水性木器涂料开放着色涂装工艺探讨

目前,水性木器涂料已由清水和白色全封闭涂装发展到清漆着色涂装。由于水性木器涂料固含一般都较低等原因,比较适合做开放涂装,它漆膜薄,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。但由于水性木器涂料以水为溶剂,表面张力较大,在面修色时着色剂在基材表面很难铺展开来,从而导致修色不匀,不能达到理想的装饰效果。本文通过实验比较,探讨出一条比较合适的修色方法,可以解决水性木器涂料面修色困难的问题。

1 一般开放着色涂装工艺
水性木器涂料开放着色工艺大致与溶剂型着色工艺相同,一般工序为:基材→封闭底→底擦色→特清底→面修色→罩光清面。
在整个过程中,面修色是施工过程中的重点和难点。把握不好,很难做出理想效果。当前,装修市场上推荐的着色剂及其着色工艺在实际应用时是不能满足现场施工的。如某些着色剂使用说明上讲把着色剂加入面漆中修色,这在全封闭涂装时勉强可以,但有时仍有相溶性不好而引起缩孔等漆膜弊端,该方法根本不能满足开放涂装的施工要求。由于水的表面张力较大,无论怎样调整黏度漆液都不能很好地渗透到木纹中去,因此常造成木纹中和基材表面颜色不匀。

2 现场施工中较实用的修色方法
2.1 水直接稀释法
现在用做面修色的水性着色剂多为水油两用色精或透明性很好的颜料(半透明或纳米颜料)。该类着色剂一般都能用水直接稀释,施工过程中,用水将着色剂稀释,采用干喷的修色方法,即把油量调小,气量调大,让修色水很好地雾化,均匀地涂布在基材上。但由于水的表面张力大(72 m N/m),对基材的润湿能力差,干燥速度慢,雾化不好或一次修色太厚都容易使着色剂溶液形成小液滴而不能很好地铺展。因此,施工过程不好控制,对施工人员的要求较高,且仅适合于一般小面积施工。如果采用加入基材润湿剂等表面活性剂来降低水的表面张力,然后再加入着色剂调色的方法,效果也比较明显。如在水中加入0.1% 的H875 可使静态表面张力降到37.0 m N/m,加入0.5% 时可降到30.0 mN/m;加入0.5% 的H-140 则可使之表面张力降到25.0 m N/m[1],比一些常规的有机溶剂还低(有机溶剂的表面张力数值约为25~35m N/m) 。修色时铺展性大大改善,但由于表面活性剂留在了基材的表面, 基材的表面张力被大大降低了,做罩面漆时无法润湿(打磨),重涂困难,从而无法做罩面漆。

2.2 溶剂稀释法
由于水的表面张力较大,施工过程中不好控制,不适合大面积施工或普通装修。因此,在稀释着色剂时,适当选用一些能与水互溶的醇类或醇醚类溶剂,就能解决因面修色时表面张力过大而造成的修色剂不能展开的问题。一元低分子醇类表面张力低(22~25m N/m),挥发速度快(0.35~4.0,乙酸正丁酯=1),如乙醇表面张力23.1 m N/m,相对挥发速率2.6;多元醇醚类溶剂则溶解力较强,挥发速度低(一般在0.004~0.55),如丙二醇甲醚相对挥发速率为 0.07[2]。当然,不是所有的醇类或醇醚类溶剂都能达到这个目的。根据笔者经验, 选择醇类或醇醚类溶剂应注意以下几点:

2.2.1 气味和毒性
水性木器涂料以环保为最大的特点,因此,在整个装饰过程中,不能脱离“环保”这个主旨。选择溶剂时,首先是低毒低气味,然后是与着色剂的相溶性要好,否则也不宜选用。如异丁醇、乙二醇单丁醚等气味较大,都不宜选用。

2.2.2 沸点和溶解性
由于面修色是在特清底上着色,溶解性太强容易将下层底漆咬起。同时,沸点也应适中。沸点太低挥发速度太快,不易把握颜色差别,不利于大面积施工;沸点太高,一般不能很好铺展,开孔效果不好,同时,挥发太慢,影响底漆硬度上升,也影响罩面清漆的干燥。

