水性着色剂在木器涂装中的配套和应用

0 引 言
木器涂装中需要通过对木材进行底着色或面着色来表现木材特有的木纹,增加美感和层次感,使家具增加艺术和文化的附加值。木器涂装效果中古典的品味、柔和亮丽的底色调、阴影效果、层次明暗立体感都是取决于木材着色剂的合理使用和选择。随着水性涂料在木器涂装中的逐步普及和应用,水性着色剂也逐步被广泛应用,不仅仅是与水性涂料配套使用,而且同溶剂型P U涂料、N C涂料、UV涂料的配套使用也有良好的表现。水性着色剂同水性木器涂料一样,具有极低的有机溶剂含量,减少了大气的污染和施工过程的火灾隐患,对施工人员的毒害性也降至最低;同时由于减少了慢干溶剂和不干性油的使用,做好的家具气味残留很低。随着木器涂装的环保化程度要求越来越高,水性着色剂在木器涂装中有着极大的发展空间。

1 水性着色剂的分类
1.1 着色材料
水性着色剂能赋予涂料、涂层和木质基材不同的色彩,或者达到某种特殊的颜色效果。在涂料以及木材涂装施工中所使用的着色材料主要是颜料型和染料型。

1.1.1 颜料型(PIGMENT)
将颜料、助剂分散在水及水性树脂中制成。颜料是一些微细的粉末状有色物质,必须依靠着色基料才能使其固着于物体上。常用的着色颜料有透明氧化铁、安巴色粉、钛白、炭黑、群青、各色的有机颜料等,具有很高的着色力和遮盖力,其鲜艳度、透明度一般,耐候性、色牢度好,不易渗色,在木器涂装中透明度较高的透明氧化铁、安巴色粉等颜料的适用范围最广。

1.1.2 染料型(DYE)
俗称“色精”,是采用水、水溶性金属络合染料、助剂、水性树脂制成。色泽艳丽、渗透性好、透明度高,但色牢度不好,易渗色。根据染料在水中的溶解度不同,分为水油通用型色精和纯水性色精
两大类。

1.2 水性着色剂的常见品种
水性着色的颜料和染料必须依靠着色基料才能使其固着于物体之上,同时根据施工方式,树脂、助剂干燥快慢的不同,可以达到不同的施工效果。

1.2.1 水性擦色剂
市场上的常用产品为水性擦色宝、水性打磨填剂、水灰、水性格利斯(G L A Z E)等。产品有高填充性、低填充性的不同,产品在施工性、施工要求也有相应的不同。

1.2.2 水性辊涂着色剂
工厂化的木材涂装需要很多涂装流水线辊涂施工的要求,普通的水性着色产品由于水的高表面张力、干燥后无法溶解等原因,造成水性着色产品的转移率很低,辊涂很多遍达不到要求的颜色效果;同时黏度不稳定,甚至产生颗粒。要达到良好的辊涂效果,需要特殊的水性着色剂才能正常地施工。

1.2.3 水性渗透性着色剂
一般用于木材的封闭和着色,可进行刷涂、淋涂、擦涂、浸涂和喷涂等多种方式进行施工,大多作为浸渍剂和底喷色使用,用于一些特殊效果的涂装使用中。在户外木制品的涂装中使用的浸渍剂加入防霉剂可对木材进行深度防护。

1.3 水性着色剂同溶剂型着色剂的性能比较(见表1)
表1 水性着色剂同溶剂型着色剂的性能比较

2 水性着色剂的施工要求
依据木材的类别和涂装效果的要求选择合适的着色方式,不同的施工方式可以达到不同的涂装效果。

2.1 水性擦涂着色
1)一般施工要求
易擦涂,施工时限长,着色性好,擦涂后木纹柔和鲜明,能够提高产品的附加价值。

2)产品的应用
用布成螺旋状擦拭,将擦色剂推入木纤维导管中,使棕眼充分填充,然后再用干净的布顺着木纹方向将表面擦干净,特别注意沟槽部分要清理彻底。水性擦色剂有干燥后不易擦掉的问题,大面积施工要注意,可以考虑加适量水后用大口径喷枪喷涂或者刷涂均匀后擦试。产品擦完后可直接施工水性涂料,如果上层使用的是溶剂型P U或N C涂料,水性着色剂需要干燥彻底才能施工。

2.2 水性喷涂着色
木器涂装中很多工艺要求进行底喷色或者面修色,施工要求比较简单,用喷枪直接喷涂修色,要根据色板要求的效果喷涂到位即可,根据使用染料色精和颜料色浆的不同,可以达到不同的施工效果。
2.3 水性辊涂着色
工厂化流水线作业经常要求进行辊涂机辊涂着色,施工底材为大棕眼(导管)的木材,主要目的是突显其纹理效果。具体的施工过程为:
1)水性辊涂着色剂加5%~20%水性色浆调色,充分搅拌均匀。
2)将调好颜色的着色剂用泵抽到滚涂机辊轴上,待辊轴上着色剂滚动均匀后,开始传送木板进行着色,在滚轴后面有毛刷滚筒,会将着色剂挤入导管中,并将多余的着色剂刷掉。 
3)待底着色剂干燥后,在上述着色底材上按时正常施工喷涂或滚涂水性涂料和溶剂型涂料。

