(kuò)大之前，UV 固化粉末涂料的發(fā)展將受到限制。

紫外線(xiàn)固化粉末涂料和熱敏粉末涂料的一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)是，這些材料不被歸類(lèi)為有害物質(zhì)，其生產(chǎn)、應(yīng)用和廢物處理都不受繁瑣的監(jiān)管報(bào)告或要求的限制。通常情況下，它們?cè)诓牧习踩珨?shù)據(jù)表（MSDS）上被歸類(lèi)為有害材料和材料處理；手工噴涂需要 N95 防塵口罩；噴漆間清潔只需要防塵口罩和特衛(wèi)強(qiáng)（Tyvek）式防護(hù)服，材料溢出可用標(biāo)準(zhǔn)車(chē)間真空吸塵器清理。

除局限性外，紫外線(xiàn)固化粉末涂料是一種非常可行的溶劑型液體涂料替代品，可成功應(yīng)用于各種基材；黑色和有色金屬以及熱敏基材，如木材、塑料和復(fù)合材料。這些都是熱粉末涂料或某些類(lèi)型的溶劑涂料無(wú)法涂覆的基材。隨著紫外線(xiàn)固化粉末化學(xué)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，這些涂料在各類(lèi)基材上的應(yīng)用以及在室外和其他嚴(yán)格要求下的應(yīng)用將會(huì)增加。

時(shí)間優(yōu)勢(shì)

任何涂層應(yīng)用都有以時(shí)間衡量的離散工藝步驟：涂布、熔化和流動(dòng)、溶劑閃蒸、固化（紫外線(xiàn)或熱固化）和冷卻。紫外線(xiàn)固化粉末涂料噴涂的總工藝時(shí)間最短，這加強(qiáng)了紫外線(xiàn)固化粉末涂料噴涂的速度優(yōu)勢(shì)。

為了展示效率優(yōu)勢(shì)，我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)模型，用于涂飾一塊 11.5 平方英尺、3/4 英寸厚的中密度纖維板；一面和所有邊緣。該模型評(píng)估了五種涂飾系統(tǒng)--三種液體涂飾系統(tǒng)和兩種紫外線(xiàn)固化粉末涂料系統(tǒng)。利用涂料制造商提供的價(jià)格和技術(shù)數(shù)據(jù)，計(jì)算出了每種系統(tǒng)的材料成本。

紫外線(xiàn)固化粉末涂料的成本則是基于典型的單層涂裝產(chǎn)品的成本。紫外線(xiàn)固化粉末噴涂-回收系統(tǒng)的每平方英尺成本最低，轉(zhuǎn)移效率高達(dá) 95%。醇酸樹(shù)脂氣干瓷漆低 VOC 系統(tǒng)的每平方英尺成本最低，其次是紫外線(xiàn)固化粉末涂料，這是一種噴涂到回收的工藝，轉(zhuǎn)移效率為 65%。

假定工作已經(jīng)完成，一旦確定了每平方英尺的成本，分析師往往就會(huì)停止工作。實(shí)際上，這只是剛剛開(kāi)始。必須對(duì)產(chǎn)量和創(chuàng)收進(jìn)行計(jì)算和評(píng)估，以充分確定每種光飾系統(tǒng)的投資回報(bào)率。

紫外線(xiàn)固化粉末噴涂模式生產(chǎn)的零件數(shù)量與液體噴涂系統(tǒng)相同，但要比液體噴涂系統(tǒng)多得多。紫外線(xiàn)固化粉末噴涂系統(tǒng)生產(chǎn)一個(gè)成品部件的時(shí)間從開(kāi)始到結(jié)束一般為 20 分鐘。紫外線(xiàn)固化粉末回收模式的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)移效率更高，從而降低了材料成本。在這種模式下，噴涂到回收每個(gè)八小時(shí)的生產(chǎn)周期可節(jié)省 1,071 美元。

毛收入分析

該模型使用的銷(xiāo)售價(jià)格為 2 美元/平方英尺或 23 美元/部件。兩種紫外線(xiàn)固化粉末系統(tǒng)的生產(chǎn)率相同，每班的毛收入均為 26,772 美元。這是性能最好的液體系統(tǒng)生產(chǎn)毛收入的 2.8 倍。

紫外線(xiàn)固化粉末涂料對(duì)環(huán)境影響小，對(duì)生產(chǎn)、使用或處置的法規(guī)限制極少或沒(méi)有，因此非常值得考慮。UV 固化粉末涂料生產(chǎn)效率高、安全且不含 VOC。