水性木器涂料在木质餐椅流水线涂装中的应用
0 前 言
木材具有重量轻、强度大、易加工、导热性低、电绝缘性能好、共振性优良等优点。而且由于木材天然的纹理和质感具有浑然天成的美感，木质品一直深受人们的喜爱，特别是在家具行业中，木质家具要占 90% 以上。家居市场上，经济实惠的木质餐椅一直是消费者青睐的木质家具之一。不管是自家餐厅、客厅还是各种档次的餐馆、旅店，到处都可以看到简约大方的木质餐椅。木质餐椅在家具销量上占有的比重也相当大。所以随着木质餐椅生产企业的蓬勃发展，研制出适合于木质餐椅涂装用涂料和着色剂等产品，在家具市场中就显得至关重要。
1 木质餐椅常用涂料类型
常用的溶剂型木器涂料有聚氨酯（ PU ）涂料、硝基（ NC ）涂料、醇酸涂料、不饱和聚酯（ PE ）涂料、紫外光固化（ UV ）涂料、酸固化（ AC ）涂料等。目前具有中等规模的餐椅生产企业大都采用流水线生产，特点是生产效率高，产品质量稳定，在家具厂接到订单后交货时间间隔短。这样就决定了木质餐椅用涂料需要具有以下特点：使用简单、干燥快、气味消失快等。 PU 涂料、 PE 涂料都属反应固化型体系，使用过程中存在使用时限问题； UV 涂料也是多组分体系，需要特殊紫外光源照射才能反应成膜，而且造型复杂的木制品不适合使用； AC 涂料干燥慢、涂膜性能不理想；醇酸涂料则干燥慢等。以上类型的涂料都不太适合作为木质餐椅的涂装来用。就笔者所了解，目前木质餐椅最常用的主要是 NC 涂料，其属于单组分物理干燥成膜型涂料，调漆方便、无使用时间限制、干燥快、无游离 TDI 剧毒物质，而且具有很好的耐日常化学品性能。但是随着国家对环境保护的重视以及客户要求的提高，家具厂对涂料的环保性要求也越来越高。 NC 涂料因为使用过程中产生大量的 VOC （挥发性有机化合物），给环境造成极大的污染，而且还造成能源的大量消耗、浪费，极易燃烧、爆炸，水性木器涂料的应用得到了迅速的发展。水性木器涂料相对于溶剂型涂料，具有以下优点：所用分散体主要是水，极大程度上消除了施工时发生火灾的危险性；仅含少量或者是不含低毒性的醇醚类有机溶剂，改善了工厂的施工环境，降低了施工过程中对大气的污染；多为单组分类型，施工方式简单；在含水的湿表面或者是潮湿的环境可以直接涂覆施工，对素材表面的适用性好，涂层附着力强；涂装工具可以直接用水清洗，大大减少了清洗溶剂的消耗，起到了节能降耗的作用 。
2 木质餐椅流水线介绍
2.1 流水线构成
目前木质餐椅生产厂家的日产量比较大，一般中等规模的餐椅生产厂家日产 1 000 把以上，这样就要求生产厂家具有极高的生产效率。所以木质餐椅生产厂家大多采用流水线涂装作业。餐椅流水线主要由进料台、自动输送系统（地面或悬挂）、中央供漆系统、水帘式喷漆室、除尘打磨台、加热系统和烘干系统构成。中央供漆系统（图 1 ）是从中央供漆室向工场内的多个作业点集中循环输送涂料，该供漆、输送及喷涂设备，技术先进、经济实用，使得涂装质量和工艺水平有了很大的提高 。集中供漆的高压无气喷涂具有生产效率高，与普通空气喷涂相比，生产效率可提高几倍；对环境污染小，与普通空气喷涂相比，漆雾减少了 70% 以上，大大减少了对环境的污染，改善了操作人员的工作条件，降低了劳动强度；可以施工较大黏度的高固体分涂料，一次成膜厚，减
少喷涂次数；不使用压缩空气，降低了水分、油污、灰尘等杂质污染而引起的涂膜缺陷的几率，涂膜外观平整，丰满度好，涂层结构致密，附着力强，可以提高涂膜的使用寿命 。采用加热烘干系统进行强制干燥，避开了水性木器涂料水分挥发慢、干燥时间长的缺陷，可以最大程度地加快工厂的生产进程，其生产效率与溶剂型 NC 涂料基本相同。
2.2 涂装工艺流程