2.4 水性浸涂着色
一般要求对木材具有良好的封闭性,渗透性好,着色均匀,以减少施工水性底面漆的时候木材纹理的涨水,减轻涂膜的后期塌陷问题。具体的施工注意事项如下:
1)施工前要检测木材的相对湿度,木材含水率12%~14%可以达到最好的涂装效果。
2)确保排水渠溢满浸渍剂。
3)木材应除尘,避免污染浸渍剂。
4)在淋涂浸渍剂的施工中,建议用隔膜泵防止泡沫的生成。

2.5 水性涂料涂装工艺推荐(见表2)

3.1 水性底着色剂与水性涂料配套产品
天津市裕北涂料有限公司生产的伯丁克系列水性木器涂料分为水性装修涂料系列、水性工厂化用涂料系列、水性户外用涂料系列3大类型。产品大多为单组分自干型环保涂料,无污染、无刺激性气味、低温成膜性好、干燥速度快、底漆打磨性好,面漆硬度高,高温抗回粘性好、耐水性、耐化学品性能优异。适用于户内外木制门窗、家具、百叶窗、木制玩具的表面涂装,是家居用涂料的理想选择。为了满足环保的要求,越来越多的出口家具制造商、内销高端家具制造商开始选择水性木器涂料。户外窗框用水性涂料施工实例见表3。
表3 户外窗框用水性涂料施工实例

注:1)素材:松木、柳桉、榆木……2)温度:20 ℃;湿度:65%;3)涂料:YBW1600、HP水性色浆、YBW3608、YBW6803。

3.2 水性着色剂与UV涂料的配套使用
目前单组分自干型水性涂料产品性能较市场上使用的溶剂型涂料有较大的性能差距,主要表现在硬度、丰满度、干燥速度、抗刮伤性等,这些是水性涂料难以达到的。根据多年的应用经验,水性涂料的突出优点是对底材有极佳的附着力,所以利用水性涂料的这一特点,采用“水性底着色剂+溶剂型底漆+溶剂型面漆”的施工方法,基本上解决了“溶剂型底擦+溶剂型底漆+溶剂型面漆”用于小棕眼、硬质木材附着力差的问题。配套的裕北U C201紫外光固化清底漆、裕北U C30X紫外光固化清面漆。U V涂料具有低能耗、低污染、高填充、固化速度快,并适合高自动化的生产涂装,特别适合板式木材淋涂、辊涂施工。涂膜硬度高、丰满度好、耐温、耐水、耐磨、耐化学性佳,但是色漆(尤其是实色漆)施工难度大,附着力较差(特别是在硬质底材上),使用水性着色剂可以有效地解决上述问题。水性辊涂着色+U V漆施工实例见表4。
表4 水性辊涂着色+UV涂料施工实例

注:1)素材:橡木;2)温度:25 ℃;湿度:75%; 3)涂料 :YBW1208、HP色浆、UC201、UC303;4)水性着色剂与UV涂料的配套相容性较好,经过红外线闪蒸后,在极短的时间即可施工UV涂料,不会影响附着力。

3.3 水性底着色剂与溶剂型聚氨酯清漆
配套的溶剂型聚氨酯涂料具有高硬度、高丰满度、抗刮伤、底漆打磨性好、面漆涂膜硬度高,耐温、耐水、耐磨、耐化学性佳的特点。“水性底喷色+溶剂型PU涂料”开孔施工实例见表5。
表5 水性底喷色+溶剂型PU涂料开孔施工实例

注:1) 素材:橡木; 2)温度:25 ℃;湿度:75%; 3)涂料:YBW1600、WY-1、WR-2、WB-3、WN-4、YB271、HB271、YB871F、HB871、TH651;4)上述施工工艺能够突出橡木的木筋闪色效果,涂膜薄,透明度、耐划伤性极好。

3.4 水性底擦色与溶剂型底擦色在不同板材上的对比测试结果(见表6)
表6 水性底擦色与溶剂型底擦色在不同板材(柚木、橡木)上的对比测试结果

注:1) 1为很好;5为最差;
2) 以上实验结果在温度13~17 ℃,湿度35%~50%条件下的实验数据。

4 结 语
好的涂装质量取决于科学的涂装工艺,而木材着色剂的选择又是涂饰设计工艺中的关键环节。我们充分地分析和研究水性着色剂的特性有助于更好地理解和应用涂装技术,赋予木材以美丽的色彩,显现木材自然的纹理,创造舒适的视觉效果,达到美化作用,提高产品的附加价值。木器涂料的水性化已经是大势所趋,其中水性着色剂也必然得到广泛的应用。水性着色剂的推广施工与应用对于资源的合理利用,对环境卫生的改善,对人民的身体健康都是十分有益的。我国政府从经济发展的长远利益考虑,环保力度定会大大加强,这样对水性着色剂的推广使用势必会产生极大的推动作用。

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