一种优化木门/板式家具制造工艺的方法 【批木网】
发布时间: 2015年10月23日 13:33:00
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序：十多年来作者对优化木门/板式家具制造工艺的方法进行了系统的研发，并在产业化过程中取得了显著成效。在凸现了成本比较优势、制造速度优势和产品高端优势的基础上,本方法又创造性的搭建起了可有力促进民族文化、先进文化元素与现实价值相融合的制造平台，一个可使产业技术朝着人文与自然相互交汇、传统与现代相互贯通的方向向前发展的宽广平台。
为企业在厂家万商云集、产品你左我右的商战中，创新竞争战略,从硬碰硬的与对手竞争的过程中能够通过实现差异化逐步走向“蓝海”，甩脱、超越竞争对手、并重重砍掉产品市场比较成本奠定了坚实基础。
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技术领域本方法涉及以中纤板MDF、刨花板为基材的木门（门套、哑口、艺术哑口）/板式家具成型加工技术领域，具体地说是一种用UA涂饰工艺系统和CAD/CAM特定成型技术优化、提高木门/板式家具制造工艺的方法。
背景技术
以中纤板、刨花板为基材的涂料类木门/板式家具现常用以下几种方法完成产品工件的后成型加工：
1、用手工、静电、真空喷涂、淋涂等方式把双组分聚氨酯底漆、面漆（PU底漆、面漆）分别先后涂饰在以MDF或刨花板为基材的工件表面上，期间，采用常温表干、35-40℃加温干燥方法对对涂饰在工件表面上的PU底漆、面漆膜分别先后施实干燥。全程时间在72-96小时之间。
上述工艺存在的缺陷主要表现在以下几个方面：
⑴干燥速度慢、产业化过程中产品表面质量稳定性控制难度较高。规模化生产过程中，缺乏与产品工件栽板、封边、排孔等其它加工工序的同步能力；
⑵危害健康，污染环境（特别是其中的手工喷涂方式）；
⑶产品表面涂层耐腐蚀、耐黄变、抗紫外辐射线、耐磨抗擦伤等性能差，特别是其中以纯白色为主的PU漆漆膜目前普遍还存在着易失光、粉化、泛黄问题，影响产品使用寿命；
⑷不具备同平面凹面和工件四周边异色涂层规模涂饰能力。
⑸成本高。在工件表面上双面涂饰PU底、面漆目前成本每平米约合28.00--30.00元人民币。
2、首先在幅面尺寸为2440X1220mm的MDF或刨花板标板板面上双面热压胶贴白色（浅黄）三聚氰胺、脲醛胶浸渍纸（克重80g/m2至120g/m2。简称：双面板）。然后再按以下工序对双面板进行后序加工：
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⑴一周平衡期；⑵按照产品设计图对双面板进行栽板、封边、排孔；
⑶用手工、静电、真空喷涂、淋涂等方式把双组分聚氨酯面漆（PU面漆）涂饰在双面板工件表面上（且只喷涂双面板其中预定好的一面）。双面板另一面（通常是产品工件的内樘面、背面、里面。简称：工件背面）直接作为产品零件的饰面材料；
⑷先后在常温表干室、35-40℃加温干燥室对对涂饰在工件表面上的PU面漆膜施实干燥。全程时间在48-60小时之间。
⑸对工件背面四周边棱进行人工刮边、擦边、补腻、修色、清洁。
上述工艺的优点是降低了工件背面的涂饰成本，但存在的以下工艺缺陷同样是很明显的：
⑴双面板热压平衡周期长，漆膜干燥速度慢；
