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PE木器底漆常见问题及对策

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0 前言
进入21世纪,环保越来越受到世人的关注,目前国内木器涂料大多数是以溶剂型聚氨酯涂料居多,有机挥发物含量较高,对于制造和涂装人员的身体伤害较大,对环境影响也较严重,这样节能环保产品便有了比较大的发展空间,例如不饱和聚酯(PE)木器涂料、紫外光(UV)固化木器涂料和水性木器涂料。PE木器涂料凭借着高固含、高硬度等优异的性能以及对设备要求不高的产品特性得到了迅猛发展,近年来一直保持在50%以上的增长率。与此同时,很多涂料厂无论是在制造过程中,还是在使用过程中都碰到过许多相同的问题。本文主要是针对所见的一些性能上的缺陷,结合一些试验结果和笔者的理解,总结了一些经验与大家分享。
 
1 常见问题及解决方案
1.1 冬季打磨性能
在冬季PE涂料的打磨性能明显降低,特别是在低于5 ℃的情况下,即使加大引发剂、促进剂的用量也很难提升打磨性能。若要提高产品在冬季的打磨性能,最佳的方案是提升环境待干温度,其次涂料配方的调整也是必不可少的。根据以往的经验总结了以下几点:
第一,在冬季配方中复配适量的烯丙基醚树脂,由于烯丙基醚树脂的价格昂贵,添加比例可以按照气温高低进行调节。
第二,合适填料的选择。由于PE木器底漆中填料添加的比例较大,填料的选择在PE木器涂料中尤其重要。不同厂家的碳酸钙、滑石粉对PE白底的打磨性能的影响是天壤之别,清底漆中的透明粉也是同样的情况。
第三,配方中的防沉体系选择也能较大程度地改善产品的打磨性能,例如有机膨润土、聚酰胺蜡等。而气相二氧化硅的效果不是很理想,可能是未选择到合适的品种,笔者所得到的结果是加入气相二氧化硅后打磨性能较膨润土差。
第四,尽量提升体系的流平性能,笔者认为流平好的涂膜容易打磨平整,比较容易被油漆工和打磨工接受。
1.2 防沉性能
为了提高产品的性价比,提升打磨性能,减少不饱和聚酯树脂聚合后的收缩率,填料的添加必不可少。PE木器涂料中大多使用透明粉和重质碳酸钙,而且添加量较大,这样就出现一个比较难以解决的难题,即产品按一定比例调到合适的施工黏度后,静置24 h便出现了填料易形成硬沉淀的问题。一般情况下氟碳涂料越多、吸油量越小、比重越大就越容易出现防沉问题。无论是利用气相二氧化硅、聚酰胺蜡的氢键结构,还是利用有机膨润土的层状结构都很难单一解决问题,除非添加量较大。为了很好解决该问题,就要利用防沉剂的不同特性进行复配使用。有的工程师利用气相二氧化硅搭配膨润土,有的利用气相二氧化硅搭配聚酰胺蜡,此两个体系都有各自的优缺点,笔者喜欢使用少量二氧化硅搭配膨润土的方法,再搭配适量的分散剂。既能有效地解决沉淀问题,又能提高消泡性能和打磨性能。近期市场上出现了一些防沉助剂,只需要添加0.2%~0.4%就能带来很好的效果。
1.3 消泡性
PE木器涂料消泡问题一直没有一个很好的解决办法,主要体现在3个方面:一是在制漆的分散过程中产生的大量气泡,如果泡沫多不利于包装,出厂后开桶外观差;二是调油加入引发剂后出现的反应泡沫,加引发剂后的反应泡如果较多将给施工带来很多的困难,若要将泡沫过滤掉,不仅费时费力,还会造成不必要的浪费;三是喷涂后在木材上所产生的气泡,一旦产生会直接影响到施工周期,无法喷涂面漆,只能返工或用腻子填补。
以上3种因素产生的泡沫可通过配方的调整、工艺的优化来解决。首先配方中的硬脂酸锌和气相二氧化硅经高速分散后,对分散产生的大量泡沫具有较高的稳泡性。可以通过原材料的选择,通过测试不同厂家的硬脂酸锌和气相二氧化硅,自然能够分辨出所需的产品。其中硬脂酸锌的选择和应用最重要,硬脂酸锌可在制漆的最后一步添加,在中速条件下分散均匀即可,优质的硬脂酸锌可有效地解决加入白水后的泡沫问题。在制漆工艺方面,将硬脂酸锌和气相二氧化硅制成半成品浆后低速添加可较大程度上改善涂料的脱泡性能。选择不同的消泡剂、分散剂、防沉剂也有明显的改善,好的消泡剂、分散剂、防沉剂能够很大程度改善涂料的脱泡性能,但要仔细进行评估,不要贪图一时的效果而影响产品的后期贮存稳定性。笔者通过试验了解到有的分散剂能够很好地达到消泡的作用,聚酰胺蜡防沉剂就有很高的稳泡性。至于施工过程中素材产生的溢出泡通过配方很难解决,即使加入一定量的润湿剂、防沉剂、慢干溶剂等也不能完全解决,最好的办法是通过工艺来解决:一方面要在素材表面喷涂头道底漆;二是采用湿碰湿的工艺喷涂PE底漆,间隔时间视涂料的表干时间决定。