2.2.3 与着色剂的稳定性
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[3]。因此,选择溶剂时,与着色剂的稳定性不容忽视。实际生产中,一般采用低中沸点的弱溶剂搭配,可达到较好的修色效果。该类修色方法的优点是方便操作,缺点是浪费大量溶剂,同时,批次间的颜色差别不好控制。原因是着色剂中没有成膜物,着色剂不能很好地展色,修色时颜色看起来较浅,做面漆后,着色剂在面漆中展开后,颜色又变深,故颜色不好控制。该方法也只适合小样板制作,大面积施工比较困难。

2.3 专用修色水法
由于水稀释法和溶剂稀释法以及直接在清漆中加着色剂修色的方法均存在不同程度的缺陷,故针对上述问题,笔者通过实验研究,探索出一种较为实用的修色方法,即专用修色水法。该方法是指在某些溶剂中加入一定的水性树脂,使之形成稳定均一的分散液,然后在该分散液中加入着色剂进行修色的方法。该方法现已成功地应用于家具厂大面积施工,它既能使着色剂在施工过程中均匀地铺展开,又能使着色剂在被着色面上很好地展色,解决了水性木器漆面修色渗透性不好和对色困难的问题,同时又不影响重涂和干燥速度。如在水曲柳或深孔橡木基材上,用FCW260 水性特清底漆和FCW507 水性哑光清漆可做出漂亮的开放涂装效果,再以半成品WB700 为基料,加入FCW Y50X 系列透明着色剂调色,就可做出色彩万千的开放着色涂装效果。

2.3.1 溶剂选择
专用修色水中溶剂的选择和溶剂法中溶剂选择基本相同,但由于专用修色水中要加入一定的水性树脂,故要考虑溶剂、着色剂和水性树脂的相溶性。溶剂选择不当可能会使水性着色剂、水性树脂凝胶结块。

2.3.2 水性树脂的选择
2.3.2.1 水性树脂的透明性
因为面修色要在修色水中调色,如果水性树脂本身颜色较深,就很难调色。水性树脂大多湿膜浑浊而干膜透明,这就会导致湿膜和干膜颜色相差较大,样板调色困难,一般需现场打样调色。这也是把着色剂加入到清漆中做面修色的缺陷之一。

2.3.2.2 水性树脂的相溶性和稳定性
专用修色水中水性树脂要能较好地溶解或分散在溶剂中才能在加入着色剂后进行修色,而事实上,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,是一个较为复杂的体系,体系的相溶性易出现问题。同时,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,配方不合理还可能加速不稳定[4]。实验表明,醇醚类溶剂对水性树脂的稳定性影响很大。不同的醇醚类溶剂对不同的水性树脂的稳定性影响不同,如在某水性PU分散体体系中,丙二醇甲醚比丙二醇丁醚稳定性好许多。因此,在水性树脂选择时,要对溶剂和水性树脂的相溶性做冷热贮存实验,一般在-18℃5 个循环(冻16 h, 25℃解冻8 h)和50℃下2周没有明显增稠、凝胶、破乳等异常现象,即可满足一般家具厂生产要求。

2.3.2.3 水性树脂对面漆的附着力影响
在水性木器漆的涂装过程中,往往表现出良好的附着力,很少出现层间附着力问题。特别是水性PU分散体体系中,附着力表现优异。但是,如果涂层间水性树脂类型不同,可能会出现附着力不良问题,如在水性AC 类底漆上面做水性PU 面漆时可能会出现这类问题,尤其是水性AC中含有有机硅时影响明显。因此,在修色水中的树脂选择时,要尽量使涂层上下的树脂类型相同。尽量不要选用有机硅的,同时,要做层间附着力实验。

3 结 语
水性木器涂料的开放着色涂装是一种发展趋势,也是一种流行风格。探索和寻求简便实用的修色方法将有利于水性木器涂料的快速发展。专用修 色水法的应用有效解决了水性木器涂料涂装在家具厂批量生产的困难,大大推进了水性木器涂料的发展进程。目前,北京等地的家具厂已开始该种工艺的批量生产制作,但由于水性木器涂料与溶剂型木器涂料在本质上有所不同,导致在涂装过程中会遇到各种不同的问题。上面所介绍的几种方法可以根据不同需要,应用于实际生产过程中。更好的面修色方法还需要行内专家做更多的探讨。

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