admin
木器用水性涂料涂布量对漆膜耐磨性的影响
路则光, 申利明, 黄河浪, 陈秀兰, 吴新凤, 薛丽丹 (南京林业大学木材工业学院, 南京210037)
0 引 言
我国是家具生产大国, 每年消耗大量的木器涂料, 并且使用量在逐年增多。目前大量使用的溶剂型木器涂料, 如使用量最大的聚氨酯( PU )木器涂料, 含有大量具有毒性的有机溶剂, 挥发性有机化合物( VOC ) 排放量较高, 严重危害生态环境。同时, 我国又是家具出口大国, 每年向欧美国家出口大量家具, 而这些国家有严格的法规, 如德国的TA – Lu ft、欧洲共同体的CEPE 推荐标准和美国的VOC 法规[1] , 要求对家具的有害物质含量进行严格控制。这是对我国家具制造业的严峻挑战。对家具涂饰所造成的环境污染问题, 已引起全社会的关注, 是急需治理的问题。研制并使用低VOC的水性木器涂料是一种发展趋势, 是从根本上解决家具涂饰对环境污染问题的一个可行性措施。水性木器涂料以水代替有机溶剂作为分散介质, 大大减少了涂料中有机溶剂的挥发对大气和人体的危害, 也减少了施工过程中的火灾危险。目前水性木器涂料在欧美等国家已成为市场畅销产品, 在我国正悄然兴起, 开始有少量品种上市。水性木器涂料已在家庭装修及普通家具上获得了成功应用, 并在扩大市场份额[2] 。
水性聚氨酯分散体木器涂料应用的重要领域, 具有较好的应用前景, 已成为涂料和涂装业关注的研究课题。水性木器涂料的发展离不开涂装行业的共同研究和推广。漆膜质量对高档家具的表面质量至关重要, 将在很大程度上决定着家具的市场竞争能力。我国虽有聚氨酯水分散体的树脂研究报告[ 3- 10] , 但涉及木器家具工业化涂饰工艺应用领域的研究少有报道。所以, 系统研究水性聚氨酯木器涂料的涂饰工艺具有重要的应用价值。本文研究了木器用水性涂料涂布量对漆膜耐磨性的影响。
1 材料与方法
1. 1 材料
( 1)基材: 幅面尺寸为300 mm 400 mm 硬枫薄木贴面板27块, 薄木厚度为0. 6 mm, 基板为18 mm 杨木多层板, 含水率9.75% ~ 10.36%;
( 2)水性涂料: 水性苯丙封闭底漆, 水性丙烯酸底漆, 丙烯酸改性PA面漆。
( 3)砂纸: 型号为320# 、400#、600#、800# 砂纸。
1. 2. 仪器和设备
( 1)手提半自动砂磨机;
( 2)涂饰用设备: 喷枪、空气压缩泵、感量为0. 01 g 的电子天平、恒温恒湿房;
( 3)测量耐磨性的仪器: Taber Industries 5150 漆膜磨耗仪, 砂轮修整器, 橡胶砂轮( JM – 120)厚10 mm、直径50 mm,吸尘器, 天平(感量为0. 001 g ) [ 11] 。
1. 3. 方法
1.3.1. 工艺
顺木纹方向砂磨硬枫薄木贴面家具板件后, 按规定的涂布量喷涂两遍水性封闭底漆华润护底宝JW S10、两遍底漆JWD11和两遍面漆JW 1005( 单组分乳液型聚氨酯分散体)。在温度为25 ºc 、相对湿度为77%的恒温恒湿房里放置7 d后进行漆膜耐磨性性能测试。
1.3.2. 性能测试
根据GB /T 4893. 8 1985, 测试漆膜耐磨性[ 11] 。
2. 结果与分析