1.4 填充性
根据试验,笔者认为PE木器涂料填充性能的好坏最终还是归结于树脂的选择,不同类型的树脂对木材的填充性能有比较明显的区别。烯丙基醚改性类要明显比双环改性的树脂好,同种类型的树脂各厂家的差异性很大,要谨慎选择。清底漆中填料的添加也能增加涂料的填充性能,但是在PE木器涂料体系中效果没有更换树脂明显。相反在白底漆中填料的添加有可能降低填充性能(针对密度板材),通过降低白底漆中填料的吸油量可以很好地增加填充性能。通过试验结果来看不论是清底漆体系还是白底漆体系,增加涂料的触变性能明显改善产品的填充性能,比如添加触变较好的树脂和气相二氧化硅都能提升填充性能。一些干性树脂也可提升PE涂料的填充性能,比如CAB、醛酮树脂等,但是由于价格昂贵使用者较少。
1.5 决定抗下陷性因素
1.5.1 封闭底漆
PE涂料直接作用于板材上通常会出现附着力和塌陷问题,能够说服施工者增加一遍封闭底漆是解决PE清底漆抗下陷最简捷、最节省配方成本的办法,同时也能提供比较好的附着力,这是涂料工程师最喜欢看到的结果。但是会增加一遍施工、一遍打磨,影响施工周期,这是许许多多小型家具厂都不愿遵守的一项规则。另外现如今务工人员紧张、人工成本昂贵也是家具厂老板所考虑的主要因素。
1.5.2 树脂的选择
想尽一切办法把交联密度做到100%是每个涂料工程师的梦想,但是由于树脂来源的稳定性、树脂分子量分布的均衡性,每个树脂使用者都很难把握。所以在树脂选择上尽量选择比较稳定的、对基材润湿好的树脂产品。根据经验,大分子、收缩小、放热峰低的树脂有比较好的填充性能和抗下陷性能。添加少量的、干性好的醇酸树脂也能得到想不到的效果。另外,在配方中尽量使用一些苯乙烯满足 交联需求。
1.5.3 填料搭配
较多的涂料工程师把填充性能归结到树脂和填料的共同作用,把下陷归结于树脂的影响。笔者在试验过程中发现,不同体质的填料、不同粒径的填料搭配后抗下陷效果明显不同。树脂对不同粉体的润湿性能不同,导致后期粉体表面张力、介电常数不同。最终对板材的润湿性能和涂膜的流平性能会有较大的改变。将600目、1 000目滑石粉和透明粉搭配后的抗下陷的效果,明显好于单一或两种使用的效果。
1.5.4 溶剂的选择
在PE清底漆中使用的溶剂种类,相信作为PE涂料工程师均牢记于心。对于直接施工与板材上的PE清底漆,不同的溶剂对填充性能和下陷性能均有改善,这里的改善并不是指对涂膜的影响,指的是溶剂对基材的润湿帮助。少量快干溶剂能够解决板材的脱泡,并且使胶化时间缩短。快速的脱泡能够帮助二次流平,达到较好的流平效果。对填充性能和抗下陷性能提供帮助。
1.5.5 自干树脂的介入
对于自干树脂的介入一直都存在一定的争议,有人提倡增加硝基纤维素,有人提议增加醋酸丁酸纤维素或氯醋树脂。对于上述3种类型的树脂一直也没有一个明确的优缺点,使用者也是见仁见智。笔者曾经对上述3种树脂进行过比较详细的测试,测试结果虽均出自于家具厂,但不一定能够具有普遍性。
(1)硝基纤维素:添加少量后性能极其优越,不论是PE清底漆中还是PE白底漆中均有意想不到的效果。但是笔者不建议大面积添加,是由于胶化问题。这里的胶化问题,实验室的结果和市场结果相差甚远,一定要注意。
(2)醋酸丁酸纤维素:此树脂虽然成本较高,少量添加后还是有一定的优势,除了能够加快干燥还能提升流平性能、抗流挂性能、基材润湿性、抗针孔性能。所以笔者建议少量添加为好。
(3)氯醋树脂:除了能够延长表干外,没发现什么优点。添加后注意表干时间和打磨性能。

2 结语
市面上销售的产品所遇到的问题比本文所阐述的要多很多,包括“绿化”、流平、黏度等都是我们所关心的问题。有些问题并不是早期存在,随着涂料工程师逐步重视与对成本的控制,弊病随之频频出现,比如:早期的PE涂料具有比PU涂料明显优异的抗下陷效果,但是由于成本的控制,苯乙烯添加量递减较为明显,施工固含量相对下降了很多。由于溶剂的挥发,使用时厚度不均匀的地方便出现了收缩不一致的情况,特别是液膜较厚的地方收缩变大,造成涂膜下陷、流平差、填充差等弊病。上述的内容基于笔者试验及能力范围所提供的,相信其他的涂料工作者还有更多的优良方案。
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