前言：
中國(guó)水性木器漆技術(shù)經(jīng)過近二十年的大力發(fā)展，匯集了全球大量化學(xué)專家、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(被稱為接觸角)通常可以概括為下列三圖所示：
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)問題，利用了一套表面張力的辦法，展開研究和討論(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)。廠家說(shuō)硬度達(dá)到3/4H，而用戶恰達(dá)不到2H。同一個(gè)廠家的產(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)一樹色，中和樹性，使之不易變形。
根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家木材名稱標(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。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做好的原因。
如何解決這些問題呢?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。
水性丙烯酸樹脂包括丙烯酸樹脂乳液、丙烯酸樹脂水分散體(亦稱水可稀釋丙烯酸)及丙烯酸樹脂水溶液。乳液主要是由油性烯類單體乳化在水中在水性自由基引發(fā)劑引發(fā)下合成的，而樹脂水分散體則是通過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)問題：
1、合成的樹脂不與松油起化學(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
因受國(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!
