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木器漆的應用領域及性能    
來源:慧聰涂料網
熱詞:涂料油漆防水涂料防火涂料外墻涂料十大涂料品牌
【中國涂料在線新聞資訊】
楊向宏――廣州凱頓商務咨詢有限公司董事總經理、買化塑供應鏈首席戰略顧問

梁光明――廣州珠江化工集團涂料與涂裝研究所副所長兼副總工程師

劉燕華,李磊――北京理工大學材料學院

周振文――北京北方世紀纖維素技術開發有限公司

摘要:

木器漆是涂料領域一個重要的大類,顧名思義是以木材為基材進行涂裝的涂料,經過多年的發展,已經形成了五大類:聚氨酯漆、硝基漆、聚酯漆、醇酸漆和丙烯酸漆;按涂裝的方式又分為:溶劑型、輻射固化型、水性和粉末涂料四大類。由于被涂飾的木材和家具要求不同,上述的木器漆形成了各自的性能特點,由于木器與人們日常生活密切相關,它要求所采用的涂料對環境不造成污染、低毒甚至無毒,具有良好的裝飾效果和對物體的保護功能,在今后的十年甚至更長時間傳統的有機溶劑型涂料會被限制使用或者被更環保更低毒的水性、輻射固化和粉末涂料所替代。由于所有的涂料主體都是樹脂,只要樹脂能夠被成功的水性化、粉末化或者作為輻射固化的載體它必將煥發新的生命力,我們傳統的醇酸樹脂型木器漆、聚氨酯型木器漆也不例外。硝基木器漆雖然是一個傳統的產品,但該品種在木器涂裝中并沒有被淘汰,在美國,硝基木器漆的產量和用量仍然占據木器漆首位,國內許多出口家具、工藝品等,大多也采用硝基漆。其具有干燥速度快,施工性能良好,耐化學性較好,價格低廉,表現出天然木質本色,透木紋性和無毒性強于其它涂料。

關鍵詞:

硝基漆;木器漆;應用領域;性能

前言:

你知道嗎?在歐美尤其是北美,人們特別偏好用木材建造的住宅,所以你在美國和加拿大地區看到的很多獨立及聯排別墅甚至兩三層的小樓都基本上是用木材建成的,木材這種純天然和可再生的特性成為了發達國家人們建自己住宅的首選。

中國產業調研網發布的2016年中國木器漆行業現狀研究分析與市場前景預測報告認為,“十二五”時期,我國經濟社會發展呈現新的階段性特征。綜合判斷國際國內形勢,木器漆行業發展仍處于可以大有作為的重要戰略機遇期,既面臨難得的歷史機遇,也面對諸多可以預見和難以預見的風險挑戰。木器漆行業未來五年的發展還有巨大的空間,這應該是“十三五”時期我國發展環境的最大優勢。

木器漆在中國的使用歷史悠遠,它以其色澤柔美、品質優異、經久耐用等優點在室內外建筑裝飾裝修中具有不可替代的地位。在數千年漫長的發展過程中形成了聚氨酯漆、硝基漆、聚酯漆、自干型醇酸漆及丙烯酸型輻射固化涂料等,目前用量最大的是聚氨酯漆,硝基漆在10年前曾經有過一段無比輝煌的經歷,1999-2007年,當時中國出口的家具高達九成都采用硝基漆進行涂裝,而當時我們的出口家具在我們的出口貿易中占據著重要的地位。

聚氨酯涂料近年來發展非常快,有雙組分聚氨酯、潮氣固化聚氨酯、單組分聚氨酯及水性聚氨酯涂料。木器漆涂層配套體系也比較多,研究工作已由成熟期進人發展提高階段。隨著經濟的發展和人們環保意識的提高,水性木器漆正被要求成為發展的趨勢;但水性木器漆存在一些不足:首先,水性木器涂料的干燥由于受氣侯特別是濕度影響特別大,許多做水性木器生產廠家仍采用油性家居的涂料設備,生產效率低;其次,雖然水性漆有環保漆膜效果好,但單組份水性漆在硬度和耐高溫等性能上和雙組份油性漆還是有一定的差距。

