前言：
中國(guó)水性木器漆技術(shù)經(jīng)過(guò)近二十年的大力發(fā)展，匯集了全球大量化學(xué)專(zhuān)家、博士、涂料原料提供商、涂料制造企業(yè)、大學(xué)院校等研究機(jī)構(gòu)等，做了大量的水性涂料課題，投入了大量的資金，提出了各種各樣的方案，發(fā)明了幾百、上千種水性涂料配方及多項(xiàng)專(zhuān)利。而水性涂料的發(fā)展最讓研發(fā)工程師關(guān)注及待解決的問(wèn)題還是集中在：封閉底、高硬度、防粘連、防水性等這些有待進(jìn)一步提高的方案上。
本文根據(jù)涂料行業(yè)中水性木器漆的現(xiàn)狀和實(shí)際生產(chǎn)與施工需要提出一系列水性木器漆配方制作、注意問(wèn)題、施工使用方案等。旨在拋磚引玉，提供大家探討與關(guān)注行業(yè)健康發(fā)展，打造一下完整的水性涂料生態(tài)鏈，水性涂料黃金十年，讓我們共同抓住發(fā)展商機(jī)。
水性木器漆發(fā)展趨勢(shì) 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的提高，國(guó)家強(qiáng)制政策法規(guī)的推出，以及水性木器涂料技術(shù)的進(jìn)步，水性木器漆已經(jīng)成為發(fā)展的趨勢(shì)，但是還有一些不足的方面。首先水性木器涂料的干燥由于受氣侯特別是濕度影響特別大，許多做水性木器兒童家居的生產(chǎn)廠(chǎng)家仍采用原有油性家居的涂料設(shè)備，生產(chǎn)效率低，建議生產(chǎn)廠(chǎng)家加強(qiáng)抽濕和烘干設(shè)備的投入，提高生產(chǎn)效率。其次，建議有益于兒童健康成長(zhǎng)方面增加一些凈化空氣環(huán)境功能的涂料產(chǎn)品，或者是針對(duì)兒童天真好動(dòng)的性格點(diǎn)，增加兒童水性木器家居漆的防涂鴉耐粘污功能。綠色環(huán)保已是當(dāng)今世界的潮流，企業(yè)也能不例外，水性木器漆企業(yè)顯然具備這個(gè)得天獨(dú)厚的先天優(yōu)勢(shì)，水性木器漆將會(huì)以較快的速度發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和品質(zhì)也會(huì)隨著市場(chǎng)的需求發(fā)生變化。
一、荷葉效果：
通常人們喜歡對(duì)水性木器漆表面的涂膜上滴幾滴水(油、醬油、醋等)有了這些液體在涂膜上能否流動(dòng)，來(lái)判別涂料的防水性能。如果這些用于試驗(yàn)液體(水、油、醬油、醋)在涂膜上似水珠荷葉上自由流動(dòng)，則認(rèn)為這種涂膜是比較好的。這種測(cè)試常被稱(chēng)為是否“荷葉效果”。
用科學(xué)術(shù)語(yǔ)講：這是一個(gè)“潤(rùn)濕作用”問(wèn)題。即固體表面(涂有涂層)和液體相接觸時(shí)，它們之間的夾角(被稱(chēng)為接觸角)通?？梢愿爬橄铝腥龍D所示：
然后人們可以定量地來(lái)討論涂膜滴在其的表面上各種液體之前的力學(xué)問(wèn)題，利用了一套表面張力的辦法，展開(kāi)研究和討論(具體公式不在此陳述)。
如果θ角越來(lái)越大，近乎180℃時(shí)(即水珠近乎直立在荷葉上)，就會(huì)出現(xiàn)液體滴在涂膜上滾動(dòng)現(xiàn)象。如上述的“荷葉效果”結(jié)果是這些試驗(yàn)用的液體和涂膜之間很難相互滲透。從涂膜的角度講，就是這種涂料的防水性能很好。
本文下列涂料的涂膜，其按接觸角遠(yuǎn)大于120℃，所以具有很好的防水、疏水效果。
