板材封邊工藝是上世紀(jì)50年代在德國(guó)伴隨著刨花板的大量使用而出現(xiàn)的,封邊膠種類從脲醛膠開始,依次經(jīng)歷了明膠、EVA熱熔膠、聚酯熱熔膠、聚酰胺熱熔膠、PVAc白膠、TPU熱熔膠、聚烯烴熱熔膠和聚氨酯(PUR)熱熔膠。歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,封邊工藝日趨成熟,除了少量純手工工藝中使用PVAc或EVA白膠這類封邊膠以外,市場(chǎng)主流產(chǎn)品主要有三種熱熔膠(如表1)。
表一 封邊熱熔膠優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比
膠種 | 優(yōu)勢(shì) | 劣勢(shì) |
EVA | 性價(jià)比高 | 耐水、耐熱和耐溶劑性能差 |
APAO | 高耐熱 | 價(jià)格高,耐水性能差 |
PUR | 適用于多數(shù)材料,性能優(yōu)異 | 需要專門溶膠設(shè)備,使用要求高、成本高 |
其中EVA熱熔膠因其性價(jià)比高一直占主導(dǎo)地位,APAO和PUR占比很小。PUR封邊工藝前些年在國(guó)內(nèi)一直不溫不火,但隨著定制行業(yè)迅速發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈,市場(chǎng)對(duì)封邊質(zhì)量要求越來(lái)越高,PUR的價(jià)值逐步得以體現(xiàn)和認(rèn)可。時(shí)至今日,PUR封邊工藝已成燎原之勢(shì),國(guó)內(nèi)封邊PUR年市場(chǎng)容量已達(dá)千噸以上,而且新投設(shè)備仍如雨后春筍般涌現(xiàn)。PUR封邊工藝之所以在國(guó)內(nèi)突然爆發(fā),主要源于強(qiáng)烈的市場(chǎng)痛點(diǎn)。
封邊痛點(diǎn)
1.質(zhì)量投訴
定制行業(yè)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濕膨脹的問(wèn)題。EVA熱熔膠的固化原理是物理粘接,因此即使在封邊工藝完美的情況下,EVA封邊板件長(zhǎng)時(shí)間在潮濕環(huán)境下使用也會(huì)發(fā)生脹板問(wèn)題,甚至在適當(dāng)?shù)臏貪穸葪l件下發(fā)生霉變。
脹板
發(fā)霉
定制行業(yè)經(jīng)過(guò)數(shù)年野蠻式擴(kuò)張,劣質(zhì)封邊導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題開始逐步凸顯,脹板和膠線發(fā)霉等質(zhì)量投訴已經(jīng)嚴(yán)重影響到品牌形象和行業(yè)發(fā)展。2018年底開始,很多定制品牌廠商開始重視封邊質(zhì)量,選擇防水性能好的反應(yīng)型PUR熱熔膠成為可行的解決方案之一。
2.特殊板材
市場(chǎng)上特殊板材的使用也促進(jìn)了PUR工藝的發(fā)展。比如無(wú)框紙蜂窩板,鋁蜂窩板,以及鋁單板、亞克力、PET等貼面板,PUR以外的傳統(tǒng)非反應(yīng)型熱熔膠都無(wú)法對(duì)金屬和塑料斷面形成良好的粘接強(qiáng)度,當(dāng)客戶有更高強(qiáng)度和耐水要求,只能選擇反應(yīng)型PUR工藝。
無(wú)框紙蜂窩
PET和亞克力貼面密度板
鋁蜂窩板
鋁單板貼面雪弗板
發(fā)展方向
強(qiáng)度和耐久性是封邊板材基本的要求,而板材外觀和環(huán)保性,生產(chǎn)成本和上機(jī)性也都與膠密切相關(guān),這些用戶關(guān)心的因素共同決定著PUR的發(fā)展方向。
外觀
家居行業(yè)熱熔膠諸多應(yīng)用中,封邊是唯一一個(gè)膠線外露的應(yīng)用,因此對(duì)封邊膠的要求也自然更多。高品質(zhì)的封邊外觀要求板面不能有殘膠污染、膠線細(xì)、膠線顏色與板材和封邊帶一致。
1.板面殘膠污染:冬夏版本
溢膠是封邊工藝過(guò)程中不可避免的正常現(xiàn)象,輥涂拉絲嚴(yán)重、開放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)加重溢膠和板面污染,尤其在夏季,大量的手工清潔讓用戶苦不堪言。通過(guò)噴涂分離劑和清洗劑可以很大程度解決板面污染問(wèn)題,但如果要解決根本問(wèn)題,從配方上改善輥涂性能并且在不同季節(jié)使用適當(dāng)開放時(shí)間的PUR便可以事半功倍,所以未來(lái)的封邊PUR一定會(huì)有明確的冬夏版本之分。
板面殘膠污染
2.膠線粗細(xì):適當(dāng)填料