硝基木器漆雖然是一個傳統的品種,并且近十年來市場需求量在迅速的衰落,但我們認為該品種在木器涂裝中仍具有較大的前景。歐美國家的硝基木器漆的產量和用量均占首位。國內許多高檔出口家具、工藝品等,大多采用硝基纖維素漆。這表明硝基纖維素漆目前在國內外還占有一定的市場,如果我們能夠成功的開發符合環保要求的水性體系我們相信大部分采用純天然材料制成的硝基漆必將重新煥發它的光彩。

一、常用木器漆的種類與區別

1、硝基漆

硝基漆是一種由硝化棉、醇酸樹脂、增塑劑及有機溶劑調制而成的透明漆,屬揮發性涂料,主要有亮光、半啞光和啞光三種。硝基漆是一種廣泛用于木器家具的油漆。由于硝基木器漆干燥快、光澤柔和、手感好、施工方便、價格低廉,特別是干燥后的涂膜中不含有毒物質,餐桌椅、兒童玩具、工藝品的涂飾漆至今仍大多采用硝基漆。由于漆膜主體成分是用棉花制成,并且大量采用純天然亞麻籽油作為增韌劑,使用純天然的礦物質作為著色體(例如它的主體棕紅色就是完全是礦物質的安巴色粉,黑色顏料用的是動物骨頭燒制而成的骨黑,它與同樣是純天然材質的木材相容性和配色性是最好的),目前面臨最大的問題是它的配方體系采用大量的有機溶劑,例如二甲苯、醋酸丁酯等等,在涂裝過程中污染環境并且影響涂裝線上工人的身心健康,我們要做的事情就是研究大幅減少二甲苯、醋酸丁酯有機溶劑的使用,努力開發和尋找純天然的溶劑去替代這些有機溶劑,從木器漆使用的性能角度來看,目前還沒有任何一種涂料在光澤度、附著力方面超過硝基漆。

2、聚酯漆

聚酯漆是用聚酯樹脂為主要成膜物制成的一種厚質漆,分為飽和聚酯漆和不飽和聚酯漆。聚脂漆的漆膜豐滿,層厚面硬,綜合性能較好:

1)漆膜較薄不是很硬,但其附著力特別好,漆膜對多種物面(金屬、木材、橡膠、混凝土、某些塑料等)均有優良的附著力;

2)光澤均稱,看上去不是很亮,可以很好的顯示地板的紡理和色澤。

3)與其他漆種相比,在相同硬度下,由于氫鍵的作用,PU漆膜的斷裂伸長率最高,所以廣泛用于地板漆、甲板漆;

4)漆膜具有優良的耐化學藥品性,耐酸、堿、鹽、石油產品;

5)能烘干,也能低溫固化,可施工季節長;

6)可與多種成膜物質配合制漆,可根據不同的要求制成許多品種。

聚酯漆施工過程中需要進行固化,這些固化劑的份量占了油漆總份量三分之一。這些固化劑也稱為硬化劑,其主要成分是TDI(甲苯二異氰酸酯)。這些處于游離狀態的TDI會變黃,不但使家私漆面變黃,同樣也會使鄰近的墻面變黃,這是聚脂漆的一大缺點。目前市面上已經出現了耐黃變聚酯漆,但也只能做耐黃而已,還不能做到完全防止變黃的情況。另外,超出標準的游離TDI還會對人體造成傷害。游離TDI對人體的危害主要是致敏和刺激作用,包括造成疼痛流淚、結膜充血、咳嗽胸悶、氣急哮喘、紅色丘疹、斑丘疹、接觸性過敏性皮炎等癥狀。國際上對于游離TDI的限制標準是控制在0.5%以下,因此歐洲發達國家基本已經淘汰。