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二、高硬度
高硬度是大家一直關(guān)注的水性木器涂料的性能，人們常用指甲去測(cè)試木器、家具、地板等木制品的硬度。硬度反映的是涂膜對(duì)外界壓陷，刮擦，切劃和滲透的能力。
對(duì)木器涂料來(lái)講其硬度的測(cè)定方法主要有鉛筆(一般用中華品牌繪畫(huà)筆)。硬度法和擺桿硬度法，對(duì)于厚、軟的涂層也有用邵氏A(Shore A)硬度來(lái)測(cè)定其硬度。以下我們來(lái)討論一下鉛筆法的情況：
鉛筆硬度測(cè)定方法主要參考中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6739-2006(色漆和清漆鉛筆法測(cè)定漆膜硬度)和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D 3363-05(Standerd Test Methord For Film Hardnees by Pencil Test)。
但是由于鉛筆的制造過(guò)程中，筆芯中的鉛筆硬度無(wú)法絕對(duì)相等(指同一種硬度的筆芯也有少量的差異)其次是筆尖的磨制過(guò)程，銳利程度，其與漆面45℃的穩(wěn)定，施加壓力的大力，這些因素都會(huì)給硬度測(cè)定帶來(lái)波動(dòng)和誤差，所以常被在行業(yè)中出現(xiàn)。廠(chǎng)家說(shuō)硬度達(dá)到3/4H，而用戶(hù)恰達(dá)不到2H。同一個(gè)廠(chǎng)家的產(chǎn)品，有時(shí)3H而有時(shí)只有1-2H。這種情況的出現(xiàn)常被引起許多矛盾，我們認(rèn)為應(yīng)客觀(guān)地分析，好好討論，尊重測(cè)定數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。
相對(duì)而言，擺桿硬度法能測(cè)定出更細(xì)微的涂層之間的硬度差別。因此通常被用于比較涂膜硬度隨干燥時(shí)間或固化時(shí)間變化而出現(xiàn)硬度變化情況。對(duì)于涂料的抗劃傷方面擺桿硬度無(wú)能為力。
本文所提供的技術(shù)方案中的涂膜硬度為2H
所用測(cè)定儀的是鉛筆硬度法(型號(hào)為：2丁-3084)
三、松木滲油與防滲油封閉底漆
松木是一種針葉植物(常見(jiàn)的針葉植物有松木、杉木、柏木)，它具有松香味、色淡黃、癤疤多、對(duì)大氣溫度反應(yīng)快、容易脹大、極難自然風(fēng)干等特性，故需經(jīng)人工處理，如烘干、脫脂去除有機(jī)化合物，漂白統(tǒng)一樹(shù)色，中和樹(shù)性，使之不易變形。
根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家木材名稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)產(chǎn)材和進(jìn)口材)，狹義松木再可分成軟木松和硬木松兩類(lèi)。氣干密度0.4～0.5g/cm3為軟木松，例如紅松(Pinuskoriensis)、西伯利亞紅松(P.sibilisa)。氣干密度0.5～0.7g/cm3者為硬木松，例如馬尾松(P.massoniana)、歐洲赤松(P.sylvestris)。然而，天然物產(chǎn)并非像人們想象那樣非軟則硬，也有中間型，例如當(dāng)今最常見(jiàn)的樟子松(P.sylvestrisvar.mongolica)，就是不軟不硬的松木。一些硬木松人工速生材，因年輪寬，早材比例大，密度小，例如馬尾松和輻射松(P.radiata)速生材，密度都小于0.5g/cm3。相反，一些軟木松，因生長(zhǎng)慢，年輪窄，晚材比例大，密度增加，例如生于高山石山上的廣東松(P.kwangtungensis)，密度便在0.5g/cm3以上。