耐磨性是指漆膜表面抵抗磨损的程度[ 12] 。涂布量不同,采用相同工艺涂饰的木器家具板件的漆膜的耐磨性不同。以100 r、400 r和500 r漆膜失质量来比较各方案的耐磨性优劣。漆膜失质量越小, 表示耐磨性越好。漆膜的耐磨性如表1 所示。
2. 1. 极差分析
为了确定涂布量和耐磨性(漆膜失质量)之间的关系, 对表1的结果进行极差分析[ 13] , 见表2。
表2 极差分析表
对于100 r漆膜失质量, 封闭底漆极差最大, 是最主要的影响因素; 面漆极差次之, 是次要影响因素; 底漆极差最小, 是影响最小的因素。最优方案为A1 B2 C1, 最佳涂布量为: 封闭底漆取120 g /m2, 底漆取200 g /m2, 面漆取200 g /m2, 如图1所示。
对于400 r漆膜失质量, 封闭底漆极差最大, 是最主要的影响因素; 底漆极差次之, 是次要影响因素; 面漆极差最小, 是影响最小的因素。最优方案为A1 B2 C2, 最佳涂布量为: 封闭底漆取120 g /m2, 底漆取200 g /m2, 面漆取240 g /m2, 如图2所示。
对于500 r漆膜失质量, 封闭底漆极差最大, 是最主要的影响因素; 底漆极差次之, 是次要影响因素; 面漆极差最小, 是影响最小的因素。最优方案为A1 B2 C2, 最佳涂布量为: 封闭底漆取120 g /m2, 底漆取200 g /m2, 面漆取240 g /m2, 如图3所示。
分析表明, 在短时间使用过程中或漆膜到受轻微磨损时,耐磨性取决于封闭底漆和面漆, 这是因为面漆的硬度和封闭底漆的附着力对耐磨性有重要影响。在长时间使用过程中或漆膜受到较严重磨损时, 耐磨性取决于封闭底漆和底漆, 这是因为封闭底漆和底漆的硬度及附着力对耐磨性有重要影响。所以说, 耐磨性是漆膜质量的一个综合性指标。
2. 2. 方差分析
为了确定涂布量对耐磨性( 漆膜失质量) 是否有显著影响, 对表1的结果进行方差分析[ 13] , 见表3。
对于100 r、400 r和500 r 漆膜失质量, 最主要的影响因素、次要影响因素、影响最小的因素和最优方案的方差分析结果与极差分析结果一致。但是, 由方差分析的显著性检验认为, 涂布量对耐磨性(漆膜失质量)没有显著影响, 这说明涂布量的优化只能在一定程度上改善漆膜的耐磨性, 要想大幅度地提高漆膜的耐磨性应从涂料本身的性能考虑。
2. 3. 最佳工艺
根据极差分析和方差分析, 为了获得较好的漆膜耐磨性,最佳方案为第2方案, 合理的涂布量为: 封闭底漆取120 g /m2,每遍涂布量为60 g /m2; 底漆取200 g /m2, 每遍涂布量为100 g /m2; 面漆取240 g /m2, 每遍涂布量为120 g /m2。
3. 结. 语
( 1)在短时间使用过程中或漆膜受到轻微磨损时, 耐磨性取决于封闭底漆和面漆, 这是因为面漆的硬度和封闭底漆的附着力对耐磨性有重要影响。在长时间使用过程中或漆膜受到较严重磨损时, 耐磨性取决于封闭底漆和底漆, 这是因为封闭底漆和底漆的硬度及附着力对耐磨性有重要影响。所以说, 耐磨性是漆膜品质的一个综合性指标。
( 2)涂布量的优化只能在一定程度上改善漆膜的耐磨性,要想大幅度地提高漆膜的耐磨性应从涂料本身的性能考虑。
( 3)为了获得较好的漆膜耐磨性, 合理的涂布量为: 封闭底漆每遍涂布量为60 g /m2, 底漆每遍涂布量为100 g /m2, 面漆每遍涂布量为120 g /m2。