說(shuō)到膠線粗細(xì),封邊工藝的影響更大一些。目前市場(chǎng)廣泛可接受的標(biāo)準(zhǔn)是不大于0.15毫米,但即使填料多、比重達(dá)1.4的普通EVA高溫膠,在合理的工藝條件下膠線也可以做到0.1毫米,當(dāng)然無(wú)填料的透明膠,膠線可以更細(xì)至0.05毫米左右。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),填料少的膠綜合性能的確更優(yōu)異,刮涂工藝表現(xiàn)尤其如此。但如果是輥涂工藝,設(shè)備必須調(diào)整到位,否則填料少的膠更容易引起膠量偏大或偏小、板面污染等問(wèn)題,反而不如填料多的膠好操作。因此,即使技術(shù)上少填料膠可以做到一膠通用,但實(shí)際使用中仍需要產(chǎn)品多元化,以滿足不同的客戶群體。
3.膠線色差:定制顏色
由于板材和封邊帶顏色多變,傳統(tǒng)EVA熱熔膠一般有黑、白、咖啡、自然色等版本來(lái)滿足外觀要求。但PUR如果生產(chǎn)不同顏色版本,洗釜成本要比EVA高很多,所以多數(shù)PUR封邊用戶采取白膠封淺色板和透明膠封深色板搭配的方法來(lái)解決色差問(wèn)題。當(dāng)然隨著高定行業(yè)對(duì)封邊外觀品質(zhì)的極端追求,相信會(huì)有客戶愿意為定制顏色的PUR封邊膠買單,目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)所謂的瓷白PUR。
環(huán)保性
1.MDI單體:MDI微釋放(Micro Emission)
PUR并不是完全環(huán)保的工藝,普通PUR配方在加熱使用過(guò)程仍然會(huì)釋放大量有害的MDI單體,規(guī)范的操作是在加熱系統(tǒng)上方加裝排放系統(tǒng),但并不是所有廠家都可以做到規(guī)范操作。國(guó)外先進(jìn)工藝所謂的微釋放(Micro Emission)PUR已將MDI釋放水平控制在不傷害人體范圍內(nèi),甚至標(biāo)簽都不需要危險(xiǎn)化學(xué)品標(biāo)識(shí)。隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保法規(guī)趨嚴(yán),MDI等有害物遲早會(huì)像VOC一樣納入法規(guī)。
2.氣味:低氣味
全民環(huán)保意識(shí)的提高讓普通老百姓對(duì)化學(xué)品環(huán)保性能特別關(guān)注,氣味也成為普通人判別膠及家具板材是否環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)。冬季車間環(huán)境密閉,高溫加熱產(chǎn)生的氣味更不容易消散,因此低氣味成為PUR研發(fā)不得不考慮的一個(gè)因素。
上機(jī)性
PUR反應(yīng)型熱熔膠固化后的膠膜強(qiáng)度高,耐水、耐高低溫、耐溶劑,所以其耐久性足以滿足一般家具的使用環(huán)境要求。但三分膠水,七分工藝,工藝對(duì)封邊板材的性能具有決定性作用,因此PUR封邊膠比拼的往往不是膠本身的性能,而是膠跟材料和設(shè)備的工藝匹配性即上機(jī)性。PUR封邊工藝作為一項(xiàng)新技術(shù),多數(shù)用戶經(jīng)歷了一個(gè)逐步習(xí)慣和接受的過(guò)程。很多EVA客戶切換PUR初期,由于操作習(xí)慣的慣性,使用中會(huì)遇到各種問(wèn)題,導(dǎo)致封邊質(zhì)量不過(guò)關(guān)。
1.直線封邊端頭反彈:短開放時(shí)間、高初粘力
普通PUR熱熔膠初粘力一般來(lái)講會(huì)稍弱于EVA,而夏季較高的車間溫度使得PUR硬化速度更慢,因此當(dāng)使用較硬的亞克力和PET封邊帶或較厚的PVC封邊帶時(shí),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)直線封邊端頭反彈問(wèn)題,高速機(jī)更為顯著。而硬質(zhì)邊帶和高速機(jī)的市場(chǎng)占比將越來(lái)越大,這就需要短開放時(shí)間、高初粘力的產(chǎn)品來(lái)解決。
端頭反彈
2.弧形反彈:長(zhǎng)開放時(shí)間、高初粘力
隨著PUR工藝被廣泛接受,加工中心、軟成型和手動(dòng)封邊也開始使用PUR,因此需要開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)且初粘力高的產(chǎn)品,以避免反彈。
軟成型
內(nèi)弧反彈
3.輥涂拉絲:輥涂性
熱熔膠輥涂多少都會(huì)拉絲,在設(shè)備調(diào)整到位、工藝參數(shù)正確前提下,有的膠不容易拉絲,生產(chǎn)順暢、板面清潔;但有的膠卻容易拉絲,如果再加上工藝錯(cuò)誤,不僅造成板面嚴(yán)重污染,甚至污染設(shè)備,中斷生產(chǎn)。
