水性木器漆的着色讨论

水性木器漆的着色讨论

张民管，董玉婷，周德祥，李方书(庞贝捷漆油贸易(上海)有限公司，上海201613)

0 引言
木器涂装中色彩的调配是一项比较复杂的工作，特别是在木器的透明涂装中，需要通过对木材进行底着色或面修色来表现木材原有的木纹，增加美感和层次感，使家具增加艺术和文化的附加值[1]。目前，水性木器涂料已由清漆和白色涂装发展到清漆着色涂装。由于水性木器涂料固含量一般都较低等原因，且漆膜薄，能凸现出木纹纹理，涂装效果自然而不失环保，因此比较流行。本文通过实验，总结了水性木器漆着色漆的研发、水性木器漆的着色过程以及在此过程中出现的问题和解决方法。

1 实验部分
1.1 主要原料以及实验用设备
1.1.1 原材料
乳液：格丽斯乳液，巴斯夫乳液，罗门哈斯乳液；着色剂(水性色精)：WA6002、WA3002、WA4002、EA-12、EA-20、EA-11、EA-51(台湾公隆)、Basantol Yellow 215、BasantolOrange 273、Basantol Gelb 099、Basantol Blau 762、BasantolRot 311(BASF)；成膜助剂：酯类混合物(RHODIASOLV DEE)、二丙二醇丁醚(DPNB)、一缩二丙二醇单甲醚(PNP)、十二酯醇(TEXANOL)、丙二醇丁醚(PNB)。
1.1.2 实验用设备
多功能分散机：上海现代环境；刮板细度计：上海现代环境。

1.2 水性乳液的选择
在着色漆中，分别要考虑水性乳液的透明性、底材附着力、施工性和干性。水性乳液透明性的问题是首要考虑的问题，如果水性乳液本身颜色较深，就很难调色，会造成一定的色相差异。应用于水性着色木器漆的乳液大致有三类，分别是格丽斯乳液、底漆用乳液和面漆用乳液。①格丽斯乳液一般选用纳米级乳液，粒径一般在60～100 nm之内，具有高渗透性，与色精或安巴粉有较好的相容性，并且能在较短的时间内对着色颜料进行固定，减少颜料的迁移。②底漆用乳液要具有优异的干燥时间和封闭性能以及与色精有良好的混溶性能。③面漆用乳液一般选用自交联树脂或一级分散体。一级分散体(丙烯酸)具有较宽的相对分子质量分布，能更好地防止颜料或染料的迁移[2]。通过乳液的选择，可以提高着色层的附着力，使其充分渗透到木纤维中，提高与各种着色剂的相容性。能适应施工的要求，提高展色性。针对上述情况，选择了5种乳液，并测试了各乳液对底材附着力等性能的影响。结果列于表1中。
表1 乳液对底材测试漆附着力等性能的影响

从表1中可以看出，A和B乳液的综合性能较好，同时从外观上看，两种乳液的透明度也符合要求。

1.3 成膜助剂的选择
成膜助剂是一种相对分子质量较低的有机物，它的加入可以促进成膜过程中乳胶粒子间的融合，显著降低乳液产品的最低成膜温度。对成膜助剂的选择需注意以下3个方面：(1) 成膜助剂必须是聚合物的良溶剂，从而降低聚合物的玻璃化温度，并具有良好的相容性，不影响漆膜的外观和光泽；(2) 成膜助剂在水中的溶解性要小，从而易被乳胶粒吸附提高其聚结性能，但又不影响乳液的稳定性；(3) 成膜助剂应具有适宜的挥发度，在成膜后的一段时间内可基本挥发掉。在木材着色的涂料中，尽量选择挥发性快的成膜助剂，一般由两种或两种以上进行复配，才能更有效地提高干燥速度，减少染料的迁移，缩短施工时间。通过实验，一般按沸点在140～180 ℃与200～240 ℃的成膜助剂1︰1进行复配，即可达到令人满意的效果。
1.3.1 与着色剂的兼容性
木器涂装有两种：一是基材染色，再以透明涂料修饰；另一种是涂料本身为白、红等指定色，涂于基材上，为不透明涂装。对于高档木器，因有美丽的木纹，常以透明修饰为其主要涂装目的，以显出其天赋的自然美。着色剂就是由透明修饰而出现的。着色是喷涂高档木器的第一道工序，着色剂能使木材的颜色均匀并显出木材的纹理和天然美，用得最多的着色剂是金属络合物的染料。一般水性木器漆中使用两种着色剂分别是纯水性着色剂和水油通用性的着色剂。在选择使用合适的着色剂时主要是考虑其与成膜助剂兼容性的问题。因为水性着色剂一般是以水为介质，借助一定的助剂溶解或分散在水中的溶液或悬浮体。某些溶剂的加入可能破坏助剂的功能，从而影响水性着色剂在溶剂体系中的稳定性。如水性色浆，其稳定性主要依靠电荷的斥力，颜料类型不同，在水性分散介质中吸附情况也不一样，溶剂的极性和溶解力对颜料浆的稳定性有很大影响。因此，选择成膜助剂时，其与着色剂的稳定性不容忽视。成膜助剂与色精的混溶性见表2

注：×-混溶性差；√-混溶性好
由表2也可以看出，一般在水中溶解性能好的成膜助剂其对色精的混溶性也比较好，不会出现混浊或浮油的现象。其中以丙二醇丙醚和丙二醇丁醚的性能最好。