⑵危害健康，污染环境（特别是其中的手工喷涂方式）；
涂饰前，工件表面上压贴的三聚氰胺、脲醛胶浸渍纸需进行人工机砂粗磨、人工细磨和人工机砂细磨，粉尘量大、费工耗时；
⑶产品表面涂层耐腐蚀、耐黄变、抗紫外辐射线、耐磨抗擦伤等性能差，特别是其中以纯白色为主的PU漆漆膜目前普遍还存在着易失光、粉化、泛黄问题，影响产品使用寿命；
⑷精品能力相当弱。成品工件背面普遍存在封边黑胶线、人工刮边、擦边、补腻、修色痕迹和工件四周封边边棱“尖锋”刺手等质量问题；
⑸成本相对偏高。工件双面上述饰面目前成品成本在19.00—24.00元/平米之间。
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3、热压胶贴三聚氰胺、脲醛胶浸渍型装饰纸（克重80g/m2至120g/m2），或采用脲醛胶等粘合剂热压、粘贴木皮，然后在木皮上喷涂硝基类透明漆（NC）。其存在的缺陷为：⑴污染环境。脲醛胶等胶粘剂向外界释放游离甲醛；NC漆中含有VOC、TDI、甲苯和二甲苯、重金属、异味、灰尘等挥发性物质和其它固体污染物；构成为了自然环境的污染源，危害人体健康；加重了净水资源负荷；
⑵压贴成型、热平衡工艺相对复杂；
⑶漆膜干燥速度慢。
4、UV漆静电喷涂/淋涂工艺采用UV灯干燥方式对MDF或刨花板工件表面进行涂饰。这一方法大幅度减少了工件表面上的漆膜干燥时间，但同样存在着面层涂饰成本相对较高并容易产生漆膜针孔、粉尘颗粒、轻微桔皮、轻微凹陷、流挂等问题，工艺控制难度相对较大；在成品边缘和表面上也不可能形成异色涂层的涂饰能力；
5、UV涂饰工艺。UV涂饰工艺主要是采用辊涂、瞬间干燥的方式对中纤板、刨花板工件素板表面进行直接涂饰的。在节能减排、敏捷制造、降低生产成本和提高产品表面层膜耐擦伤、耐黄变性能方面该涂饰工艺成效较为显著，但是，当要求成品漆面亮度达90度以上时该工艺过程存在的以下问题就会变的比较明显，局限了进一步提高产品档次的持续发展能力：
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（1）“镜面、丰润”效果不足。成品漆面不足以达到“镜面、丰润”的效果；（2）“条线状砂削痕”。在涂饰工艺过程的起始阶段,工件基板是在旋转线速度达30米/秒的布质砂带之间以线接触方式完成定厚砂光的（如图1所示的砂辊1、砂辊2）。结果，往往会把容易显现、暴露在成品漆膜表面上的条线状砂削痕迹残留在工件表面上（或称做砂带高速旋转时残留在工件表面上的砂削轨迹线），且这种条线状砂痕在UV连续式涂饰线上的后续涂饰过程中是难以消除、遮盖的。工件表面上的漆膜涂层亮度值要求越高，残留在工件表面上的砂削轨迹线在成品漆膜面上暴露的就越明显；
（3）“视觉凹陷”。UV连续式流水涂饰线上，前端是借助远红外灯产生的远红外线干扰实现水基UV膜快速干燥的。水基涂料成本较低，通常把它作为工件表面上的底层涂料使用。但又同时存在以下2个工艺问题。一是硬度低，容易造成成品漆面或多或少的“视觉凹陷”缺陷（又称“漆面桔皮”）。在刨花板为基板的成品表面上，这一“视觉凹陷”因基材微状孔隙更多而往往会更加明显一些。二是容易对地表环境造成轻度污染。主要原因是UV连续涂饰线因各种原因常需在一个工作日内（三班/工作日）停机8小时左右，每次停机都必须用清水或中水洗净平辊上的水基涂料（不能出现辊涂机停止运转后水基涂料自然固化、粘附在辊机平辊上的情况），以保证次日涂饰线正常运行。清洁污水经沉淀池排放到工厂地沟，造成对地表环境轻度污染，若经污水处理设施再排放又会较大幅度增加运行成本；