餐椅涂装常用木材为榉木、柞木、水曲柳、枫木等实木，涂装效果以开放式和半开放式为主。又可以分清漆和实色漆，清漆可以做本色（不做任何颜色效果）涂装效果，也可以做透明色涂装效果，透明色效果一般采用底着色工艺上色；实色一般黑色和白色偏多。工艺一般都采用两底一面或两底两面，每遍喷涂 1 ～ 2 枪，每遍涂膜喷涂后先在常温下干燥 10 min 左右，涂膜表干后进入烘烤系统进行强制烘干（一般温度控制在 30 ～40 ℃） 1 h 左右，出来冷却 10 min 后打磨除尘，然后进入下一道工序。经过涂装后的木质餐椅涂膜手感光滑细腻，清漆透明度好、木纹清晰、色彩自然，实色漆遮盖力强，不掉色，色彩或温或鲜艳。图 2 为大多数餐椅生产厂家采用的流水盘线以及典型涂装工艺流程。
2.3 分工明确、效率更高
整个涂装工艺流程在线上从白坯状态到涂装完毕成品，时间短时只需要 3 h ，涂膜要求更丰满一些，时间长一些，也可以在 6 h 内完成成品码垛，生产效率得到了极大的提高。而且在涂装流水线上，每个工位的工作是固定的，打磨的只管打磨，喷底漆的只负责底漆施工，面漆的只负责面漆施工，工人工作更加程序化，也对自己负责的工序更加熟悉和熟练，最大程度上提高了工作效率。
3 木质餐椅用涂料的技术要求
从实际应用上来看，餐椅主要是在室内供人吃饭、休闲时倚靠和乘坐的器具。在搬动或挪动位置过程中会出现磕碰，以及使用时会出现咖啡或茶洒在上面的问题，所以木质餐椅用涂料必须要有好的附着力，优异的耐茶、耐咖啡、耐红酒以及耐可乐沾污性能，良好的抗粘连性能。 EN 12720-1997 《家具 . 冷液表面抗性的评估》、 EN 12721-1997 《家具 . 湿热表面抗性的评估》以及 EN 12722-1997 《家具 . 干热表面抗性的评估》等欧盟标准为木质餐椅用涂料的性能检测提供了很好的参考。以及目前被大多数厂家采用的IKEA 的 IOS-MAT-0066 《表面涂层和贴面的总体要求》第四版译文。随着水性木器涂料的持续发展，国家也出台了水性木器涂料的各项性能个检测标准。主要是 2009 年颁布的国家标准 GB/T 23999-2009 《室内装饰装修用水性木器涂料》，以及 2005 年颁布的环境保护行业标准 HJ/T 201-2005 《环境标志产品技术要求 水性涂料》。所以木质餐椅用水性木器涂料所含化学品含量必须满足以上标准，尤其是甲醛含量和重金属含量必须达到国家强制性标准，甚至是满足客户更严格的限量标准。表面抗性上，耐水性、耐酒精、耐汗渍、耐油脂以及耐咖啡、茶及醋需要根据 EN 12720-1997 检测达到 4 级标准；耐干热性根据 EN 12722-1997 检测达到 4 级标准；耐湿热性根据 EN 12721-1997检测达到 4 级标准；必须保证温度达到 70 ℃ 的标准运输条件时不出现涂层粘连问题。
4 配方设计
4 配方设计
基于流水线涂装的水性木器涂料配方，需从干燥速度、抗流挂性能、抗咬木筋效果以及抗粘连效果上考虑设计。
4.1 主体树脂的选择
现在常见的水性木器涂料树脂有以下几类：水性醇酸树脂、水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体、水性丙烯酸改性聚氨酯乳液、水性环氧树脂以及水性光固化树脂 。水性醇酸树脂干燥慢、涂膜硬度差；水性环氧树脂是多组分体系，水性光固化木器涂料则需要特定的设备，使用不方便。最适合作为木质餐椅涂料的水性树脂体系为水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体以及水性丙烯酸改性聚氨酯树脂，这几类树脂都是单组分，使用时只需要根据工厂要求调整好黏度，可以一直使用，不存在使用时限和设备限制问题。为了达到快干和好的抗粘连效果，选择树脂时，如果是丙烯酸乳液或者是丙烯酸改性聚氨酯类型的，可以选择 Tg 相对高一点的产品，也可以选择核 – 壳结构的，干燥速度快，又具有优秀的硬度和柔韧性。最合适的树脂是水性聚氨酯分散体，该类树脂具有优异的耐磨性，并且抗粘连性能极佳，几乎不需要后添加成膜助剂，干燥速度快，而且树脂粒径小，看起来更加透明，而且施工后涂膜透明度也很好，能更好地显现原木纹理。