從PUR本身來(lái)說(shuō),提高填料含量可以很好地改善拉絲,但會(huì)削弱強(qiáng)度和潤(rùn)濕性,因此保持低填料含量的潤(rùn)濕性條件下改善輥涂性才是PUR發(fā)展正確方向。
拉絲輕微
拉絲嚴(yán)重
4.膠線不連續(xù):良好的潤(rùn)濕性
越來(lái)越多的用戶開始把泡水測(cè)試作為封邊檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)只要能通過(guò)泡水測(cè)試,便可保證制品后續(xù)使用不發(fā)生脹板和發(fā)霉。而通過(guò)泡水測(cè)試的前提便是膠在板材和封邊帶間形成連續(xù)不間斷的膠線,即無(wú)針孔或孔隙。這不僅要求工藝參數(shù)正確,也需要確保PUR膠在各種涂膠速度下能布滿板材斷面的有效區(qū)域,潤(rùn)濕性差的膠在高速機(jī)很難做到這一點(diǎn)。但隨著家居行業(yè)集中度提升,高速封邊機(jī)占比也將將越來(lái)越高,需要潤(rùn)濕性好的膠與之匹配。
5.膠鍋頻繁清洗:良好的熱穩(wěn)定性
為保持良好的加熱效率和生產(chǎn)流暢性,傳統(tǒng)EVA膠鍋通常數(shù)月清洗一次,開放式PUR膠鍋通常半個(gè)月內(nèi)就要清洗一次。而當(dāng)用戶采用雙膠鍋封邊機(jī),如果其中一種顏色的板數(shù)量很少(通常是白色),意味著這種膠使用速度慢,很容易發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間加熱導(dǎo)致的膠老化,輕則膠線顏色變深,重則影響膠合強(qiáng)度甚至中斷生產(chǎn)。如果PUR熱穩(wěn)定性可以達(dá)到或超過(guò)EVA的水平,便可以降低膠鍋清洗頻率,提高生產(chǎn)效率。
6.UV工序鼓泡開膠:低溫固化快
定制家具封邊一般對(duì)固化速度沒(méi)有特別要求,只要初期強(qiáng)度滿足下一步機(jī)械加工要求便可,所以慢固化的所謂“免清洗”PUR成為主流產(chǎn)品。但對(duì)于封邊后需要UV工序的客戶,傳統(tǒng)PUR配方通常需要養(yǎng)生數(shù)小時(shí)甚至過(guò)夜,否則初期強(qiáng)度和耐熱性還不如EVA。冬季氣溫降低導(dǎo)致需要養(yǎng)生的中間品過(guò)多嚴(yán)重影響車間生產(chǎn),因此UV工藝的客戶往往希望PUR能夠低溫快速固化,以減少中間品數(shù)量。
成本
1.輥涂系統(tǒng):“免清洗” 配方
PUR封邊主要有刮涂和輥涂?jī)煞N涂膠系統(tǒng),刮涂系統(tǒng)成本高,一般客戶難以承受,輥涂系統(tǒng)成本較低,但傳統(tǒng)PUR配方面臨暴露結(jié)皮的問(wèn)題,操作使用非常麻煩。所謂“免清洗“PUR技術(shù)的出現(xiàn),為輥涂用戶帶來(lái)極大的便利,過(guò)夜和甚至停機(jī)兩天后重新加熱熔化沒(méi)有結(jié)皮,和EVA一樣操作使用。因此普通封邊機(jī)增加一臺(tái)膠機(jī)改裝為PUR封邊機(jī)風(fēng)靡于很多中小型用戶??梢詳嘌?,以后主流封邊PUR產(chǎn)品一定是基于“免清洗”基礎(chǔ)上的性能改進(jìn)。
2.用膠成本:高價(jià)值產(chǎn)品
PUR封邊技術(shù)上世紀(jì)80年代源于歐洲,我國(guó)家居市場(chǎng)初期使用的PUR多數(shù)是德國(guó)進(jìn)口,價(jià)格很高。近年來(lái)市場(chǎng)需求的增加和國(guó)內(nèi)PUR的崛起引發(fā)激烈的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng),封邊PUR市場(chǎng)價(jià)已降至五年前的一半水平,但即使考慮到較低的涂膠量,用膠成本還是遠(yuǎn)高于EVA。不同用戶產(chǎn)品和工藝特點(diǎn)對(duì)PUR膠有不同的要求,如果對(duì)口研發(fā)的
PUR能為用戶解決痛點(diǎn),相信所帶來(lái)的價(jià)值足以抵消綜合使用成本的增加,比如鋁蜂窩板封邊、浴室柜封邊等。
總結(jié)
由以上分析可以看出,短期內(nèi)封邊PUR發(fā)展方向是更“好用”,即外觀和上機(jī)性盡量達(dá)到EVA的水平,解決當(dāng)下痛點(diǎn);長(zhǎng)期來(lái)看,隨著市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)封邊要求的普遍提升和封邊工藝的升級(jí),PUR封邊膠產(chǎn)品線將越來(lái)越豐富,從顏色、填料、開放時(shí)間、固化速度等方面都需要兩個(gè)或多個(gè)版本以適用用戶多樣化的需求。當(dāng)然,環(huán)保性始終是PUR發(fā)展的大方向。