（4）“辊痕”。工件表面上的漆膜涂饰过程是在辊涂机平辊旋转过程中完成的，经历了约3至5秒钟自然流平时间后工件表面上的漆膜就被电磁波干扰瞬间干燥、固化。这样，就难以规避“辊痕”（即平辊旋转过程中把涂料辊在工件表面上时形成的漆膜辊迹）或重或轻的显现在成品亮光漆面上的问题（涂料中流平等助剂成份加多了，又会程度不同的影响漆膜亮光效果）；
（5）高光亮度不够。木材加工业通常把面层亮度达90度以上的成品定为高亮光产品。UV涂饰工艺主要是采用平辊滚涂、借助光电磁波干扰实现涂料干燥的方式瞬间完成工件表面面层涂饰的。从原理上分析，这种使平辊在工件表面上的涂料3至5秒钟内就瞬间实现完全干燥的工艺，就已决定了成品漆面亮度极限值只能在85度以内（涂料中增亮等助剂成份加多了，就不能借助上述光电磁波干扰使工件表面上的漆膜得到瞬间干燥，同时还会程度不同的影响漆膜平整效果）。喷涂/淋涂类纯白PU漆高亮光木门/板式家具产品漆面亮度值通常在90—95度之间；
（6）同平面凹面异色涂层技术和后成型边缘处理工艺水平需要进一步优化。UV虽然在原理上可在中纤板（MDF）工件表面上完成同平面凹面或工件四周边棱的异色涂层涂饰。但在规模生产过程中，需要通过增加控制参数和进一步完善、提高涂饰工艺水平才能真正做到上述平面异色涂层线(相)界间相互不浸入、不干扰，显著提高工件线(相)界间边缘处理或工件封边水平的精品能力。否则，四周边封好了PVC带或完成了四周边异色涂层涂饰的工件表面、或同平面凹面异色涂层涂饰后的工件表面经UV涂饰后，成品四周边棱转角处和同平面凹面异色涂层线(相)界间边缘同样容易产生刺手的“尖锋”工艺缺陷；
（7）装饰元件制造方法与涂饰工艺之间的协同技术需进一步优化。在木门/板式家具设计、制造领域，通常需要把诸如圆、椭圆、五角、平形四边形、方型彩色元件或其它各种异型彩色元件(简称:MDF小产品)作为家具装饰元件,以镶嵌方式安装在家具板件上。数量也是不少的。这些厚度5mm左右的MDF小产品（喷涂聚胺脂树脂色漆）生产过程中往往会存在以下问题：（1）四周边缘色漆一次成型的精品率偏低（厚度方向上有时还会显露中纤板原色），需要反复喷涂，成本偏高、污染环境（因小产品厚度簿、面积太小，抡手喷涂时大部份涂料事实上都喷到油漆房里的“水幕”中去了）；（2）微型异型件成型难度高。上述圆、椭圆、五角、平形四边形、方型等形状简单的小产品目前是在数控刀型雕刻机、数控锯型线切割机上完成的。倘若要生产面积只有0.1m2左右的微型异型装饰元件（诸如英文字母、草体汉字或其它文化元素），木门/板式家具行业现行的数控雕刻、数控线切割技术就很难形成加工能力。从而，限制了木门/板式家具产业从提炼文化元素角度走向高端的技术能力。
方法内容
本方法提出的技术方案解决了上述工艺的缺陷或不足。技术步骤如下：
1、素面中纤板或刨花板为基板。基板厚度尺寸5mm～50mm,密度680—760Kg/m3；基板幅面尺寸2440mmX1220mm；
2、按工件设计尺寸锯裁基板（中纤板或刨花板）；
按参数控制要求对锯裁后的中纤板或刨花板工件进行PVC带封边；
