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让我们来看看木器漆的应用领域及性能

http://www.coatings.hc360.com2017年03月13日17:21 来源:慧聪涂料网T|T

    慧聪涂料网讯:

    杨向宏——广州凯顿商务咨询有限公司董事总经理、买化塑供应链首席战略顾问

    梁光明——广州珠江化工集团涂料与涂装研究所副所长兼副总工程师

    刘燕华,李磊——北京理工大学材料学院

    周振文——北京北方世纪纤维素技术开发有限公司

    摘要:

    木器漆是涂料领域一个重要的大类,顾名思义是以木材为基材进行涂装的涂料,经过多年的发展,已经形成了五大类:聚氨酯漆、硝基漆、聚酯漆、醇酸漆和丙烯酸漆;按涂装的方式又分为:溶剂型、辐射固化型、水性和粉末涂料四大类。由于被涂饰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点,由于木器与人们日常生活密切相关,它要求所采用的涂料对环境不造成污染、低毒甚至无毒,具有良好的装饰效果和对物体的保护功能,在今后的十年甚至更长时间传统的有机溶剂型涂料会被限制使用或者被更环保更低毒的水性、辐射固化和粉末涂料所替代。由于所有的涂料主体都是树脂,只要树脂能够被成功的水性化、粉末化或者作为辐射固化的载体它必将焕发新的生命力,我们传统的醇酸树脂型木器漆、聚氨酯型木器漆也不例外。硝基木器漆虽然是一个传统的产品,但该品种在木器涂装中并没有被淘汰,在美国,硝基木器漆的产量和用量仍然占据木器漆首位,国内许多出口家具、工艺品等,大多也采用硝基漆。其具有干燥速度快,施工性能良好,耐化学性较好,价格低廉,表现出天然木质本色,透木纹性和无毒性强于其它涂料。

    关键词:

    硝基漆;木器漆;应用领域;性能

    前言:

    你知道吗?在欧美尤其是北美,人们特别偏好用木材建造的住宅,所以你在美国和加拿大地区看到的很多独立及联排别墅甚至两三层的小楼都基本上是用木材建成的,木材这种纯天然和可再生的特性成为了发达国家人们建自己住宅的首选。

    中国产业调研网发布的2016年中国木器漆行业现状研究分析与市场前景预测报告认为,“十二五”时期,我国经济社会发展呈现新的阶段性特征。综合判断国际国内形势,木器漆行业发展仍处于可以大有作为的重要战略机遇期,既面临难得的历史机遇,也面对诸多可以预见和难以预见的风险挑战。木器漆行业未来五年的发展还有巨大的空间,这应该是“十三五”时期我国发展环境的最大优势。

    木器漆在中国的使用历史悠远,它以其色泽柔美、品质优异、经久耐用等优点在室内外建筑装饰装修中具有不可替代的地位。在数千年漫长的发展过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辐射固化涂料等,目前用量最大的是聚氨酯漆,硝基漆在10年前曾经有过一段无比辉煌的经历,1999-2007年,当时中国出口的家具高达九成都采用硝基漆进行涂装,而当时我们的出口家具在我们的出口贸易中占据着重要的地位。

    聚氨酯涂料近年来发展非常快,有双组分聚氨酯、潮气固化聚氨酯、单组分聚氨酯及水性聚氨酯涂料。木器漆涂层配套体系也比较多,研究工作已由成熟期进人发展提高阶段。随着经济的发展和人们环保意识的提高,水性木器漆正被要求成为发展的趋势;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气侯特别是湿度影响特别大,许多做水性木器生产厂家仍采用油性家居的涂料设备,生产效率低;其次,虽然水性漆有环保漆膜效果好,但单组份水性漆在硬度和耐高温等性能上和双组份油性漆还是有一定的差距。

    硝基木器漆虽然是一个传统的品种,并且近十年来市场需求量在迅速的衰落,但我们认为该品种在木器涂装中仍具有较大的前景。欧美国家的硝基木器漆的产量和用量均占首位。国内许多高档出口家具、工艺品等,大多采用硝基纤维素漆。这表明硝基纤维素漆目前在国内外还占有一定的市场,如果我们能够成功的开发符合环保要求的水性体系我们相信大部分采用纯天然材料制成的硝基漆必将重新焕发它的光彩。