由于松木大量存在于我國(guó)，故松木材料選做家俱具有一定的代表性與普遍性，松木家具木質(zhì)比較軟，含水量比較高容易導(dǎo)致開(kāi)裂，使用時(shí)要非常注意保養(yǎng)與維護(hù)。
松木雖好，但松木使做涂料的人卻麻煩不小，主要是松木在一定的條件下，會(huì)向外滲出“松油”，這種松油實(shí)質(zhì)上就是人們常說(shuō)的“松香”的液態(tài)樹(shù)脂。在有松油滲出的松木上涂刷涂料，帶來(lái)的麻煩非常大，涂膜和底材木料之間夾著松油，造成涂膜和底材之間的附著力降到幾乎為零，涂料上松油起了化學(xué)變化，而松油滲出的位置又不是固定的，使涂膜發(fā)花、變色、干燥時(shí)間不一致，造成開(kāi)裂也是常有的事。此處松木的不同品種(不同產(chǎn)地)滲油的量和松油的化學(xué)成份又會(huì)有變動(dòng)。之前的水性木器漆講應(yīng)用在某些松木上涂膜很漂亮，但有一些的涂膜卻效果不佳，這主要還是封閉底沒(méi)做好的原因。
如何解決這些問(wèn)題呢?我們想到的辦法是用水性封閉抗油底漆來(lái)處理，在文中所介紹的LS-WBR 6617W乳液配合助劑等一體化方案，6617W是一種自交聯(lián)的水性丙烯酸乳液。
水性丙烯酸樹(shù)脂包括丙烯酸樹(shù)脂乳液、丙烯酸樹(shù)脂水分散體(亦稱(chēng)水可稀釋丙烯酸)及丙烯酸樹(shù)脂水溶液。乳液主要是由油性烯類(lèi)單體乳化在水中在水性自由基引發(fā)劑引發(fā)下合成的，而樹(shù)脂水分散體則是通過(guò)自由基溶液聚合或逐步溶液聚合等不同的工藝合成的。從粒子粒徑看：乳液粒徑>樹(shù)脂水分散體粒徑>水溶液粒徑。從應(yīng)用看以前兩者最為重要。
使用透明底漆可解決這個(gè)松木滲油問(wèn)題，試驗(yàn)封閉效果顯著。對(duì)該配方的調(diào)制與實(shí)施，我們有必要提醒使用者，注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
1、合成的樹(shù)脂不與松油起化學(xué)應(yīng)，具有良好的封閉性;
2、粉料—滑石粉的用量，不能超過(guò)15%，具需選擇3000目以上的;
3、選擇最佳助劑完美搭配至關(guān)重要;
4、增稠劑的量，要根據(jù)松木品種、滲油量、孔隙率等性能;
5、使用滴加方式緩慢將各種材料添加;
6、注意各種材料的相溶性，防止涂膜縮孔。
四、測(cè)試效果顯著的應(yīng)用配方介紹
這里列出三個(gè)配方，這些配方制成的涂料在硬度，抗松油，防水等方向均達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，與國(guó)內(nèi)外知名公司的乳液及助劑作對(duì)比試驗(yàn)，各指標(biāo)都更接近市場(chǎng)需求，個(gè)別指標(biāo)更有特殊效果，我們列出這三個(gè)配方只是我們研發(fā)工作中的一小部份。歡迎大家一起討論與研究，提供更多方案供行業(yè)人員參考，水性涂料是發(fā)展中國(guó)家向發(fā)展國(guó)家學(xué)習(xí)與發(fā)展的必經(jīng)之路，也是期待的我們綠水藍(lán)天，讓中國(guó)創(chuàng)造同時(shí)體現(xiàn)在水性涂料的成功應(yīng)用。
LS-COAT 616透明底漆
實(shí)驗(yàn)室推薦配方：