按工件设计尺寸对已封边的工件进行开槽、排孔；
按参数控制要求对MDF工件平面、曲面进行异型边缘铣型或凹槽铣型；
3、对MDF工件凹槽直接涂饰漆膜约10分种即可实现表干的鳞片状铝粉、铜粉等高光色漆(无污染、零排放),或对异型边缘喷涂高亮光PU色漆（喷涂面面积约为套房木门/板式家具基板面积总和的1%左右）；
4、在高速带式砂光机上以线、面接触方式对中纤板或刨花板工件表面进行定厚砂光，把工件厚度方向上存在的尺寸误差瞬间规范到工艺要求范围内，并同时剔除工件表面上的残留物、污染物；
5、流水线上，用辊涂方式把纯白/有色UA底层涂料直接涂饰在素面中纤板或刨花板工件表面上，在特定光源产生的电磁波干扰条件下实现瞬间干燥；
6、通过流水线上的琴键带式砂光机，以线、面接触方式对附着在中纤板或刨花板工件面上的UA底层涂料进行精细砂光、抛光；
7、流水线上，用辊涂方式把具有显著抗钢丝棉擦伤性能的纯白/有色UA高亮度面层涂料滚涂在中纤板或刨花板工件UA底层涂料表面上，经热风式流平通道流平后，通过特定光源产生的电磁波干扰使工件面上的UA高亮光面层涂料得以瞬间实现完全干燥(简称:UA涂饰工艺)；
8、在CAD/CAM特定成型机上，通过CAD/CAM等系统把MDF彩色基板快速加工成MDF小产品（其中包括微型异型装饰元件）；
9、在MDF工件凹槽内镶嵌MDF小产品；
10、产品检验;
11、成品包装;
12、成品入库。
与现有技术相比本方法具有的新优势如下：
1,消除了残存在工件表面涂层上的“条线状砂削痕”。本方法在图1所示砂辊1、砂辊2旋转线速度达30米/秒的布质砂带之间以线接触方式完成工件基板定厚砂光时,增加了图1所示的平面式砂枕3(即砂辊3)以面接触方式对工件基板表面进行再砂光的工序，使残留在工件表面上的条线状砂削痕迹得以完全消除。结果，工件表面上的漆膜涂层高亮度值达95度时，也不会显现出砂削轨迹线（即条线状砂削痕）；
2、进一步提高了保护环境的水平。本方法UA涂饰工艺系统取缔了需
借助远红外灯产生的远红外线干扰方可实现干燥的水基涂料（水基涂料固体含量只有70%-75%,其余为工艺过程中需要挥发的水基物质）。流水线上，固体含量达99.90%的白色/有色UA底层/面层涂料使用率达到了100%(其中,VOC、苯、甲苯和二甲苯、重金属、甲醛释放限量等挥发性有害物质含量及其生产过程中的对外排放量均远远低于GB18580、18584-2001标准允许限值)。这种UA涂料在流水线停车时间48小时范围内不会发生自然固化现象，因而也无须用净水/中水对平辊进行清洗（此时，已能保证流水涂饰线次日启动就可正常、洁净、稳定、安全运行），因而使整个工艺过程中挥发物（异味、气体、微量粉尘等）和污水等污染物排放量降到了零；
3、本方法通过以下两个方面的系统集成进一步提高了木门/板式家具的敏捷制造能力。
（1）直接涂饰在素面中纤板或刨花板工件表面上UA底层、面层涂料是在特定光源产生的电磁波干扰条件下完成瞬间干燥的。省略了在幅面尺寸为2440X1220mm的MDF或刨花板标板板面上双面热压胶贴白色（浅黄）三聚氰胺、脲醛胶浸渍纸作为涂饰底层及其所需一周平衡时间的工序。
