装修木器漆漆膜发白病态的剖析

引言
      溶剂型涂料也叫油性涂料,俗称油漆。溶剂型聚酯聚氨酯木器漆(以下简称木器漆)已广泛在装修中应用在家具面板的装饰和保护上。在多年前流行的红榉和白榉等浅色面板上,不耐黄变的木器漆使面板泛黄影响美观。近年来黑胡桃等深色面板由于能掩盖变黄漆膜的优势逐渐成为市场消费主流。笔者在法定的第三方检测机构从事涂料产品的质量检验活动,多次接到业主对木器漆漆膜发白问题的咨询,投诉包括某些知名品牌在内的油漆。在此笔者愿抛砖引玉,结合案例对此问题进行剖析。

1 案例剖析
案例 1:
某业主向我所反映其装修用的黑胡桃面板涂装后发现漆膜发白现象,要求质量鉴定。笔者应邀到现场仔细观察了发白漆膜的面板,在征得业主同意下从一块可拆卸的橱门面板小心刮下一片涂膜,发现发白的涂膜竟厚达1mm(一般不超过0.5mm)。业主告知笔者底漆使用量3 倍于面漆。笔者发现固定的立面面板基本上没发现异常,出问题的都是桌子等固定平面面板和可拆卸的面板。笔者的判断是:油漆师傅可能为赶工或图省事将大量底漆直接倾倒在面板(可拆卸的面板一般也采用平面作业)上刷涂导致漆膜太厚。此例木器漆出现病态的主要原因是施工不当。
剖析:
清漆漆膜发白现象跟折射率(图1)是密切相关的。折射率是光从空气射入介质发生折射时,入射角i1 与折射角i2 的正弦之比。遮盖力是同个体系中不同介质间的折射率差异造成的光学现象。如果因折射率不同引起的多次折射伴随散射(图2)造成光强损失,光不能透过该物体时,该物体就表现为不透明体。在木器漆特别是底漆的配方中一般加入滑石粉来增强填充性和刷涂性并降低原料成本,加入硬脂酸锌起到防沉作用并提高油漆的打磨性。粉料的折射率和树脂的折射率差值数值越大,粉料表现出的遮盖力就越强,漆膜的透明度就越差。这就是滑石粉和硬脂酸锌等固体粉料填充在油漆树脂之中造成漆料透明度下降的原因。底漆涂刷时如果漆膜太厚会造成漆膜含粉料太多而使透明度降低,造成在对比强烈的黑胡桃等深色面板上发白。固定的立面面板由于无法一次喷涂或刷涂过厚,否则会造成明显的流挂,所以在本例中就没有产生发白。按照惯例,面板涂漆一般是两道底漆两道面漆,底漆和面漆用量基本相当。本例中底漆用量明显偏大,由于底漆中含有的粉料比面漆多,更容易出现发白现象。
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案例2:
某业主反映在黑胡桃面板刷涂某品牌木器底漆后发现严重的漆膜发白现象。经检验,该木器漆的质量符合相关标准的要求,漆膜厚度也在正常范围。笔者尝试将该高固底漆和同品牌的专门针对深色面板应用的特清底漆在同样的施工条件下喷涂在同种材质的黑胡桃面板上,漆膜干燥两天后发现前者出现发白现象而后者正常,而在同种材质的白榉浅色面板上均未发现发白现象。
此案例的责任主要不在木器漆质量本身,而是木器漆型号选用的不恰当。目前已有不少品牌涂料公司相继推出深色面板专用木器漆。建议油漆生产企业在高固底漆等不适合使用在深色面板的木器漆包装上对消费者作出提醒。
剖析:
家装中我们一般选用的是光泽柔和不刺眼的哑光或半哑光漆,这些油漆中含有用于降低光泽的消光粉。消光粉主要成分是具有良好光学性能的合成二氧化硅,其折射率与油漆用树脂的相近(约1.47)。当消光粉均匀分散于油漆湿膜时,入射光在漆膜上镜面反射(图3),漆膜表现为高光泽。随着溶剂挥发漆膜开始变薄达到表干,多数消光粉粒子露出涂膜,形成凹凸不平的粗糙表面,这时入射光形成漫反射(图4),漆膜表面则随配方中加入消光粉的多少呈现哑光或半哑光效果。
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笔者向该木器漆厂的工程师借阅了其高固底漆和特清底漆的配方,发现两种配方中硬脂酸锌含量均为2.5%,其他原料配方也大致相同。所不同的是高固底漆配方中填料滑石粉量多(13%),消光粉量少(2%);而特清底漆配方消光粉量多(6%),填料滑石粉量少(8%)。涂料级滑石粉(1200 元/吨)和硬脂酸锌(12500 元/吨)兼具有一定的消光功能,当然作用远不如消光粉(18000-30000 元/吨)。成本高的特清底漆由于消光粉用量大不易出现发白现象。成本低的高固底漆中滑石粉等填料用量大,在浅色面板即使发白也不易察觉,但在对比强烈的深色面板上就暴露了。

