Forschung über die schnelle Aushärtung der Pulverbeschichtung von künstlichen Holzwerkstoffplatten unter Verwendung von Infrarot-Strahlung durch Kohlefaser-Heizelemente

Die weltweite Nachfrage nach Holzverarbeitungsprodukten ist nach wie vor robust, was durch die umfangreiche Produktion von Kunstfaserplatten von mehr als 100 Millionen Kubikmetern jährlich unterstrichen wird. Darunter ragen die mitteldichten Faserplatten (MDF) mit einem jährlichen Produktionsvolumen von 30 Millionen Quadratmetern heraus. Bei einer Standarddicke von 16 mm entspricht dies etwa 1,8 Milliarden Quadratmetern MDF pro Jahr. Diese Platten werden fachmännisch aus Holzfasern hergestellt, die mit Klebstoffen auf Formaldehydbasis verbunden sind, und erfüllen die unterschiedlichsten industriellen Anforderungen weltweit.

Aufgrund der hohen Porosität von Kunstfaserplatten ermöglichen herkömmliche Farbbeschichtungen, dass die Kapillarporen der Holzfasern während der Nutzung der Möbel Formaldehyd abgeben, was in Wohn- und Büroumgebungen eine Gefahr darstellt. Die Internationale Agentur für Krebsforschung stufte Formaldehyd im Jahr 2004 als Karzinogen der Gruppe 1 ein. In der Vergangenheit überstieg die Produktion von Kunstfaserplatten in China diese Norm um das Achtfache. Daher stellen die Emissionen von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und Formaldehyd aus Möbeln ein erhebliches Umweltproblem dar, das ein großes Gesundheitsrisiko für Menschen in diesen Umgebungen darstellt. Dies ist nach wie vor ein kritisches Problem, das die kunststoffverarbeitende Industrie angehen muss.

Die Pulverbeschichtung mit Kohlefaser-Heizelement Infrarot-Strahlung zur schnellen Aushärtung von Kunstfaserplatten können Formaldehyd- und VOC-freie Emissionen erreicht werden. Diese spezielle Technologie stammt aus dem Optoelektronik-Forschungslabor der Academician Workstation of Wuyuan Science and Technology. Allerdings gibt es noch zwei Punkte, die weiter erforscht und verbessert werden müssen:

1. Elektrische Leitfähigkeit von Plattenoberflächen: Zu den wichtigsten Faktoren, die die elektrische Leitfähigkeit von Kunstfaserplatten beeinflussen, gehören der Feuchtigkeitsgehalt, die Dichte, die Temperatur und die anisotropen Eigenschaften. Bei Raumtemperatur beträgt der spezifische Widerstand von gesättigten Platten 10³ Ohm-m, und der Oberflächenwiderstand von trockenen Platten ist größer als 10¹² Ohm-m. Kunstfaserplatten liegen also zwischen Halbisolatoren und Isolatoren und erfordern Lösungen zur Verbesserung des Oberflächenwiderstands und der Leitfähigkeit für eine effektive Pulverbeschichtung.
2. Thermische Empfindlichkeit von Holzwerkstoffen: Da Holz ein wärmeempfindliches Material ist, dessen Wärmeleitfähigkeit sich deutlich von der von Metallen unterscheidet, können hohe Temperaturen beim Aushärten zu Rissen führen.

Wenn diese beiden Probleme tatsächlich gelöst werden, könnte dies eine technologische Revolution in der holzverarbeitenden Industrie bedeuten. Lassen Sie uns die elektrischen Eigenschaften von Holz untersuchen:

• Leitfähigkeit von Holz: Holz verfügt über keine freien Elektronen und weist eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit auf. Die geringe Leitfähigkeit in absolut trockenem Holz ist hauptsächlich auf die wenigen mobilen Ionen im Holz zurückzuführen, die von Ionengruppen in Zellwandkomponenten oder minimalen anorganischen Komponenten im Holz stammen. Das Vorhandensein von Wasser begünstigt die ionische Leitfähigkeit, wobei die Wechselwirkung zwischen Ionengruppen, anorganischen Bestandteilen und Wassermolekülen leitfähige Grenzflächen bildet. Dieser Mechanismus ist komplex; bei niedrigem Feuchtigkeitsgehalt spielt die Anzahl der freien Ionen eine wichtige Rolle, während bei hohem Feuchtigkeitsgehalt die Ionenmobilität entscheidend ist. Veränderungen in der Ionenkonzentration und -verteilung im Holz können dessen Leitfähigkeit erheblich beeinflussen.
• Dielektrizitätskonstante von Holz: Die Dielektrizitätskonstante gibt die Fähigkeit von Holz an, elektrische Energie in einem elektrischen Wechselfeld zu planen und zu speichern. Sie ist das Verhältnis der Kapazität von Holz in einem Wechselfeld zu derjenigen unter den gleichen Bedingungen im Vakuum. Trockenes Holz hat eine Dielektrizitätskonstante von etwa 2 und Wasser von 81. Je niedriger die Dielektrizitätskonstante, desto besser sind die Isoliereigenschaften.

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