    一、常用木器漆的种类与区别

    1、硝基漆

    硝基漆是一种由硝化棉、醇酸树脂、增塑剂及有机溶剂调制而成的透明漆,属挥发性涂料,主要有亮光、半哑光和哑光三种。硝基漆是一种广泛用于木器家具的油漆。由于硝基木器漆干燥快、光泽柔和、手感好、施工方便、价格低廉,特别是干燥后的涂膜中不含有毒物质,餐桌椅、儿童玩具、工艺品的涂饰漆至今仍大多采用硝基漆。由于漆膜主体成分是用棉花制成,并且大量采用纯天然亚麻籽油作为增韧剂,使用纯天然的矿物质作为着色体(例如它的主体棕红色就是完全是矿物质的安巴色粉,黑色颜料用的是动物骨头烧制而成的骨黑,它与同样是纯天然材质的木材相容性和配色性是最好的),目前面临最大的问题是它的配方体系采用大量的有机溶剂,例如二甲苯、醋酸丁酯等等,在涂装过程中污染环境并且影响涂装线上工人的身心健康,我们要做的事情就是研究大幅减少二甲苯、醋酸丁酯有机溶剂的使用,努力开发和寻找纯天然的溶剂去替代这些有机溶剂,从木器漆使用的性能角度来看,目前还没有任何一种涂料在光泽度、附着力方面超过硝基漆。

    2、聚酯漆

    聚酯漆是用聚酯树脂为主要成膜物制成的一种厚质漆,分为饱和聚酯漆和不饱和聚酯漆。聚脂漆的漆膜丰满,层厚面硬,综合性能较好:

    1)漆膜较薄不是很硬,但其附着力特别好,漆膜对多种物面(金属、木材、橡胶、混凝土、某些塑料等)均有优良的附着力;

    2)光泽均称,看上去不是很亮,可以很好的显示地板的纺理和色泽。

    3)与其他漆种相比,在相同硬度下,由于氢键的作用,PU漆膜的断裂伸长率最高,所以广泛用于地板漆、甲板漆;

    4)漆膜具有优良的耐化学药品性,耐酸、碱、盐、石油产品;

    5)能烘干,也能低温固化,可施工季节长;

    6)可与多种成膜物质配合制漆,可根据不同的要求制成许多品种。

    聚酯漆施工过程中需要进行固化,这些固化剂的份量占了油漆总份量三分之一。这些固化剂也称为硬化剂,其主要成分是TDI(甲苯二异氰酸酯)。这些处于游离状态的TDI会变黄,不但使家私漆面变黄,同样也会使邻近的墙面变黄,这是聚脂漆的一大缺点。目前市面上已经出现了耐黄变聚酯漆,但也只能做耐黄而已,还不能做到完全防止变黄的情况。另外,超出标准的游离TDI还会对人体造成伤害。游离TDI对人体的危害主要是致敏和刺激作用,包括造成疼痛流泪、结膜充血、咳嗽胸闷、气急哮喘、红色丘疹、斑丘疹、接触性过敏性皮炎等症状。国际上对于游离TDI的限制标准是控制在0.5%以下,因此欧洲发达国家基本已经淘汰。

    3、聚氨脂漆

    聚氨脂漆聚氨酯漆即聚氨基甲酸酯漆。它漆膜强韧,光泽丰满,附着力强,耐水耐磨、耐腐蚀性。被广泛用于高级木器家具,也可用于金属表面。其缺点主要有遇潮起泡,漆膜粉化等问题,与聚脂漆一样,它同样存在着变黄的问题。

    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世纪最新潮流的涂料。产品固化速度快,一般为3-5秒即可固化干燥。UV漆有别于普通家具企业常用的聚酯漆、聚氨酯漆及硝基漆,是真正绿色环保的油漆,不含任何挥发物质,使用UV油漆生产的产品绿色、健康、环保。且UV漆膜是立体状结构,硬度大,耐磨性好,透明度好,产品耐刮碰、耐摩擦,经得起时间的考验。其施工方法有:喷涂、刷涂、辊涂、淋涂等。由于是化学交连固化,因此漆膜性能优异,另外由于固含量高(一般为95%),因此丰满程度是其他总类油漆无法所比拟的。

    5、纳米木器漆

    将纳米技术应用于传统木器漆涂料产业目前全球化工业努力的方向之一,其技术难点在于保证产品分子结构的稳定性。国内品牌堡狮龙涂料凭借自身雄厚的研发能力,成功地将纳粹技术引入传统木器漆、家具漆涂料制造工艺。纳米木器漆具有以下特点:1)纳米木器漆采用高科技纳米材料及固化剂配置而成,流平性好,施工性及环保性优异。2)高固含,有效成膜物质高,单位涂刷面积大。3)纳米木器底漆具有良好填充性:白底漆遮盖力强;白面漆漆膜饱满,质感细腻,耐黄变性强,历经考验;清漆透明度高,漆膜透亮。4)纳米木器漆能降解装修污染,分解苯、醛、VOC等有害有机物,净化空气,并可持续释放空气负离子,对人体有保健功能等卓越而独特性能。