又本方法取缔水基涂料、100%的使用UA底层/面层涂料后，做到了当流水线上正在涂饰工件表面上的UA底层/面层涂料时，可在不停机、不清洗辊机、不更换涂料的条件下即时变换、瞬间完成工件背面UA涂料涂饰，以满足急件生产需要(在UA涂饰工艺系统中，工件表面上涂饰的UA底层涂料因成本较低、质量可靠等原因可同时用于涂饰工件背面）。而在UV涂饰工艺中，是不能实现上述即时变换的（缺乏急件转换的敏捷制造能力）。其中，一个很重要的原因就是工件表面上涂饰的水基底层涂料因成本较高而不能当作工件背面使用的涂料，涂饰工件背面之前需把辊机上的水基底层涂料用净水/中水洗净、擦干后，方可把工件背面使用的涂料泵入辊机系统；
（2）CAD/CAM特定成型技术。在CAD/CAM平台上本方法确立了R1.6和B3.2加工路径参数轨迹通则。以此通则为基础设计出的各种数字模型经CAD/CAM特定成型系统加工便可把厚度尺寸约5mm左右、用于制作MDF小产品的高亮光有色标准板材快速加工成诸如圆、椭圆、五角、平形四边形、方型、英文字母、草体汉字或其它文化元素等与数字模型形状、尺寸完全吻合的MDF小产品(其中,异型装饰元件最小成型面积可达0.01m2)。这些小产品厚度方向上的四周边缘在上述加工过程中同时得到了质量水平较高的遮盖处理而不会再显露出中纤板原色，使装饰元件制造方法与涂饰工艺之间形成了较高的协同能力，并100%的规避了对MDF小产品厚度方向上四周边进行PU色漆喷涂的工序，即保护了环境又规避了MDF小产品四周边PU色漆需要的喷涂时间、常温凉干时间和加热烘干时间（合约48小时）。
综上，进一步提高了木门/板式家具产业的敏捷制造能力和从提炼文化元素角度制造高端产品的差异化技术能力。
4、从以下方面进一步提高了精品制造能力和产品档次。
(1)有图2、图5所示h1、h3工艺阶的素面工件基板经流水线涂饰后，如图3、图4所示漆膜厚度尺寸为h2的UA涂层将分别牢牢附着在工件表面和背面上，显著提高了工件成品异色涂层线(相)界间边缘处理和工件封边工艺的精品能力。成品工件双面洁净洁白（表面、背面），工件四周边棱平滑无疵（可以用脸面触摸）。原工件背面普遍存在的封边黑胶线、人工刮边、擦边、补腻、修色痕迹和四周边棱“尖锋”刺手等质量问题被完全消除，同平面异色涂层线(相)界间没有相互浸入、干扰的模糊痕迹；
(2)UA涂饰工艺使辊涂在中纤板或刨花板工件UA底层涂料表面上的、有着显著抗钢丝棉擦伤性能的纯白/有色UA高光面层涂料经热风式流平通道流平后，再经特定光源产生的电磁波干扰瞬间实现完全干燥。本方法UA涂饰工艺涂饰的工件成品饰面漆膜丰润、平滑如镜（消除了轻微“辊痕”、“视觉凹陷”、针孔等各种涂饰工艺缺陷）、高亮高档（饰面亮度可达95度以上）。产业化过程中，流水线上一次性涂饰下线的工件成品精品率通常在99.50%以上。
5，进一步凸显了成本领先优势。
在工件表面（素面）上完成亮度可高达96度的纯白UA抗钢丝棉擦伤涂层直接涂饰,材料成本目前不足12.00元/平米，在工件背面（素面）上完成亮度在35—45度之间的纯白UA涂层直接涂饰,材料成本仅为2.42元/平米(且亮度、白度和洁净水平等饰面效果明显高于作为工件内樘饰面材料的“三胺板”)。同比用工量减少了约93%。
6、本方法涂饰工程放大优化方案,可实现伺服凹版三色移印技术与流水线连续辊涂系统之间的要素集成，在素面中纤板/刨花板工件表面上瞬间完成高光木纹涂层涂饰。
来源：批木网整理
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