电镀与涂饰

水性漆在木制品涂饰中的应用进展 

来源:电镀与涂饰 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-03-30

在提倡的绿色环保的时代背景下,水性漆取代油性漆已经成为市场发展的趋势,与油性漆相比,由于水性漆是用水作为分散物质,具有可挥发性有机物(VOC)含量低、无异味、毒性低等优势[1-2]。目前,常用的3种木制品水性漆:水性聚氨酯(WPU)漆、水性丙烯酸酯漆和水性紫外光(UV)固化漆,正广泛地应用于木门、家具及木地板等木制品涂饰领域,在降低环境污染的同时,保障了产品的漆膜质量和漆膜性能[3]。

木制品表面的漆膜质量直接决定了产品的好坏,与油性漆成膜不同,水性漆成膜是由分散的聚合物颗粒和颜料颗粒互相聚合形成,与环境的温湿度、板材的温度和含水率相关。由于木制品水性漆的配方和涂饰工艺还存在很多问题,如成本高、涂层成膜受温湿度影响大、漆膜易产生气泡、流挂、缩孔、鱼眼等问题,油性漆仍占据木制品涂饰的一半市场份额,严重阻碍了水性漆的推广和开发[4-5]。

1 水性漆

2018年中国水性漆占市场份额为56%,油性漆为44%。随着环保政策的严格要求和人们环保意识的增强,水性漆的环保性逐渐被人们所熟知,并取代了油性漆在木制品涂饰中的地位。

由于木门、家具和地板等木制品之间的工艺要求存在差异,当选用不同的水性漆涂料时,得到的最终产品的漆膜性能也不同。WPU漆具有耐磨、附着力大、装饰性好和透气性强等优点,WPU漆分为单组分WPU漆和双组分WPU漆,单组分WPU漆的机械性能和耐化学性能均很高;双组分WPU漆,20世纪90年代初Jacobs成功将油性漆的高性能和水性漆的环保优势结合在一起。

水性丙烯酸酯漆相对于WPC漆具有光泽度好和耐候性强等优点,张心亚[6]等人通过聚合工艺对水性丙烯酸酯漆进行了改性,得到的水性丙烯酸酯乳液机械稳定性好、漆膜固化速度快,并且提升了漆膜的物理性能。

传统UV漆中的活性稀释剂对人体有刺激作用,并在紫外光照射下涂层内外不能彻底固化,导致漆膜质量下降。Chen[7]等人成功合成的水性UV聚氨酯丙烯酸酯涂料,具有硬度高和柔韧性高等特点,完美结合了传统UV漆和水性漆的优点,沙多玛、拜耳、巴斯夫等公司,已将成熟的水性UV固化漆技术应用于木制品涂饰。

2 水性漆在木制品涂饰中的应用

2.1 水性漆在木门涂饰中的应用

据雷玛仕2012年的调查数据显示,国内木门采用水性漆涂饰的占比已高于70%[8],木门高档与否,不仅在于其材质,环保性和漆膜质量同样重要,水性漆与油性漆涂饰木门的区别如表1所示,水性漆涂饰技术改善了油性漆涂饰木门时的不足,具有VOC含量低、漆膜透气性好,不易变色、刚性小、韧性强和不易开裂等优点,有着明显优势。但使用水性漆涂饰木门时,也存在预干燥能耗高、涂饰易不均匀和贮存稳定性差等缺陷,因此水性漆在木门涂饰中的应用研究极少。

表1 油性漆与水性漆涂饰木门的区别Table 1 The difference between the wooden door with solvent-borne coating and waterborne coatingimages/BZ_78_236_1555_2244_2327.png

黄楠[9]指出山东万家园木业公司,正将水性漆运用到木门面漆的涂饰中,并已实现了UV底漆与水性面漆的完美结合,极大提高了木门的漆膜质量。周学良[10]在拼装实木复合门涂饰中,研究发现将水性漆与UV漆相结合,得到的木门漆膜具有饱满度高、光泽度高等优点。邳春生[11]发现选用水性UV涂料,对平面木门以及门扇部件进行UV辊涂,可提高木门的着色效果。通过将水性漆与UV漆的优势相结合,解决了单一水性漆或UV漆涂饰时存在的缺陷,提高了木门的质量。

目前,一些木门生产企业的水性漆涂饰技术不足,在替换原油漆涂饰技术后,提高了木门的生产成本,且存在漆膜起泡、开裂和漆膜厚度不均等缺陷,一定程度阻碍了水性漆在木门涂饰中的应用,随着对水性漆涂饰技术的深入研究,已有学者研究出采用边部辊涂代替的手工喷涂,并设有门扇侧边垂直辊涂工艺设备。随着未来涂饰技术的提升,水性漆突出的环保性以及优异漆膜性能,在木门涂饰中的应用前景广阔。

2.2 水性漆在家具涂饰中的应用

水性漆涂饰的家具,保障了室内环境的绿色环保并提升了家具的外观条件和漆膜性能[12],家具表面的漆膜质量不仅决定了家具的质量好坏,还决定了家具市场的竞争力。

陈秀兰[13]指出在家具涂饰中,水性漆的涂布量对漆膜光泽度的影响较大,对物理性能影响较小。路则光等[14]发现家具表面漆膜附着力,随水性底漆涂布量的增加而增加,随水性封闭底漆和水性面漆的涂布量增加而减少。李学良等[15]合成得到了一种WPU的低温固化型漆,在40℃内可有效固化,有效地提高了家具表面漆膜的耐溶性、耐水性及力学性能。Kamisho等[16]测试了家具涂饰时的水性漆吸水率,结果表明当涂层快速老化时,水分吸收速度缓慢,极大影响了涂层的黏附性能。美国Valspar公司研究发现将环氧树脂与羧基聚合物反应,得到的水性漆稳定性高,家具涂饰后的漆膜性能良好。家具表面的光泽度、附着力、漆膜硬度和漆膜厚度等质量因素,都与水性漆的涂布量有关,涂布量对家具漆膜质量的影响很大。国内外学者对水性漆改性处理后,家具表面漆膜的稳定性、耐水性、抗划伤性和耐溶性等物理性能均得到了很大的提升。

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