    6、水性木器漆

    水性木器漆是以水作为稀释剂的漆。水性漆包括水溶性漆、水稀释性漆、水分散性漆(乳胶涂料)3种。水溶性漆是以水溶性树脂为成膜物,以聚乙烯醇及其各种改性物为代表,除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。水稀释性漆是指后乳化乳液为成膜物配制的漆,使溶剂型树脂溶在有机溶剂中,然后在乳化剂的帮助下靠强烈的机械搅拌使树脂分散在水中形成乳液,称为后乳化乳液,制成的漆在施工中可用水来稀释。水分散漆主要是指以合成树脂乳液为成膜物配制的漆。乳液是指在乳化剂存在下,在机械搅拌的过程中,不饱和乙烯基单体在一定温度条件下聚合而成的小粒子团分散在水中组成的分散乳液。

    油性漆相对硬度更高、丰满度更好,但是水性漆环保性更好。通常油性漆使用的是有机溶剂,通常称作“天那水”或者“香蕉水”,有污染,还可以燃烧,可见水性漆与油性漆在环保和健康方面有本质区别。水性木器漆是木器涂料中技术难度和科技含量最高的产品,水性木器漆以其无毒环保、无气味、可挥发物极少、不燃不爆的高安全性、不黄变、涂刷面积大等优点,随着人们环保意识的增强,越来越受到市场的欢迎。

    尽管当前市场上水性木器漆分为以下三类:

    1)以丙烯酸为主要成分的水性木器漆,主要特点是附着力好,不会加深木器的颜色,但耐磨及抗化学性较差,漆膜硬度较软,铅笔法则试为HB,丰满度较差,综合性能一般,施工易产生缺陷。因其成本较低且技术含量不高,是大部分水性漆企业推向市场的主要产品。这也是形成大多数人认为水性漆不好的原因所在。其优点是价格便宜。

    2)以丙烯酸漆与聚氨酯的合成物为主要成分的水性木器漆,其特点除了秉承丙烯酸漆的特点外,又增加了耐磨及抗化学性强的特点,有些企业标为水性聚脂漆。漆膜硬度较好,铅笔法则试为1H,丰满度较好,综合性能接近油性漆。目前国内只有少数几家企业可以生产。

    3)聚氨酯水性漆,其综合性能优越,丰满度高,漆膜硬度可达到1.5-2H,耐磨性能甚至超过油性漆,使用寿命、色彩调配方面都有明显优势,为水性漆中的高级产品。

    二、主要应用领域

    木器漆可使得木质材质表面更加光滑,避免木质材质直接性被硬物刮伤、划痕,有效地防止水分渗入到木材内部造成腐烂,有效防止阳光直晒木质家具造成干裂。我国木器涂料主要应用于两大领域,一是用于家具制造厂,二是用于室内装修装饰,即家具漆和家装漆;根据木制品不同的使用场所,可分为以下几个类型。

    1、木制家具:木器涂料的主要应用领域,以工厂化生产应用为主,是中高档木器涂料生产厂的竞争场所。

    2、室内装修:以手工刷涂为主要施工手段,在市场销售中占有相当比重,是中低档涂料生产厂的竞争场地。

    3、木地板:是工厂化生产木地板以后出现的木器涂料应用领域,以光固化涂料为主。

    4、木制玩具:以不透明涂饰为主,其重金属含量不能超标是主要的质量指标。

    5、铅笔涂料:是一类不透明涂饰的专用木器涂料,除要求快干外,重金属含量也不能超标。

    6、户外用木制品:主要指用于公园、游泳池、沙滩等场所使用的椅类等木制品,其要求是有一定的耐候性。

    三、木器漆主要性能对比

    2004年~2005年,由中国化工建设总公司常州涂料化工研究院负责,先后起草了《室内用水性木器涂料》、《溶剂型聚氨酯涂料(双组份)》的行业标准。标准制定过程中,收集了国内外知名品牌的大量样品进行了测试分析。并召集了涂料行业的专家及知名品牌技术人员反复论证及探讨。该标准准确地反映了目前室内装饰用的水性木器漆及溶剂型木器漆的市场现状,规定了室内装饰用水性、溶剂型产品的技术指标的底线(见表1)。从表1可以看出,溶剂型木器漆硬度略高于水性木器漆,而水性木器漆的耐磨性较溶剂型稍好。

表1室内装饰用水性、溶剂型木器漆标准部分性能对比

表1室内装饰用水性、溶剂型木器漆标准部分性能对比

    选取了九种不同木器漆,比较各种木器漆的耐化学药品性能可参见表2。表2中可以看硝酸纤维涂料具有较好的耐酸、耐盐性,但耐碱性不佳,聚氨酯涂料则具有优异的耐酸、耐碱、耐盐性。但由于聚氨酯涂料成本较高,且为石油下端产品,受能源价格影响较大。而硝基纤维素涂料原料是可再生的纤维素,成本较低。