1.3.2 与乳液的兼容性
水性乳液的相容性和稳定性的问题，水性树脂要能较好地溶解或分散在助溶剂中才能在加入着色剂后进行着色，但是很多水性树脂在溶剂中容易出现凝胶、破乳。这是因为水性树脂多为乳液型或水分散体型，为了使之有较好的分散稳定性，就需要加入多种助剂，变成一个较为复杂的体系，体系的相容性易出现问题。从热力学的观点看，它们都是亚稳定体系，在高剪切力、高低温或强电解质作用下易于絮凝。针对上述问题，测试了5种成膜助剂分别与3种乳液的相容性，测试方法是把成膜助剂加入乳液中，然后调节其pH值，随后加入色精，快速搅拌15 min，放置30 min用200目过滤布过滤，观察是否存在颗粒。实验结果见表3。

从表3可以看出，二丙二醇丁醚和丙二醇丁醚以及丙二醇丙醚对乳液的稳定性影响不大，不会出现破乳等现象。
2 施工部分
2.1 着色过程
着色过程如下：底材处理→底材半封闭处理→着色(或底材着色)→底材封闭处理→面漆(或面漆修色)→面漆。
2.1.1 底材处理
实木或贴面板有缺陷的地方需要用水性腻子填平，然后用240目砂纸沿木纹方向研磨平整。
2.1.2 底材半封闭处理
用酸性水性底漆(一般pH为6～7)，调稀后喷涂1个十字。将木板处在开放状态，底漆渗入木纹底部，将木纹封闭约1/5～1/3部位。这样在板材着色时，着色剂不易浸入木材的木质部分，从而避免了发花现象的产生。采用酸性封底的主要目的是防止碱性对木颈进行溶胀，产生表面不平的效果，影响木纹的美观。
2.1.3 着色(或底漆着色)
着色过程一般采用色精着色和安巴粉着色，这两种方法可产生不同的效果，实际应用时可根据自己的需求进行不同的选择。采用金属络合物的水性色精，色彩鲜艳，木纹清晰美观，施工难度较大。采用安巴粉系列，木纹古朴大方，有较强立体感。在着色过程中，两种着色方式也不同。
(1) 水性色精着色。一般将水性色精加入水性底漆中，加入量一般为1%～6％。用毛刷或喷枪进行施工，刷涂一般采用一人刷涂，一人用棉布进行擦涂。擦涂的主要目的是着色均匀，增加立体感。喷涂一般根据客户需求确定喷涂的厚度，建议喷涂在1个十字到2个半十字之间，太薄着色不均匀，太厚干燥时间慢，影响施工。
(2) 安巴粉着色。一般先将安巴粉压制成水性色浆，再配制到专用的水性乳液中。专门用来擦色使用。施工时，一边刷涂一边使用棉布将颜色擦布均匀。可根据需求进行一次或多次擦涂。不能使用喷涂。
2.1.4 底漆封闭处理
底漆施工建议采用喷涂，若刷涂可能将色精带起，影响着色效果。底漆封闭的主要目的是将着色颜料进行固定，减少迁移。参见图1。底漆封闭完成后隔天进行下部施工。

图1 有封底与无封底对比示意图
2.1.5 面漆或面修色
在水性色精着色过程中，面漆一般都需要进行面修色，即在面漆中加入少量的色精，一般不大于2%，对底材着色不均匀部分进行修色。采用喷涂方式，根据颜色深浅，可进行不同厚度的喷涂，达到色彩均匀的目的。在使用安巴粉的着色过程中，面漆不需要修色。
2.1.6 面漆
在修色完成后，进行面漆的施工。一般施工两道面漆即可。但是层与层之间需要打磨平整。着色完成后的板材，需要轻轻地打磨，不可将着色部分打穿。施工面漆时。建议采用800目或1 000目砂纸打磨。

2.2 解决施工中产生的问题
2.2.1 防止颜色迁移的方法
木器着色颜料一般分为无机颜料(安巴粉)与染料。着色剂的迁移与溶解性能相关，如果着色剂在聚合物中溶解度小，而在水、有机溶剂中的溶解度大，就容易产生析出和迁移。所以，无机颜料一般不会产生迁移，而染料就容易产生迁移现象。一种防止迁移的方法如下。首先，需用挥发性快的成膜助剂，减少溶解染料的时间。其次选用耐助溶剂性能好的乳液，比如自干性的丙烯酸或PUD，或者采用丙烯酸一级分散体等。最后着色完成后，上封闭底漆要有足够多的时间，让漆中的助溶剂挥发，减少染料的迁移。
2.3.2 解决着色剂不均匀的问题
一般上色不均匀都是底材处理不当造成的。在上底色时，如果底材没有很好地处理，直接上底色，那么着色剂容易渗透进入木材的缝隙，然后发生扩散的现象，影响木纹的美观和艺术感。为解决这一问题，最好的方法就是在上底色前用砂皮纸轻轻地打磨木板，随后涂一道特殊的底漆，防止着色剂渗透进入木材发生严重的扩散。随后在涂面漆前，要轻轻地打磨，否则会把颜色打穿，造成上色不均匀的现象。

3 结语
水性木器涂料的着色涂装是一种发展趋势，也是一种流行风格。在水性木器漆着色过程中乳液的选择以及成膜助剂与着色剂和乳液的兼容性是不可忽视的考虑因素。特别是要注意成膜助剂的选择，要使之既能与着色剂的兼容性好同时也不能影响乳液的稳定性。通过实验最后采用二丙二醇丁醚与丙二醇丁醚配合使用，能达到预期的效果。另外一个重要环节就是施工，在水性木器漆着色施工中要注意两方面的内容，一是底材的处理，二是施工的工艺。即在底材处理上，最好在上底色前涂一道特殊的底漆，这样就能防止着色剂在木材的缝隙中渗透影响其美观。同时在施工工艺上注意工序，就能防止出现颜色的迁移以及修色不均的问题。