注意事項(xiàng)：將成膜助劑和BNK-G408消泡劑預(yù)混合攪拌后緩慢加入料缸，加入所有助劑攪拌5分鐘后再加入粉料，最后階段加入增稠劑。加去離子水會(huì)影響到涂膜的干燥速度、影響打磨性，對(duì)涂膜的豐滿(mǎn)度也有減少，故建議不需要加去離子水作稀釋劑，噴涂時(shí)再用自來(lái)水20%稀釋即可。
LS-COAT 717疏水型半啞清面漆
實(shí)驗(yàn)室推薦配方：
注意事項(xiàng)：將成膜助劑和BNK-G408消泡劑預(yù)混合攪拌后緩慢加入料缸，加入所有助劑攪拌5分鐘后再加入粉料，最后階段加入增稠劑。加去離子水會(huì)影響到涂膜的干燥速度、影響打磨性，對(duì)涂膜的豐滿(mǎn)度也有減少，故建議不加去離子水作稀釋劑，噴涂時(shí)再用自來(lái)水20%稀釋即可。BNK-NSF067潤(rùn)濕劑及BNK-4021氟碳表面活性劑建議在最后階段添加。
LS-COAT 717W常規(guī)半啞清面漆
實(shí)驗(yàn)室推薦配方：
注意事項(xiàng)：將成膜助劑和BNK-G408消泡劑預(yù)混合攪拌后緩慢加入料缸，加入所有助劑攪拌5分鐘后再加入粉料，最后階段加入增稠劑。加去離子水會(huì)影響到涂膜的干燥速度、影響打磨性，對(duì)涂膜的豐滿(mǎn)度也有減少，故建議不加去離子水作稀釋劑，噴涂時(shí)再用自來(lái)水20%稀釋即可。BNK-NSF067潤(rùn)濕劑及BNK-4021氟碳表面活性劑建議在最后階段添加。
五、下一步研發(fā)方向
(一)水性木器漆的近況
2004年美國(guó)室內(nèi)地板用水性漆總量超過(guò)了1000萬(wàn)加侖(1加侖=3.785dm3),價(jià)值超2.8億美元。
2006年美國(guó)的水性醇酸漆，銷(xiāo)量達(dá)1000萬(wàn)磅，水性醇酸涂料為400萬(wàn)磅。
歐洲2000年工業(yè)用水性木器漆用量達(dá)3.8萬(wàn)噸。北歐地區(qū)國(guó)家的水性地板漆達(dá)到了80%，德國(guó)和奧地利等國(guó)地板漆水性化達(dá)到了60%以上。
2005年中國(guó)涂料產(chǎn)值為700億人民幣左右，其中木器涂料為120多億，其中水性木器漆僅10億人民幣左右。
2015年中國(guó)涂料總產(chǎn)量1171萬(wàn)噸，其中水性木器漆產(chǎn)量占比很小，有著極大的發(fā)展前景。
(二)水性木器漆的方向
因受?chē)?guó)內(nèi)外的環(huán)保壓力和日益惡化的生態(tài)環(huán)境重視，各級(jí)政府不斷頒布新的、更嚴(yán)厲的法規(guī)，對(duì)非水性涂料嚴(yán)加限止發(fā)展。
2007年1月1日歐盟實(shí)施新的涂料標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定水性涂料VOC不能大于150g/人，比中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)高得多
2015年我國(guó)的一線(xiàn)城市，例如：深圳、北京等又發(fā)布了對(duì)溶劑性涂料非常嚴(yán)格的限制和規(guī)定，幾乎沒(méi)有給溶劑性涂料任何可生存的空間。企業(yè)紛紛快速轉(zhuǎn)型，大力發(fā)展水性涂料。
做好水性涂料關(guān)鍵是對(duì)材料的認(rèn)識(shí)充分，有特別出眾的乳液，選用最合適的助劑來(lái)搭配及調(diào)整配方，最終設(shè)計(jì)出自己獨(dú)特的配方，使中國(guó)的水性涂料得以快速健康發(fā)展，形成水性涂料生態(tài)鏈，造福全人類(lèi)!
