涂料技术
双组分水性木器涂料抗压痕问题的研究
3.1.3粉体
在双组分水性家具涂料体系中,粘连和压痕问题一般只存在于清漆体系。在实色体系中,由于其中的粉料较多,一般不会出现粘连或压痕。这说明,粉料的加入可以改善涂膜的抗粘连和抗压痕性能。其原因可能是填料的加入增大了聚合物的硬度,并使聚合物的热变形温度得到提高,压缩形变得到改善[3]。在木器涂料中,常用粉体大致可分为两类:一类是功能型粉体,如硬脂酸锌粉、消光粉、白炭黑等;一类是非功能型粉体,如碳酸钙、滑石粉、透明粉等。水性树脂固含一般都较低(30%~50%),在清漆体系中,为了保持较好的透明性,是不能添加过多粉料的。据生产经验,在特清底漆或面漆中,粉料含量一般不超过固含量的10%;普通清底漆中,一般不超过固含量的20%,并且,粉体选择非常有限,一般只是些功能性粉体,如底漆中的锌粉,面漆中的消光粉等。在溶剂型清漆中使用较多的滑石粉、碳酸钙、透明粉、玻璃粉等却很少用得上。特别是透明粉,由于其对涂膜的透明性影响小、价格比较便宜成为清底漆中最为关注的填料。目前,尽管也有一些厂家针对水性木器涂料而推出了一些专用透明粉,但由于其添加量有限,对解决抗粘连和抗压痕问题作用不大,因此,应用也较少。
3.1.4水性蜡浆及助剂
在解决抗粘连问题时,添加水性蜡浆是一种不错的方法。当然,不是所有水性蜡浆都可以用来解决抗粘连问题的。在常见的水性蜡浆中,有改性石蜡、棕榈蜡、聚乙烯蜡等,它们根据不同的生产方法被制成不同功能的蜡浆,如有改善手感或抗划伤性的,有消光的,有改善抗粘连的等等。如BYK公司的AQUACER539(改性石蜡乳液)、AQUAMAT270(改性聚乙烯蜡分散液)等,在抗粘连方面就有明显效果。在水性木器涂料体系中,由于粘连和压痕很大程度上都是涂膜较软引起,二者之间也存在一些联系,因此,当压痕问题出现的时候,水性蜡浆理所当然成为解决问题的参考方案。所不同的是,解决方法却不尽相同。粘连主要发生在涂膜表层,因此,只要改变涂膜表面的微观结构,使涂膜的最外层没有或很少有粘连物质就可以了,因此,一些水性蜡浆甚至是助剂就能到达较好的抗粘连效果。而压痕主要是由于整个涂层较软而缺乏足够的弹性所致(涂膜受压变形后不能完全恢复),仅解决涂膜表面结构是远远不够的。因此,水性蜡浆与助剂对抗压痕的改善则
极为有限。
3.2新的解决方法
在常用的解决方法中,除了树脂的选择和固化剂的搭配是从涂层的主要成膜物着手外,粉体和蜡浆等方法都是从辅助成膜物着手,不能从根本上解决问题。要想从根本上解决这个问题,还必须从涂膜的主要成膜结构入手。在压痕问题的分析中,我们已得知该问题产生的三个根本原因。其中,最主要的原因是水性树脂的选择、水及少量高沸点溶剂的残留,而水性固化剂方面我们改变的空间十分有限。显然,在水性清漆体系中,固化剂的引入改变了涂膜的化学结构,从而大大改善了涂膜的综合性能。除了固化剂外,还有一种改变涂膜结构的方法就是引入水性UV树脂。我们知道UV涂料具有硬度高、固化快、涂层刚性强的特点,水性UV树脂也有类似的性质。试验表明,在双组分水性清漆体系中加入一定的水性UV树脂,使之成膜过程具有异氰酸酯和紫外光双重固化交联,可以大大提高双组分清漆涂膜的硬度、抗粘连、抗压痕等性能。在硬度测试中,这种双固化涂层在木板上的硬度可达2H(中华铅笔),超过常用的普通溶剂型PU涂料硬度H(平衡试验比较);在60℃、6h抗压痕测试中,其抗压痕与常用的普通溶剂PU涂料相当。说明这种双固化涂层可以满足家具在生产及长途运输过程中的抗粘连、抗压痕要求。
4结语
双组分水性木器涂料在涂膜性能上比单组分水性木器涂料有了很大的提高,在家具涂装中已有了一定的应用,但由于其在生产和运输过程中容易出现压痕,这一缺陷又限制了其广泛应用。压痕问题成了双组分水性木器涂料的软肋。水性树脂是问题产生的关键,水性树脂和固化剂的优选与搭配可以明显改善压痕问题;添加骨质填料、蜡浆等方法也可以起到一定的改善作用,但都不能从根本上解决问题。而在双组分体系中引入一定量的水性UV树脂,使之成膜过程具有异氰酸酯和紫外光双重固化交联,彻底改变涂膜内部结构,则可从根本上解决压痕问题。
