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高光高硬水性木器漆的制备及施工工艺的探讨

http://www.coatings.hc360.com2016年03月02日17:44 来源:慧聪涂料网作者:费元明T|T

    慧聪涂料网讯:

高光高硬水性木器漆的制备及施工工艺的探讨

苏州凯康化工科技有限公司(远名水漆)

技术总监:费元明

    前言

    随着环保政策的施压,消费者环保意识的不断提升,尤其全国各省市出台了VOC排放限量和收费标准,鼓励家具企业使用非溶剂型涂料,给水性环保涂料的发展带来了机遇。虽然传统涂料依然占据着较大的市场份额,但是水性漆是绿色产业,是漆类未来发展的方向,国内本土的水性漆龙头企业正在崛起。水性涂料的发展和所占的市场份额在逐年增长已经是不争的事实,而且有提速的趋势。一些企业已经意识到水性漆广阔的市场潜力,纷纷研发、进军、扩张水性漆市场。

    虽然水性涂料在环保性能上优于传统油漆,但在物理性能上,水性涂料产品存在施工难、耐水性差、易揭皮、丰满度差、硬度差等缺陷。油性漆由于具有硬度强、漆膜丰满度好、施工方便等特点,仍然是家具装饰装修时的首选涂料。只有物理性能上的缺陷得到解决,甚至超越传统油性漆,消费者才会更加主动选择使用水性涂料。单单在环保性能上迎合消费者,在施工工艺、装饰效果上无法满足消费者,水性涂料的市场依然很难打开。这需要水性漆生产企业在水性漆性能上做技术创新。

    尽管水性木器涂料是人们公认的环保型涂料,但现有技术中水性漆还存在许多问题,如硬度低、附着力差、遇水易泛白,涂膜的物理性能差,价格昂贵等,因此,普通水性漆与溶剂型漆在性价比上还有较大差距。

    高光高硬水性木器漆的研制与生产

    目前市场上的单组份水性木器漆的生产,主要采用自交联型水性丙烯酸乳胶合成材料,生产出来的产品主要优点是环保性好、价格低廉,但致命缺点是硬度低(≤2B)、易刮伤、耐水性差、遇水易泛白、耐热性差、受热易粘连,只能作为一般较低要求,使用寿命不要求的低档木质家具上的装饰使用,也有采用羟基丙烯酸乳液和聚氨酯交联的双组份木器家具漆及水性聚氨酯作为原料的双组份木器家具漆。以这两种树脂为原料组成的双组份木器家具漆在综合性能上比原来的单组份乳液型木器漆有较大提高,比如硬度能达到HB,耐热性、耐水性也有所提高,但仍达不到实木家具装饰高硬度≥H,高光泽≥90,高耐磨性、高韧性、高耐水性,遇开水烫不泛白、不粘连、不变色、高耐久性等对漆膜的要求。

    水性漆想满足上述性能要求,采用目前市场上所提供的成膜材料,光靠调整助剂想来解决问题是无法达到上述性能要求的,因此必须在成膜材料上来突破技术瓶颈。由于丙烯酸树脂同其他树脂相比具有优异的耐候性、耐黄变性,因而它是一种木器家具漆首选成膜材料,但目前市场上供应的羟基丙烯酸树脂大都利用丙烯酸乳胶合成工艺生产的,由于乳化剂的存在,最终生产出来的水性木器漆的漆膜的综合性能受乳化剂的影响较大,所以不能作为高档水性木器漆首选成膜材料,为此,我公司利用自己的技术力量,采用知识产权属于我公司的发明专利——羟基丙烯酸(无乳化剂)二级分散合成工艺技术生产的羟基丙烯酸树脂分散液作为水性木器漆的成膜材料,由于该树脂分散液它具有较低的分子量和更窄的分子量分布、适当的羟基含量。固化剂选用更加容易分散在水中,手搅性好用聚醚改性或者氨基磺酸盐改性的亲水异氰酸酯作为交联剂,利用羟基丙烯酸树脂和异氰酸酯固化剂交联后形成的网状结构,给漆膜提供优异的物理性能和漆膜高通透性。不同密度的网状结构表现出的硬度和机械强度和耐化学性能亦不同,漆膜最终的耐水性和其他物理性能亦不相同。由于不同木质材料家具对漆膜的性能要求不同,灵活地选择不同羟基含量的丙烯酸树脂并搭配不同性能的异氰酸酯固化剂,实现水性漆的最佳性价比,满足了各种木质材料装饰要求。