案例3:
某业主反映其黑胡桃面板在喷涂木器漆后三个星期,慢慢出现发白现象并且越来越严重。笔者了解到业主的面板在采购后的运输过程中曾被细细的春雨淋湿的情况后,判断这就是造成漆膜发白的原因。此案例责任不在木器漆质量本身,而是油漆师傅刷漆前未将面板彻底风干。
剖析:
该面板被细雨淋湿后在没有干透情况下就被上漆,水分由于漆膜的阻挡无法逸出漆膜。漆膜实干大约需要一星期,而水分约在三星期后挥发积累到一定数量,水分折射率(1.33)和漆膜折射率(约1.47)上的差异造成了漆膜发白。另外,喷漆那几天下着连绵的春雨,这可能也是造成漆膜发白的原因。油漆中稀释剂的在高温下的快速挥发造成的吸热可能会使空气中的水汽冷凝进入油漆而使漆膜变白。如果施工时温度和湿度很高,就可能出现漆膜发白现象。秋高气爽的十月份是木器漆施工的最好时间。为预防漆膜白化,如不得已在高温高湿条件下施工,可在稀释剂中加入3%-5%的化白水,预防发白现象出现。化白水学名为乙二醇单丁醚,沸点高达191.5℃,与木器漆稀释剂混溶良好,少量的加入不影响稀释剂溶解力且能和其他溶剂形成共沸,能有效降低稀释剂的蒸汽压而使挥发速度降低。应注意化白水最多添加量为15%,否则会因改变稀释剂溶解力及由慢干引起的反应基团交联密度下降而造成的漆膜硬度不足。

案例4:
还是漆膜发白,但这回笔者找不出油漆质量以外的其他原因了。这款新配方清漆,近期由于同样的原因已遭到几次投诉。按照企业标准检验,肇事的底漆和面漆尽管数据勉强,但全部合格。油漆厂对这款出事的木器漆不放心,主动将其撤架。得知我对该问题比较感兴趣,油漆厂的工程师唐工主动邀请我一起找原因。我们仔细观察了用户提供的有发白漆膜的木器漆面板,发现发白部位分布很不规整。综合分析之后,我们怀疑问题可能出在粉料上。我通过检测确认粉料的吸油量和细度、筛余物、105℃挥发份等重要指标没问题,于是将目光移到润湿分散剂上。
我们查阅到原配方中润湿分散剂用量是0.15%,唐工加大其配方量将其调整到0.6%,然后打小样喷板。新配方的漆膜未出现发白现象。唐工经过几次调整,最后将润湿分散剂用量确定在0.4%,漆膜发白问题就这样解决了。此案例责任是木器漆质量问题。
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剖析:
固体表面的气体被液体取代的现象叫做润湿(图5)。油漆中用到的粉料是不溶于漆料的,却可以被其润湿并均匀分散其中。粉料在漆料的分散过程一般可分为润湿、解聚集和稳定化三个阶段。润湿和解聚集主要通过分散设备来完成,是创造稳定化的前提,但不足以得到稳定的分散体系。当剪切力消除后,又可能重新凝聚,因此必须加入润湿分散剂以稳定分散的粉料粒子。粉料的分散稳定性不足可通过增加润湿分散剂来改善。润湿分散剂吸附于粉料表面,促进液体/固体界面的相互作用,并使空气/固体界面被液体/固体界面代替(图6)。润湿分散剂用量不足可能造成油漆中局部的粉料浓度超过临界颜料体积浓度(CPVC),出现粉料不被漆料润湿而被空气包围的情况。空气折射率(1.00)和粉料折射率(滑石粉折射率为1.59)的差别远大于树脂折射率(1.45)和粉料折射率的差别造成了漆膜发白现象。粉料在漆料中不均匀的堆积是漆膜发白部位分布大小不均的原因。

2 处理措施
案例 1、案例2 和案例4 中由于粉料遮盖力造成的漆膜发白病态目前没有特效的补救办法。由于问题多发生在底漆层,打磨难度高,一般的处理方法是将面板上的漆膜用脱漆剂软化处理后铲除干净然后重新打磨后喷漆。对于案例3 中水分引起的发白现象,笔者在此介绍使用一种药水对发白漆膜进行补救。该药水不易挥发但对水分有很强的吸收作用,能渗透入漆膜之下将浅表的微量水分溶解带出。笔者曾帮助案例3 中的业主在发白漆膜表面薄喷一层该药水,大部分白雾在几分钟后褪去了。笔者小心地用纱布将漆膜表面液体擦去。几天后白雾又露出来,但程度比处理前有所改善。笔者再次在漆膜上喷涂该药水,特别注意控制药水用量,防止过量的药水对漆膜造成的腐蚀。重复几次后,白雾就不再重现。笔者多次在同种原因引起发白的面板上试验过该药水的功效,除非发白特别严重的,修复效果基本上不错。

3 结语
涂装工程是现代家居装修的“面子工程”。行话说:“三分涂料,七分做工”。消费者买到的涂料只是半成品,其涂装效果和施工水平密不可分。在涂装过程中出现问题,油漆师傅往往推脱责任说油漆质量不过关,油漆厂商会坚持认为是施工问题。究竟是油漆质量问题还是施工问题长期以来一直是困扰业主、油漆师傅和油漆厂商的难题。考虑到油漆质量的复杂性,对业主来说,要尽量购买大品牌的油漆,选择有经验的施工队或信誉好的装修公司。涂装工程结束后,业主最好先观察几个月,不要急于将工程尾款节清。对油漆师傅来说,要多了解些涂料施工常识,搞清楚每种油漆的特点,多摸索施工条件和方法,发现问题要及时总结经验,不能利用业主普遍外行玩弄花招。大品牌油漆市场份额高,经受过更多的质量考验。一般来说,其配方更加合理,对施工者、施工环境、涂装方式的兼容性较强,出现质量事故的概率相对低。但在漆膜发白这个难题上,还是有不少大品牌栽过跟头。不断细化产品系列,优化配方和生产工艺,提高涂料的“适应性”和“纠错能力”,是摆在每个涂料专家面前的课题。涂料工艺综合了物理、化学等多学科知识,随着涂料在国民经济生活中发挥出更大的作用,有更多现象和问题等待大家进一步深入研究探讨。

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