木器涂料的特性和应用

xsl_hn · 发表于 2007-7-7 16:27:06

可用于涂装木质基材的涂料有许多种，涂料的类型不同则它们的性能和应用领域也有所不同。木器涂料可以按多种不同方式分类，如按交联方式、所采用的粘合剂类型、固体分含量和所用液态载体的类型等分类。具代表性的几类木器涂料性能及应用如下：
挥发性漆
采用挥发性油漆涂装木器已有许多年的历史，这类产品的漆料为单组分体系，不需要催化剂，通过溶剂挥发即可快速干燥而无需加热，涂膜易修补，且施工简便，刷涂、喷涂均可，干燥后的涂膜具有理想的外观。
此类油漆形成的涂膜虽然具有非常好的透明度，但遗憾的是因涂膜固化过程中没有发生交联反应，因此涂膜的耐化学品性能和物理机械性能均很差，而且具有易燃性，如溶剂型的漆料在施工期间以及干燥后形成的涂膜均极易燃烧，这些特性制约了挥发性漆的应用。
此外，目前针对挥发性有机化合物（VOC）对环境造成污染的问题，各国政府均制订了相关的法律、法规对VOC的排放加以限制，这使得诸如挥发性漆这类固体分相对较低涂料体系的应用也受到了限制。据证实，不久前丙酮溶剂被从VOC类物质中排除，因此是可继续使用的溶剂。

油
当今，丹麦油（Danish oils）一类氧化性油在木器涂料中已极少使用，欧洲有转向使用"天然"油漆的趋势，且用量也稍有增加。虽然这类涂层的各项性能有限，但却具有较理想的涂膜外观，且容易保养和修补。

酸催化体系
酸催化涂料可配制成单组分或双组分体系，双分组体系需在使用之前添加催化剂，适用期在一天以内，其操作性能较好。
对木器涂料来说，酸催化体系具有许多理想的特性。双组分交联体系的涂料具有固体含量高、适用期长、固化或干燥迅速等特点，且固化后的涂膜具有优异的物理机械性能和耐化学品性能，可制成有极好光稳定性的内用涂料。
需要注意的是酸固化涂料体系存在甲醛排放的问题，甚至固化后的涂膜在使用期间仍会继续排放出甲醛。尽管技术人员在配方设计时已尽可能降低了甲醛的排放，但可能仍有甲醛存在，因此应注意这类问题。
在此类涂料配方中添加某种其它物质可改善和提高涂膜的性能。如加入硝基纤维素可加快涂膜的干燥速度，加入乙烯树脂可增强涂膜的耐化学品性，加入丙烯酸或CAB（乙酸醋丁纤维素）可提高涂膜的光稳定性等。

聚氨酯涂料
用聚氨酯树脂可制备出高质量的涂层，常用于对涂膜性能要求较高的场合。涂膜交联固化期间形成的化学键具有优异的耐化学品性能，固化后的涂膜通常显现出优异的物理机械性能，如柔韧性、弹性和耐久性。聚氨酯的打磨性和抛光性优异，配制成聚氨酯涂料可获得清晰度和鲜映性（DOI）极佳的高光泽涂膜，具有非常好的装饰性。采用光稳定性极好的聚氨酯树脂（如丙烯酸氨基甲酸酯）可配制成涂膜性能优异并具有不褪色特性的涂料。
双组分氨基甲酸酯体系由羟基组分和异氰酸酯组分组成，异氰酸酯具有毒性已是公认的。虽然异氰酸酯组分基本由树脂构成，但总会有少量游离的异氰酸酯单体存在，而游离单体会对人类健康造成危害，因此也是聚氨酯涂料发展中急需解决的问题。氨基甲酸酯产品不含甲醛，固化之后不存在化学品排放或因接触而造成健康危害的问题。

环氧体系
环氧树脂可与丙烯酸、聚酯或胺发生反应形成双组分环氧体系，可制成耐化学品性能优异、厚膜性和附着力极佳的涂膜。
胺固化环氧胺固化的双组分环氧树脂涂料用于涂装木质基材时，涂膜固化速度很慢，若调整配方加快固化速度，可能导致涂膜褪色严重。
聚酯固化环氧用聚酯作为环氧树脂的固化剂制备木器涂料时，固化反应速度也很慢，需要较长的干燥时间或较高的温度。
丙烯酸树脂固化环氧用丙烯酸树脂作环氧树脂的固化剂可获得快干（或有适宜固化时间）的涂膜，亦可制成固体分高、涂膜性能好及光稳定性极佳的涂料。特别值得一提的是，要获得适宜的涂膜固化时间，则需要提高丙烯酸与环氧的比值，从而会损失部分的涂膜耐化学品性能。