3、聚氨脂漆

聚氨脂漆聚氨酯漆即聚氨基甲酸酯漆。它漆膜強韌,光澤豐滿,附著力強,耐水耐磨、耐腐蝕性。被廣泛用于高級木器家具,也可用于金屬表面。其缺點主要有遇潮起泡,漆膜粉化等問題,與聚脂漆一樣,它同樣存在著變黃的問題。

4、UV木器漆

UV木器漆即紫外光固化木器漆。它采用UV光固化,是21世紀最新潮流的涂料。產品固化速度快,一般為3-5秒即可固化干燥。UV漆有別于普通家具企業常用的聚酯漆、聚氨酯漆及硝基漆,是真正綠色環保的油漆,不含任何揮發物質,使用UV油漆生產的產品綠色、健康、環保。且UV漆膜是立體狀結構,硬度大,耐磨性好,透明度好,產品耐刮碰、耐摩擦,經得起時間的考驗。其施工方法有:噴涂、刷涂、輥涂、淋涂等。由于是化學交連固化,因此漆膜性能優異,另外由于固含量高(一般為95%),因此豐滿程度是其他總類油漆無法所比擬的。

5、納米木器漆

將納米技術應用于傳統木器漆涂料產業目前全球化工業努力的方向之一,其技術難點在于保證產品分子結構的穩定性。國內品牌堡獅龍涂料憑借自身雄厚的研發能力,成功地將納粹技術引入傳統木器漆、家具漆涂料制造工藝。納米木器漆具有以下特點:1)納米木器漆采用高科技納米材料及固化劑配置而成,流平性好,施工性及環保性優異。2)高固含,有效成膜物質高,單位涂刷面積大。3)納米木器底漆具有良好填充性:白底漆遮蓋力強;白面漆漆膜飽滿,質感細膩,耐黃變性強,歷經考驗;清漆透明度高,漆膜透亮。4)納米木器漆能降解裝修污染,分解苯、醛、VOC等有害有機物,凈化空氣,并可持續釋放空氣負離子,對人體有保健功能等卓越而獨特性能。

6、水性木器漆

水性木器漆是以水作為稀釋劑的漆。水性漆包括水溶性漆、水稀釋性漆、水分散性漆(乳膠涂料)3種。水溶性漆是以水溶性樹脂為成膜物,以聚乙烯醇及其各種改性物為代表,除此之外還有水溶醇酸樹脂、水溶環氧樹脂及無機高分子水性樹脂等。水稀釋性漆是指后乳化乳液為成膜物配制的漆,使溶劑型樹脂溶在有機溶劑中,然后在乳化劑的幫助下靠強烈的機械攪拌使樹脂分散在水中形成乳液,稱為后乳化乳液,制成的漆在施工中可用水來稀釋。水分散漆主要是指以合成樹脂乳液為成膜物配制的漆。乳液是指在乳化劑存在下,在機械攪拌的過程中,不飽和乙烯基單體在一定溫度條件下聚合而成的小粒子團分散在水中組成的分散乳液。

油性漆相對硬度更高、豐滿度更好,但是水性漆環保性更好。通常油性漆使用的是有機溶劑,通常稱作“天那水”或者“香蕉水”,有污染,還可以燃燒,可見水性漆與油性漆在環保和健康方面有本質區別。水性木器漆是木器涂料中技術難度和科技含量最高的產品,水性木器漆以其無毒環保、無氣味、可揮發物極少、不燃不爆的高安全性、不黃變、涂刷面積大等優點,隨著人們環保意識的增強,越來越受到市場的歡迎。

盡管當前市場上水性木器漆分為以下三類:

1)以丙烯酸為主要成分的水性木器漆,主要特點是附著力好,不會加深木器的顏色,但耐磨及抗化學性較差,漆膜硬度較軟,鉛筆法則試為HB,豐滿度較差,綜合性能一般,施工易產生缺陷。因其成本較低且技術含量不高,是大部分水性漆企業推向市場的主要產品。這也是形成大多數人認為水性漆不好的原因所在。其優點是價格便宜。