    我公司用该树脂分散液生产出的水性漆,漆膜除具有丙烯酸树脂特有的耐老化、耐候、耐黄变性能和良好的机械性能外,因为没有了乳化剂的存在,漆膜具有高光(≥90)、高硬(≥H),更加通透,木纹显影性好等特点。

    产品经国家建筑工程材料质量监督检验中心检测,达到和超过国家GB/T23999-2009所规定的技术指标,其中硬度指标≥H(附国家检验检测报告图1)。

图-1

图-1

    下表为太仓金强家具有限公司用远名双组份水性漆与两家同业厂商在相同喷涂条件下于进口白蜡木上喷涂了三道涂料之物性测试对比数据,在密着、耐弯曲、丰满度等指标测试中并无太大的差异,最明显的差异显示于硬度和光泽,远名的双组份水性面漆漆膜硬度≥H,光泽>90。

  远名水性漆 国外某知名品牌 国内某知名品牌
原始粘度 100sec 95sec 105sec
光泽 95 85 83
硬度 H HB HB
密着度 100% 100% 100%
耐弯曲 <φ2mm <φ2mm <φ2mm
丰满度 ○▔ ○▔ ○▔
表面效果 ○▔ ○▔ ○▔
流挂性 ○▔ ○▔ △▔
耐热性 无痕迹 微白 微白
耐重压
五次冷热循环 通过 通过

    水性双组份施工工艺及干燥方式

    一、远名水性漆实木样板制作工艺

    1、白色样板制作工艺

    1.1样板各板面涂刷水性定型水(水性封闭底漆)

    1.2涂刮白色水性腻子

    1.3喷涂2遍水性白底漆

    1.4喷涂1~2遍水性白面漆

白色样板制作工艺

白色样板制作工艺

    2、白色带金银纹路样板制作工艺

    2.1各面涂刷水性定型水(水性封闭底漆)

    2.2薄喷水性白色底漆一遍

    2.3薄喷水性白色面漆一遍

    2.4涂擦水性金、银色格丽斯

    2.5喷涂1~2遍水性清面漆

白色带金银纹路样板制作工艺

白色带金银纹路样板制作工艺 

    3、开放式色漆样板制作工艺

    3.1各面涂刷水性定型水(水性封闭底漆)

    3.2喷涂水性色精底色一遍

    3.3喷涂水性清底漆一遍

    3.4涂擦水性格丽斯

    3.5喷涂清底漆一遍

    3.6水性色精修色

    3.7喷涂水性面漆二遍

开放式色漆样板制作工艺

开放式色漆样板制作工艺

    4、封闭式色漆样板制作工艺

    4.1各面涂刷水性定型水(水性封闭底漆)

    4.2喷涂水性色精底色一遍

    4.3喷涂水性清底漆一遍

    4.4涂擦高填充性水性格丽斯

    4.5喷涂水性清底漆一遍

    4.6水性色精修色

    4.7喷涂水性清底漆二遍

    4.8喷涂水性清面漆二遍

封闭式色漆样板制作工艺

封闭式色漆样板制作工艺

    二、水性漆干燥方式及应用

    水性漆在涂装应用中,干燥技术是一个很大的瓶颈。水性漆的干燥方式有很多,不同的干燥方式对水性涂料的干燥速度和成膜质量有着明显的不同,水性漆假如在高温或湿度较大的状况下施工,涂层容易发白和脱皮,干燥速度较慢。在低温下施工,干燥速度很慢;特别是在5℃下,水性涂料更难以成膜。这些都是限制水性涂料推广应用的重要缘由。下面就水性涂料的几种干燥办法介绍作简单介绍:

    1、热空气干燥

    热空气干燥是采用对流原理,以温度为35~60℃的热空气为载热体,将热能传送给工件外表的涂层,涂层吸收能量后固化成膜的加热干燥办法。常用电或蒸汽作为热源,先使空气加热,热量经过对流方式由热空气传送给涂层外表,使涂层得到快速干燥。采用热空气干燥工艺,能够明显加快涂层干燥速度,并具有适应性强的特性,是应用较为普遍的一种干燥方式。

    2、微波干燥

    微波是指波长为1mm-1m,频率为300MHz-300GHz,具有穿透性的电磁波,常用的微波频率为915-2450MHz。

    微波场以每秒几亿次的高速周期性地改动外加电场的方向,使水分子疾速摆动,产生显著的热效应,从而使涂料内部和外表的温度同时疾速升高,使漆膜涂层中的水分迅速挥发,微波加热的优点在于干燥速度特别快,对被干燥物件没有外形要求。

    3、紫外线干燥

    水性UV木器涂料,能够采用紫外线固化的干燥方式。

    在水性UV涂料中含有少量的光敏剂,在紫外线的映照下,光敏剂吸收特定波长的紫外线,产生活性基团,引发成膜物质的聚合反应,构成网状结构而使涂层固化。紫外线固化具有涂层固化速度快、涂膜质量好等特性。

    4、红外线干燥

    所谓红外线固化实际上是指被涂饰的家具板件及其涂层在红外线的照射下,吸收辐射能量并被转化成热能,从而完成涂层的固化。红外线是一种不可见射线,介于可见光和微波之间,波长为0.72-1000um。按波长范围分,能够分为“近”、“中”、“远”红外线,常用远红外线干燥涂层,红外线固化具有固化速度快、升温疾速、固化质量好等优点。

    综合以上的各种干燥方法,笔者认为各有利弊。紫外线干燥方法只能用来干燥水性UV涂料,红外线加热干燥方法,加热时涂层存在着明显的温度梯度,它的干燥是由外表向内部延伸的,这就使得它不合适用于干燥较厚的涂膜。而且紫外和红外干燥方法只适用于干燥平板状的家具板件。微波干燥技术是一种技术领先的干燥方法,干燥速度快、生产效率高,但投资较大,且工作时容易出现机械和电气故障,影响工作效率。虽然对干燥物件没有外形要求,但是由于干燥物件的材质不一样,厚度及涂层面积不一样,因此干燥过程中的物件各部位受热后表面温度也不一样,故而操作控制要求较高,控制不好,家具局部漆膜过热后容易出现如开裂、起泡、脱皮、变形等问题。

    由于远名水性漆的树脂采用的是二级分散的羟基丙烯酸酯分散液,它具有油性树脂特点,因此性能上同油性漆有许多相仿的特征,除具备高光(≥90),硬度起得快,干后48小时硬度就能达到H,漆膜干后24小时开水浇上去不变色,不仅适用于高光高硬的实木家具表面装饰,同样适用于哑光和快干的工业木器和家具的涂装,且具有同油性漆一样施工方便的特点,完全可同油性漆媲美。

    远名水性木器漆在众多家具公司应用后,普遍反映低温施工性稳定,成膜性好,干燥速度快,在35℃干燥条件下40分钟后打磨性能良好。因此,除大型企业具备微波干燥的条件外,其他家具生产企业流水线上只要具有热空气干燥加热装置,或适当在流水线上配置几台抽湿器或具有抽湿功能的待干房,待干温度控制35~40℃,就具备了施工条件。远名水性双组份木器涂料操作与使用跟油性涂料一样简单方便,(最佳施工条件,喷涂场所操作温度在15~30℃,湿度<60℃,待干温度35~40℃)。施工人员无需改变其施工习惯即可上手操作,在实际施工应用中,大大减少培训成本。    

责任编辑:张婉瑶

日洋

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