表2各种木器涂料的耐化学药品性能比较

表2各种木器涂料的耐化学药品性能比较

    表3给出了木器涂料的黄变性比较,从表3不难看出,硝基纤维素涂料耐紫外照射虽然不如聚氨酯好,但其透木纹性和无毒性又强于其它涂料,所以硝基漆在木器涂装中久用不衰。

表3各种木器涂料的黄变性比较

表3各种木器涂料的黄变性比较

    硝基漆是一种可再溶的挥发性涂料,因而耐溶剂性很差,即使在高固体分漆中添加醇酸树脂和氨基树脂,因常温下自交联反应的可能性不大,其耐溶剂性仍然很差。硝基漆的附着力、润湿性可用明度来衡量,一般以聚氨醋涂料作为对比标准,底材表面和涂装后涂膜表面的明度差越人,表明其润湿性、附着力越好,表4给出了在木器涂料涂装前和涂装后木材明度变化。从表4不难看出,硝基漆明度变化明显小于聚氨酯漆,明度差最大的是聚氨酯漆,该漆与木材表面的附着力最强。相比之下丙烯酸漆和硝基漆明度差较小,附着力也较差。

表4涂装前和涂装后木材明度变化

表4涂装前和涂装后木材明度变化

    四、硝基木器漆的具体特性

    硝基木器漆的主要成膜物由高分子硝基纤维素及配合树脂组成,依靠溶剂挥发形成连续涂膜,是一种典型的溶剂挥发性再溶涂料,概括起来具备以下特性。

    1、干燥速度快,施工性能良好

    硝基木器涂料是一种典型的挥发性涂料,溶剂挥发后即干燥成膜,在施工中漆膜出现病态较少。可以喷涂、淋涂、浸涂、刷涂,综合性能很好,与其它涂料相比,粘尘时间短,干燥快。但由于溶剂的溶解力较强,在塑料表面涂饰时,要注意其对塑料底材的溶解作用。根据采用的木材软硬程度不同,吃漆也不同,松软木材孔隙较多,相对而言吃漆较快,干燥更快些。

    2、耐化学性较好

    硝基木器涂料耐性强弱由该涂料的成膜物质性质决定,可以根据使用要求改变涂料的组成,调整综合性能指标。例如,在涂料中添加酯型醇酸树脂、亚甲基型聚合油,对该涂料的耐水性、耐油性就有极大的影响,其性能变化可参照表1。

表1添加物对硝基木器涂料性能的影响

表1添加物对硝基木器涂料性能的影响

    从表1可以看出,该涂料的耐药品性能可以根据要求进行调整和改善。

    3、价格低廉

    在木器涂料中,硝基漆价格比较便宜。国外受环境保护法的限制,对硝基漆用的溶剂有所限制,现已向环烷烃和链状烃方向发展;目前国内环保对涂料的挥发溶剂还没有明确法规,硝基漆使用的溶剂目前仍是价廉的,当然以后也会随环保法规的实施更换低污染溶剂。

    4、表现出天然木质本色

    除了与其它涂料一样对木材起保护作用外,还可以保持木材的天然本色。该漆保持木材原有孔隙,是一种理想的开孔性涂料,其透木纹性非常好,可使木材纹理清楚,线条流畅,使木材固有的天然本色得到更进一步的美化。另外干燥好的涂膜中不含有毒物质,当前国内外的餐桌、餐椅、儿童玩具漆大多都采用硝基漆,特别是一些出口美国的家具及工艺品用漆

    五、结论与展望

    1、酚醛类漆干燥快、硬度高、耐水、耐磨蚀,但较脆,易泛黄。醇酯漆施工方便、附着牢固、光亮丰满,但其涂膜较软,耐水性较差,不宜用于地板、桌面。聚胺酯类漆有优良的硬度、韧性和耐磨性,且装饰性强,但含TDI。新型的纳米木器漆成本较高短时间难以大规模工业化应用。

    2、传统的硝基涂料装饰作用好,施工简便,对涂装环境的要求不高,具有较好的硬度和亮度,修补容易,这是其他涂饰产品无法替代的。而且硝化纤维也是可再生的、易于分解的环保型材料。就目前的研究情况看来,以纯天然的溶剂例如水替代传统的有机溶剂,可以极大地降低VOC的排放。

    3、辐射固化涂料即光固化涂料在特定的木器上的涂装具有无可比拟的优势,例如拼装型木地板。

    4、粉末涂料开始进军木器漆领域,如果它能进一步的降低涂装固化温度,简化并降低涂装设备的成本,将来它在木器漆领域的发展速度将会令人瞩目。

责任编辑:张淑芬

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