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干货 | 封边PUR热熔胶发展趋势

2021-02-01 09:02   浏览:1059

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板材封边工艺是上世纪50年代在德国伴随着刨花板的大量使用而出现的,封边胶种类从脲醛胶开始,依次经历了明胶、EVA热熔胶、聚酯热熔胶、聚酰胺热熔胶、PVAc白胶、TPU热熔胶、聚烯烃热熔胶和聚氨酯(PUR)热熔胶。历经半个多世纪的发展,封边工艺日趋成熟,除了少量纯手工工艺中使用PVAc或EVA白胶这类封边胶以外,市场主流产品主要有三种热熔胶(如表1)。

表一 封边热熔胶优劣势对比

胶种优势
劣势
EVA性价比高耐水、耐热和耐溶剂性能差
APAO高耐热价格高,耐水性能差
PUR适用于多数材料,性能优异

需要专门溶胶设备,使用要求高、成本高

其中EVA热熔胶因其性价比高一直占主导地位,APAO和PUR占比很小。PUR封边工艺前些年在国内一直不温不火,但随着定制行业迅速发展和竞争的日益激烈,市场对封边质量要求越来越高,PUR的价值逐步得以体现和认可。时至今日,PUR封边工艺已成燎原之势,国内封边PUR年市场容量已达千吨以上,而且新投设备仍如雨后春笋般涌现。PUR封边工艺之所以在国内突然爆发,主要源于强烈的市场痛点。




封边痛点


1.质量投诉

定制行业大多采用刨花板和密度板,而普通刨花板和密度板都存在吸湿膨胀的问题。EVA热熔胶的固化原理是物理粘接,因此即使在封边工艺完美的情况下,EVA封边板件长时间在潮湿环境下使用也会发生胀板问题,甚至在适当的温湿度条件下发生霉变。

         胀板          

  发霉


定制行业经过数年野蛮式扩张,劣质封边导致的质量问题开始逐步凸显,胀板和胶线发霉等质量投诉已经严重影响到品牌形象和行业发展。2018年底开始,很多定制品牌厂商开始重视封边质量,选择防水性能好的反应型PUR热熔胶成为可行的解决方案之一。


2.特殊板材

市场上特殊板材的使用也促进了PUR工艺的发展。比如无框纸蜂窝板,铝蜂窝板,以及铝单板、亚克力、PET等贴面板,PUR以外的传统非反应型热熔胶都无法对金属和塑料断面形成良好的粘接强度,当客户有更高强度和耐水要求,只能选择反应型PUR工艺。

 

                                                                            无框纸蜂窝    

                                                                 

                                                                        PET和亚克力贴面密度板  

     

                                                                                                             铝蜂窝板          

                                                                                          铝单板贴面雪弗板


发展方向


强度和耐久性是封边板材基本的要求,而板材外观和环保性,生产成本和上机性也都与胶密切相关,这些用户关心的因素共同决定着PUR的发展方向。


外观

家居行业热熔胶诸多应用中,封边是唯一一个胶线外露的应用,因此对封边胶的要求也自然更多。高品质的封边外观要求板面不能有残胶污染、胶线细、胶线颜色与板材和封边带一致。


1.板面残胶污染:冬夏版本

溢胶是封边工艺过程中不可避免的正常现象,辊涂拉丝严重、开放时间过长会加重溢胶和板面污染,尤其在夏季,大量的手工清洁让用户苦不堪言。通过喷涂分离剂和清洗剂可以很大程度解决板面污染问题,但如果要解决根本问题,从配方上改善辊涂性能并且在不同季节使用适当开放时间的PUR便可以事半功倍,所以未来的封边PUR一定会有明确的冬夏版本之分。

                                                                             板面残胶污染


2.胶线粗细:适当填料

说到胶线粗细,封边工艺的影响更大一些。目前市场广泛可接受的标准是不大于0.15毫米,但即使填料多、比重达1.4的普通EVA高温胶,在合理的工艺条件下胶线也可以做到0.1毫米,当然无填料的透明胶,胶线可以更细至0.05毫米左右。根据经验,填料少的胶综合性能的确更优异,刮涂工艺表现尤其如此。但如果是辊涂工艺,设备必须调整到位,否则填料少的胶更容易引起胶量偏大或偏小、板面污染等问题,反而不如填料多的胶好操作。因此,即使技术上少填料胶可以做到一胶通用,但实际使用中仍需要产品多元化,以满足不同的客户群体。


3.胶线色差:定制颜色

由于板材和封边带颜色多变,传统EVA热熔胶一般有黑、白、咖啡、自然色等版本来满足外观要求。但PUR如果生产不同颜色版本,洗釜成本要比EVA高很多,所以多数PUR封边用户采取白胶封浅色板和透明胶封深色板搭配的方法来解决色差问题。当然随着高定行业对封边外观品质的极端追求,相信会有客户愿意为定制颜色的PUR封边胶买单,目前市场上已经出现所谓的瓷白PUR。


环保性

1.MDI单体:MDI微释放(Micro Emission)

PUR并不是完全环保的工艺,普通PUR配方在加热使用过程仍然会释放大量有害的MDI单体,规范的操作是在加热系统上方加装排放系统,但并不是所有厂家都可以做到规范操作。国外先进工艺所谓的微释放(Micro Emission)PUR已将MDI释放水平控制在不伤害人体范围内,甚至标签都不需要危险化学品标识。随着国内环保法规趋严,MDI等有害物迟早会像VOC一样纳入法规。