在双组分水性家具涂料体系中,粘连和压痕问题一般只存在于清漆体系。在实色体系中,由于其中的粉料较多,一般不会出现粘连或压痕。这说明,粉料的加入可以改善涂膜的抗粘连和抗压痕性能。其原因可能是填料的加入增大了聚合物的硬度,并使聚合物的热变形温度得到提高,压缩形变得到改善[3]。在木器涂料中,常用粉体大致可分为两类:一类是功能型粉体,如硬脂酸锌粉、消光粉、白炭黑等;一类是非功能型粉体,如碳酸钙、滑石粉、透明粉等。水性树脂固含一般都较低(30%~50%),在清漆体系中,为了保持较好的透明性,是不能添加过多粉料的。据生产经验,在特清底漆或面漆中,粉料含量一般不超过固含量的10%;普通清底漆中,一般不超过固含量的20%,并且,粉体选择非常有限,一般只是些功能性粉体,如底漆中的锌粉,面漆中的消光粉等。在溶剂型清漆中使用较多的滑石粉、碳酸钙、透明粉、玻璃粉等却很少用得上。特别是透明粉,由于其对涂膜的透明性影响小、价格比较便宜成为清底漆中最为关注的填料。目前,尽管也有一些厂家针对水性木器涂料而推出了一些专用透明粉,但由于其添加量有限,对解决抗粘连和抗压痕问题作用不大,因此,应用也较少。
3.1.4水性蜡浆及助剂
在解决抗粘连问题时,添加水性蜡浆是一种不错的方法。当然,不是所有水性蜡浆都可以用来解决抗粘连问题的。在常见的水性蜡浆中,有改性石蜡、棕榈蜡、聚乙烯蜡等,它们根据不同的生产方法被制成不同功能的蜡浆,如有改善手感或抗划伤性的,有消光的,有改善抗粘连的等等。如BYK公司的AQUACER539(改性石蜡乳液)、AQUAMAT270(改性聚乙烯蜡分散液)等,在抗粘连方面就有明显效果。在水性木器涂料体系中,由于粘连和压痕很大程度上都是涂膜较软引起,二者之间也存在一些联系,因此,当压痕问题出现的时候,水性蜡浆理所当然成为解决问题的参考方案。所不同的是,解决方法却不尽相同。粘连主要发生在涂膜表层,因此,只要改变涂膜表面的微观结构,使涂膜的最外层没有或很少有粘连物质就可以了,因此,一些水性蜡浆甚至是助剂就能到达较好的抗粘连效果。而压痕主要是由于整个涂层较软而缺乏足够的弹性所致(涂膜受压变形后不能完全恢复),仅解决涂膜表面结构是远远不够的。因此,水性蜡浆与助剂对抗压痕的改善则
极为有限。
3.2新的解决方法
在常用的解决方法中,除了树脂的选择和固化剂的搭配是从涂层的主要成膜物着手外,粉体和蜡浆等方法都是从辅助成膜物着手,不能从根本上解决问题。要想从根本上解决这个问题,还必须从涂膜的主要成膜结构入手。在压痕问题的分析中,我们已得知该问题产生的三个根本原因。其中,最主要的原因是水性树脂的选择、水及少量高沸点溶剂的残留,而水性固化剂方面我们改变的空间十分有限。显然,在水性清漆体系中,固化剂的引入改变了涂膜的化学结构,从而大大改善了涂膜的综合性能。除了固化剂外,还有一种改变涂膜结构的方法就是引入水性UV树脂。我们知道UV涂料具有硬度高、固化快、涂层刚性强的特点,水性UV树脂也有类似的性质。试验表明,在双组分水性清漆体系中加入一定的水性UV树脂,使之成膜过程具有异氰酸酯和紫外光双重固化交联,可以大大提高双组分清漆涂膜的硬度、抗粘连、抗压痕等性能。在硬度测试中,这种双固化涂层在木板上的硬度可达2H(中华铅笔),超过常用的普通溶剂型PU涂料硬度H(平衡试验比较);在60℃、6h抗压痕测试中,其抗压痕与常用的普通溶剂PU涂料相当。说明这种双固化涂层可以满足家具在生产及长途运输过程中的抗粘连、抗压痕要求。
4结语
双组分水性木器涂料在涂膜性能上比单组分水性木器涂料有了很大的提高,在家具涂装中已有了一定的应用,但由于其在生产和运输过程中容易出现压痕,这一缺陷又限制了其广泛应用。压痕问题成了双组分水性木器涂料的软肋。水性树脂是问题产生的关键,水性树脂和固化剂的优选与搭配可以明显改善压痕问题;添加骨质填料、蜡浆等方法也可以起到一定的改善作用,但都不能从根本上解决问题。而在双组分体系中引入一定量的水性UV树脂,使之成膜过程具有异氰酸酯和紫外光双重固化交联,彻底改变涂膜内部结构,则可从根本上解决压痕问题。
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