聚酯涂料
聚酯涂料是由过氧化物催化的多组分涂料，这种反应进行得较慢，因此加入促进剂（如常用的钴）可增加反应速度。聚酯涂料可得到具有极好耐久性的、高光泽的厚膜涂层，特别是这种涂料中含有苯乙烯（作为溶解树脂用的溶剂），而苯乙烯能够参与固化反应，因此涂料的固体分非常高。
聚酯底漆特别适于MDF（中密度板）的涂装，可以替代其它底漆的多道涂层。聚酯面涂层具有厚膜性、优异的透光性和好的鲜映性（DOI），涂膜固化后可进行打磨、抛光，以除去表面污物或瑕疵。
与聚酯涂料发展密切相关的是配套施工设备，由于混合后的聚酯涂料适用期一般只有5~10min，因此若采用普通的喷涂设备则无法施工。
聚酯涂料的施工可以采用双线路进料技术喷涂，或采用外部混合型喷枪喷涂。施工时，漆料的各组分在喷枪中混合后喷出，或混合后立即进入喷枪喷涂，这样便可解决漆料适用期短的局限性问题。其次，漆料中促进剂和催化剂的混合物是有爆炸性的，因此还需要训练有素的专业施工人员。

UV固化涂料
紫外线固化涂料是单组分涂料，当涂料暴露于紫外光条件下时即快速反应固化。采用反应性稀释剂（它可作为溶解树脂的溶剂，又可参与固化反应）能够配制成100%反应性的UV固化涂料，涂料粘度的调节是通过改变树脂配比或涂料配方实现的，而不是简单地加入溶剂或增加溶剂的用量。固化反应进行得非常快，通常只需数10秒钟即可得到坚韧且物化性能好的涂膜。
可用作制备UV固化涂料的树脂品种繁多、性能各异，因此可制成多种具有不同涂膜性能的UV固化涂料。配制UV固化涂料可采用非挥发性溶剂，但若涂料的固体分过高，有时则达不到美学要求，这类现象尤其出现在低光泽面漆或涂装粗纹木材时。在这种情况下，可用有机溶剂或水来降低涂料的固体分，通过控制消光剂的定向作用来提高低光泽涂料的涂膜外观。
UV固化的木器涂料在市场中已有稳步增长，原料充足、配方技术成熟等因素为此类涂料的发展奠定了良好基础。目前，符合市场需求的UV固化涂料产品已有了确定的应用领域。
所有类型的UV固化产品均有多种施工方式，对于100%固体分的UV固化涂料来说，滚涂、帘式淋涂和真空镀膜涂装都是极好的选择，但在某些场合，喷涂施工可能会带来一些困难。
通常，含有颜料的UV固化涂料施工比较困难。在固化过程中，涂料中的颜料会与固化剂争夺UV光，因此会降低或阻止涂料的固化。白色颜料对固化过程产生的不利影响最大，因为它吸收的UV光最多，其次是黑色涂料。这类着色涂料有时非常适于具有二次固化机理的双固化体系，对层叠材料或包装材料来说，二次固化机理使整体固化，而UV光则用于固化涂膜。
水性涂料
在北美木器涂料工业中，水性涂料的重要性日益提高，因其完全适应日益严格的环保法规。在美国，由于VOC法规的刺激，水性涂料技术在这一领域获得综合性增长，同时推动了涂料用原材料生产商提供更新型和更具功能性的原材料。
各种不同木质的底材可施涂相应的水性涂料，根据被涂产品的需要可采用喷涂、滚涂、帘式淋涂、刷涂、浸涂和真空镀膜涂装等进行施工。水性涂料在仪表板、抽屉侧平面、橱柜内壁板以及模型制品等的涂装应用已有许多年，涂膜性能和施工性能都有所改进，因此对家具和橱柜的工业化涂装来说，水性涂料体系的应用是可行的。然而，水性木器涂料施工效果的好坏，还与基材的涂装前处理有关，木质基材的前处理多采用溶剂型处理剂，因此要注意避免涂膜咬起的现象。
水性涂料既可以制成单组分体系亦可制成双组分体系，单组分可以是聚结形成涂膜的乳液或分散体，也可以是由于配方中的反应基团进入树脂主链而自交联形成涂膜的涂料。这类自交联体系可明显地改善涂膜的耐化学品性能，同时单组分水性涂料维护尤其容易。
双组分水性涂料体系可用聚氨酯作固化剂或用催化剂交联成膜，这类涂料的性能可与许多标准的溶剂型涂料媲美。