2)以丙烯酸漆與聚氨酯的合成物為主要成分的水性木器漆,其特點除了秉承丙烯酸漆的特點外,又增加了耐磨及抗化學性強的特點,有些企業標為水性聚脂漆。漆膜硬度較好,鉛筆法則試為1H,豐滿度較好,綜合性能接近油性漆。目前國內只有少數幾家企業可以生產。

3)聚氨酯水性漆,其綜合性能優越,豐滿度高,漆膜硬度可達到1.5-2H,耐磨性能甚至超過油性漆,使用壽命、色彩調配方面都有明顯優勢,為水性漆中的高級產品。

二、主要應用領域

木器漆可使得木質材質表面更加光滑,避免木質材質直接性被硬物刮傷、劃痕,有效地防止水分滲入到木材內部造成腐爛,有效防止陽光直曬木質家具造成干裂。我國木器涂料主要應用于兩大領域,一是用于家具制造廠,二是用于室內裝修裝飾,即家具漆和家裝漆;根據木制品不同的使用場所,可分為以下幾個類型。

1、木制家具:木器涂料的主要應用領域,以工廠化生產應用為主,是中高檔木器涂料生產廠的競爭場所。

2、室內裝修:以手工刷涂為主要施工手段,在市場銷售中占有相當比重,是中低檔涂料生產廠的競爭場地。

3、木地板:是工廠化生產木地板以后出現的木器涂料應用領域,以光固化涂料為主。

4、木制玩具:以不透明涂飾為主,其重金屬含量不能超標是主要的質量指標。

5、鉛筆涂料:是一類不透明涂飾的專用木器涂料,除要求快干外,重金屬含量也不能超標。

6、戶外用木制品:主要指用于公園、游泳池、沙灘等場所使用的椅類等木制品,其要求是有一定的耐候性。

三、木器漆主要性能對比

2004年~2005年,由中國化工建設總公司常州涂料化工研究院負責,先后起草了《室內用水性木器涂料》、《溶劑型聚氨酯涂料(雙組份)》的行業標準。標準制定過程中,收集了國內外知名品牌的大量樣品進行了測試分析。并召集了涂料行業的專家及知名品牌技術人員反復論證及探討。該標準準確地反映了目前室內裝飾用的水性木器漆及溶劑型木器漆的市場現狀,規定了室內裝飾用水性、溶劑型產品的技術指標的底線(見表1)。從表1可以看出,溶劑型木器漆硬度略高于水性木器漆,而水性木器漆的耐磨性較溶劑型稍好。

表1室內裝飾用水性、溶劑型木器漆標準部分性能對比

表1室內裝飾用水性、溶劑型木器漆標準部分性能對比

選取了九種不同木器漆,比較各種木器漆的耐化學藥品性能可參見表2。表2中可以看硝酸纖維涂料具有較好的耐酸、耐鹽性,但耐堿性不佳,聚氨酯涂料則具有優異的耐酸、耐堿、耐鹽性。但由于聚氨酯涂料成本較高,且為石油下端產品,受能源價格影響較大。而硝基纖維素涂料原料是可再生的纖維素,成本較低。

表2各種木器涂料的耐化學藥品性能比較

表2各種木器涂料的耐化學藥品性能比較

表3給出了木器涂料的黃變性比較,從表3不難看出,硝基纖維素涂料耐紫外照射雖然不如聚氨酯好,但其透木紋性和無毒性又強于其它涂料,所以硝基漆在木器涂裝中久用不衰。

表3各種木器涂料的黃變性比較

表3各種木器涂料的黃變性比較

硝基漆是一種可再溶的揮發性涂料,因而耐溶劑性很差,即使在高固體分漆中添加醇酸樹脂和氨基樹脂,因常溫下自交聯反應的可能性不大,其耐溶劑性仍然很差。硝基漆的附著力、潤濕性可用明度來衡量,一般以聚氨醋涂料作為對比標準,底材表面和涂裝后涂膜表面的明度差越人,表明其潤濕性、附著力越好,表4給出了在木器涂料涂裝前和涂裝后木材明度變化。從表4不難看出,硝基漆明度變化明顯小于聚氨酯漆,明度差最大的是聚氨酯漆,該漆與木材表面的附著力最強。相比之下丙烯酸漆和硝基漆明度差較小,附著力也較差。