2.气味:低气味

全民环保意识的提高让普通老百姓对化学品环保性能特别关注,气味也成为普通人判别胶及家具板材是否环保的标准。冬季车间环境密闭,高温加热产生的气味更不容易消散,因此低气味成为PUR研发不得不考虑的一个因素。


上机性

PUR反应型热熔胶固化后的胶膜强度高,耐水、耐高低温、耐溶剂,所以其耐久性足以满足一般家具的使用环境要求。但三分胶水,七分工艺,工艺对封边板材的性能具有决定性作用,因此PUR封边胶比拼的往往不是胶本身的性能,而是胶跟材料和设备的工艺匹配性即上机性。PUR封边工艺作为一项新技术,多数用户经历了一个逐步习惯和接受的过程。很多EVA客户切换PUR初期,由于操作习惯的惯性,使用中会遇到各种问题,导致封边质量不过关。


1.直线封边端头反弹:短开放时间、高初粘力

普通PUR热熔胶初粘力一般来讲会稍弱于EVA,而夏季较高的车间温度使得PUR硬化速度更慢,因此当使用较硬的亚克力和PET封边带或较厚的PVC封边带时,经常会出现直线封边端头反弹问题,高速机更为显著。而硬质边带和高速机的市场占比将越来越大,这就需要短开放时间、高初粘力的产品来解决。

                                                                                          端头反弹


2.弧形反弹:长开放时间、高初粘力

随着PUR工艺被广泛接受,加工中心、软成型和手动封边也开始使用PUR,因此需要开发时间长且初粘力高的产品,以避免反弹。

  

                                                                                                                软成型             

                                                    

                                                                                           内弧反弹


3.辊涂拉丝:辊涂性

热熔胶辊涂多少都会拉丝,在设备调整到位、工艺参数正确前提下,有的胶不容易拉丝,生产顺畅、板面清洁;但有的胶却容易拉丝,如果再加上工艺错误,不仅造成板面严重污染,甚至污染设备,中断生产。


从PUR本身来说,提高填料含量可以很好地改善拉丝,但会削弱强度和润湿性,因此保持低填料含量的润湿性条件下改善辊涂性才是PUR发展正确方向。

 

                                                                                                               拉丝轻微             

 

                                                                                                       拉丝严重


4.胶线不连续:良好的润湿性

越来越多的用户开始把泡水测试作为封边检测标准,经验发现只要能通过泡水测试,便可保证制品后续使用不发生胀板和发霉。而通过泡水测试的前提便是胶在板材和封边带间形成连续不间断的胶线,即无针孔或孔隙。这不仅要求工艺参数正确,也需要确保PUR胶在各种涂胶速度下能布满板材断面的有效区域,润湿性差的胶在高速机很难做到这一点。但随着家居行业集中度提升,高速封边机占比也将将越来越高,需要润湿性好的胶与之匹配。


5.胶锅频繁清洗:良好的热稳定性

为保持良好的加热效率和生产流畅性,传统EVA胶锅通常数月清洗一次,开放式PUR胶锅通常半个月内就要清洗一次。而当用户采用双胶锅封边机,如果其中一种颜色的板数量很少(通常是白色),意味着这种胶使用速度慢,很容易发生长时间加热导致的胶老化,轻则胶线颜色变深,重则影响胶合强度甚至中断生产。如果PUR热稳定性可以达到或超过EVA的水平,便可以降低胶锅清洗频率,提高生产效率。


6.UV工序鼓泡开胶:低温固化快

定制家具封边一般对固化速度没有特别要求,只要初期强度满足下一步机械加工要求便可,所以慢固化的所谓“免清洗”PUR成为主流产品。但对于封边后需要UV工序的客户,传统PUR配方通常需要养生数小时甚至过夜,否则初期强度和耐热性还不如EVA。冬季气温降低导致需要养生的中间品过多严重影响车间生产,因此UV工艺的客户往往希望PUR能够低温快速固化,以减少中间品数量。



成本

1.辊涂系统:“免清洗” 配方

PUR封边主要有刮涂和辊涂两种涂胶系统,刮涂系统成本高,一般客户难以承受,辊涂系统成本较低,但传统PUR配方面临暴露结皮的问题,操作使用非常麻烦。所谓“免清洗“PUR技术的出现,为辊涂用户带来极大的便利,过夜和甚至停机两天后重新加热熔化没有结皮,和EVA一样操作使用。因此普通封边机增加一台胶机改装为PUR封边机风靡于很多中小型用户。可以断言,以后主流封边PUR产品一定是基于“免清洗”基础上的性能改进。


2.用胶成本:高价值产品

PUR封边技术上世纪80年代源于欧洲,我国家居市场初期使用的PUR多数是德国进口,价格很高。近年来市场需求的增加和国内PUR的崛起引发激烈的价格竞争,封边PUR市场价已降至五年前的一半水平,但即使考虑到较低的涂胶量,用胶成本还是远高于EVA。不同用户产品和工艺特点对PUR胶有不同的要求,如果对口研发的

PUR能为用户解决痛点,相信所带来的价值足以抵消综合使用成本的增加,比如铝蜂窝板封边、浴室柜封边等。




总结



由以上分析可以看出,短期内封边PUR发展方向是更“好用”,即外观和上机性尽量达到EVA的水平,解决当下痛点;长期来看,随着市场对高品质封边要求的普遍提升和封边工艺的升级,PUR封边胶产品线将越来越丰富,从颜色、填料、开放时间、固化速度等方面都需要两个或多个版本以适用用户多样化的需求。当然,环保性始终是PUR发展的大方向。




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