4.2 成膜助剂选择
为了达到快干的效果，在选择成膜助剂时，我们可以选择一些挥发速度相对较快的产品，例如 DPM 、 PnB 、 BDG 等。当然，为了控制涂膜的开放时间，也可以搭配沸点高一点的产品，例如 DPnB 、 TPnB 以及十二酯醇等，但要控制添加量以及测试与树脂的相容性。木质餐椅涂料多数都需要强制烘烤干燥，所以成膜助剂的添加量不需要太大。
4.3 抗粘连助剂选择
单靠树脂的性能，可能还不能达到理想的抗粘连效果，所以，需要在配方设计时添加抗粘连助剂，主要有各种类型的蜡产品以及有机硅助剂。
4.4 其他原材料的选择
消泡剂、流平剂、润湿分散剂、 pH 调节剂、增稠剂、杀菌剂以及消光助剂可以在选好树脂后，根据树脂的特性进行测试筛选；透明底漆里可以添加 3%..5% 的水性硬脂酸锌浆提高打磨性能；白底漆里除了钛白粉外，可以添加部分高岭土、碳酸钙或者是滑石粉等填料来提高填充性。
4.5 着色剂的配方设计
为了提高效率，木质餐椅在生产时着色多数采用底着色工艺，并且在施工头度底时干燥间隔只有十多分钟，而且要求着色均匀、拉木纹效果强。所以木质餐椅用着色剂需要具有较强的渗透性以及好的防浮色性能。我们可以选用氧化铁系的水性颜料浆，色牢度好还具有较好的透明性和层次感；如果需要更好的透明度，可以选用水性金属络合染料。着色剂基料主要以水为主，为了防止浮色以及影响附着力，需要添加 10% 左右的水性树脂来包裹颜料或染料粒子，水性树脂选择粒径小、渗透效果好的，并添加适量的基材润湿剂来降低产品的表面张力，改善着色剂的铺展效果，保证修色均匀。
4.6 性能检测
4.6 性能检测
配方设计好后，根据 GB/T 23999-2009 《室内装饰装修用水性木器涂料》检测以下性能：附着力、耐水性、耐碱性、耐醇性、耐干热性、耐冻融稳定性以及耐污染性（包括醋、绿茶）；根据 EN12720-1997 《家具 . 冷液表面抗性的评估》测试耐咖啡污染性能；抗粘连性极限测试方法如下：在 20 cm × 20 cm 的榉木板上喷涂两底两面，每遍喷涂两枪、30 ℃ 强制干燥 1 h ，最后一遍面漆干燥后干燥 1.5 h ，分别面对面、背对面用 20 kg的砝码压在上面， 24 h 后取下砝码观察涂膜粘连情况。
5 结 语
通过合理配方设计的水性木器涂料通过流水线涂装，生产出木质餐椅，经过测试，可以通过瑞典 IKEA 的严格检测。所以，水性木器涂料目前已经在中国大多数的宜家代工厂代替传统溶剂型 NC 漆来生产木制餐椅。因为水性木器涂料生产的木质餐椅除了在各项机械性能上达到了溶剂型 NC 漆的效果，还具有更加环保这一卖点，在市场上具有强大的市场竞争力。随着涂装领域的不断扩大，待涂装物件种类的增多，各涂装物件对涂装的效果及涂膜的性能要求也各不相同，促使涂料行业对涂料的种类划分也越来越细。在水性木器涂料的发展过程中，针对其特点，选择一个合适的涂装领域，再选择一种最优的涂装方式，就能扬长避短，使水性木器涂料在市场突围过程中找到一个好的突破口，从而加快水性木器涂料的工业化进程与技术发展。水性木器涂料在木质餐椅流水线涂装中的成功应用，对水性木器涂料应用领域的扩大和推广具有重要的意义。