表4涂裝前和涂裝后木材明度變化

表4涂裝前和涂裝后木材明度變化

四、硝基木器漆的具體特性

硝基木器漆的主要成膜物由高分子硝基纖維素及配合樹脂組成,依靠溶劑揮發形成連續涂膜,是一種典型的溶劑揮發性再溶涂料,概括起來具備以下特性。

1、干燥速度快,施工性能良好

硝基木器涂料是一種典型的揮發性涂料,溶劑揮發后即干燥成膜,在施工中漆膜出現病態較少。可以噴涂、淋涂、浸涂、刷涂,綜合性能很好,與其它涂料相比,粘塵時間短,干燥快。但由于溶劑的溶解力較強,在塑料表面涂飾時,要注意其對塑料底材的溶解作用。根據采用的木材軟硬程度不同,吃漆也不同,松軟木材孔隙較多,相對而言吃漆較快,干燥更快些。

2、耐化學性較好

硝基木器涂料耐性強弱由該涂料的成膜物質性質決定,可以根據使用要求改變涂料的組成,調整綜合性能指標。例如,在涂料中添加酯型醇酸樹脂、亞甲基型聚合油,對該涂料的耐水性、耐油性就有極大的影響,其性能變化可參照表1。

表1添加物對硝基木器涂料性能的影響

表1添加物對硝基木器涂料性能的影響

從表1可以看出,該涂料的耐藥品性能可以根據要求進行調整和改善。

3、價格低廉

在木器涂料中,硝基漆價格比較便宜。國外受環境保護法的限制,對硝基漆用的溶劑有所限制,現已向環烷烴和鏈狀烴方向發展;目前國內環保對涂料的揮發溶劑還沒有明確法規,硝基漆使用的溶劑目前仍是價廉的,當然以后也會隨環保法規的實施更換低污染溶劑。

4、表現出天然木質本色

除了與其它涂料一樣對木材起保護作用外,還可以保持木材的天然本色。該漆保持木材原有孔隙,是一種理想的開孔性涂料,其透木紋性非常好,可使木材紋理清楚,線條流暢,使木材固有的天然本色得到更進一步的美化。另外干燥好的涂膜中不含有毒物質,當前國內外的餐桌、餐椅、兒童玩具漆大多都采用硝基漆,特別是一些出口美國的家具及工藝品用漆

五、結論與展望

1、酚醛類漆干燥快、硬度高、耐水、耐磨蝕,但較脆,易泛黃。醇酯漆施工方便、附著牢固、光亮豐滿,但其涂膜較軟,耐水性較差,不宜用于地板、桌面。聚胺酯類漆有優良的硬度、韌性和耐磨性,且裝飾性強,但含TDI。新型的納米木器漆成本較高短時間難以大規模工業化應用。

2、傳統的硝基涂料裝飾作用好,施工簡便,對涂裝環境的要求不高,具有較好的硬度和亮度,修補容易,這是其他涂飾產品無法替代的。而且硝化纖維也是可再生的、易于分解的環保型材料。就目前的研究情況看來,以純天然的溶劑例如水替代傳統的有機溶劑,可以極大地降低VOC的排放。

3、輻射固化涂料即光固化涂料在特定的木器上的涂裝具有無可比擬的優勢,例如拼裝型木地板。

4、粉末涂料開始進軍木器漆領域,如果它能進一步的降低涂裝固化溫度,簡化并降低涂裝設備的成本,將來它在木器漆領域的發展速度將會令人矚目。

 

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