1、概述
水性木器漆就是以水为主要溶剂或可以用水稀释的木器漆,主要是对木器起保护和装饰作用。水性木器漆与溶剂型木器漆的最大不同之处就是可以用水稀释。
根据水性木器漆成膜机理,水性木器漆可分为单组分和双组分两大类。单组分常见的有水性醇酸类、水性丙烯酸类、水性聚氨酯类、水性聚氨酯-丙烯酸复合类等。其中,最为常见的是水性丙烯酸类、水性聚氨酯类和水性聚氨酯-丙烯酸复合类。双组分水性木器漆主要有水性丙烯酸和水性聚氨酯两大类型。
我们主要讨论单组份的水性丙烯酸木器漆,也是目前市场上用量最大的一种水性木器漆。
水性丙烯酸类木器漆是目前市场上比较常见的一类产品,因为其价格便宜,性能比较好而广受欢迎。具体的表现为涂膜色浅、光泽比较高(可以做高光清漆)、保光保色性能好、耐候性能好。而且该类产品硬度上升速度快,硬度也相对比较高,在水性木器涂料里属硬度最接近溶剂型漆的一类。耐一般家用化学品性能好。
2、水性木器漆的配方构成
水性木器漆主要由水性乳液、助剂、颜填料和水等组成。
水性木器漆主要分为底漆和面漆,有透明和色漆两种体系。
2.1 水性木器漆底漆
底漆主要注重干性、打磨性、附着力、底材的润湿和填充性等。因此需要选择合适的润湿剂,以保证对木材有良好的润湿渗透性,尤其是一些木纹比较深的木材,入孔性是一个很大的问题。另一方面,需要调节体系的流变性能,使漆膜在木孔处有更好的渗透性。
木器漆一般都要求较快的干燥速度,以达到快速施工的目的。除了乳液,成膜助剂也是影响漆膜干燥速度的关键。水性体系常用的成膜助剂有BCS,Texanol,DPnB,DPM等。BCS干燥快,但是成膜效率较低,需要添加量较大,低温成膜性差,毒性大。Texanol成膜效率高,但是干燥相对较慢。DPnB和DPM比较均衡,既有较高的成膜效率,干燥速度也相对较快,可以选择搭配使用。
为了提高漆膜的打磨性,可以加入硬脂酸锌作为打磨助剂。目前市场上硬脂酸锌主要有两种形态,干粉状态和水性乳液状态。水性乳液状态加入方便,比较好用,但是相对成本较高。而硬脂酸锌极性非常低,与水严重不相容,如何把干粉加入到水性体系中是一个大难题。经常会出现分散困难,储存不稳定,稳泡,析出分层等问题,严重影响使用的效果。
我们可以借助法国先创公司的Synthron® KB 200实现硬脂酸锌与水性体系的完美结合。Synthron® KB 200对硬脂酸锌等低表面能的颜料有很好的润湿分散效果。按照下面的做法 就可以把硬脂酸锌分散成稳定的分散体。
序号 | 材料 | 添加量 | 工艺说明 |
1 | 去离子水 | 50-55 | 一、 加入1~6,搅拌均匀。 二、 分散条件下缓慢加入8,加入部分消泡剂7,然后高速分散或者研磨(最好用三辊机)至细度小于30um。 三、 将其余消泡剂7加入,分散均匀。 |
2 | 分散剂O-Disperse 3328 | 2 | |
3 | 分散剂 Synthron® KB 200 | 1.5 | |
4 | 湿润剂O-wetton 4338 | 0.5 | |
5 | 防沉剂A300 | 0.5 | |
6 | PH调节剂 DMEA | 0.2 | |
7 | 消泡剂 O-breakair W S 2991 | 0.5 | |
8 | 硬脂酸锌 | 35-40 | |
总计 | 100 |
此分散体储存稳定,可以很容易加入水性体系中,手调即可加入。在水性体系中不稳泡、不析出,有良好的透明度,可以很好地提高水性木器漆的打磨性。能达到市面上水性硬脂酸锌乳液的效果。
2.2水性木器漆面漆
水性木器漆的性能主要体现在面漆上,干性、硬度、光泽、丰满度柔韧性、耐水、耐化学介质等性能基本都由水性乳液决定。
Resin ARE 2091是一种核壳结构、自交联纯丙乳液。其成膜温度低、干燥速度快、硬度上升快、打磨性好、漆膜透明性好、光泽高,手感好,具有很好的耐碱性和早期抗压性,适合用于水性木器清漆和色漆。
通常,基材润湿剂与消泡剂需要良好的搭配,使二者完美契合,达到平衡。既不会因为润湿剂太强而稳泡,也不会因为消泡剂太强而产生缩孔,气泡和缩孔都是导致漆膜产生缺陷的重要原因。
O-wetton 4437是一种独特的小分子氟硅润湿剂,具有很低的表面张力,强烈的基材润湿能力,能明显改善漆膜的润湿性,流平性。添加量小,效果显著。
O-breakair W S 2991是一种专为各类乳液体系设计的消泡剂,具有优异的动态消泡、抑泡效能及持久的消泡能力。二者搭配使用有非常优秀的效果。
通过加入消光剂、手感剂和颜料,可以赋予漆膜各种颜色和表面状态。
2.3 水性木器漆的参考配方
透明底漆
序号 | 材料 | 添加量 | 备注 |
1 | 水性乳液 | 70 | ARE 2091 |
2 | 去离子水 | 19.3 | |
3 | 润湿剂 | 0.3 | O-wetton 4437 |
4 | 成膜助剂 | 2 | DPnB |
5 | 成膜助剂 | 2 | DPM |
6 | PH调节剂 | 0.2 | DMEA |
7 | 消泡剂 | 0.2 | O-breakair W S 2991 |
8 | 打磨助剂 | 5 | 硬脂酸锌浆 |
9 | 流变助剂 | 0.5 | RM-8W |
10 | 流变助剂 | 0.8 | ASE 60 |
总计 | 100 |
生产工艺
依次投入1、2,开机300-400rpm, 搅拌均匀10分钟。
1) 在400-600rpm速度状态下再加入3、4、5、6、7,在1000-1200rpm速度高速分散10分钟。
2) 加入8,在400-600rpm速度状态下搅拌10min
3) 精确称量。然后慢慢加入9、10,注意粘度变化,调节好粘度。
品控项目 | 品控内容 |
细度/清洁度 | ≤25微米 |
密度(公斤/升) | 1.06±0.001 |
颜色 | 微浊白 |
固体份(W/W) | 33.5±1% |
粘度(25℃) | 45±3秒 |
透明性 | 漆膜透明无蓝光 |
配方特点:
ü 干燥速度快,常温下漆膜20min内即可表干
ü 打磨性好, 30min内即可打磨,易起粉,不粘砂纸。
ü 对木材的润湿性好,填充性好,丰满度高。
ü 透明度优异。
哑光面漆
序号 | 材料 | 添加量 | 备注 |
1 | 水性乳液 | 80 | ARE 2091 |
2 | 去离子水 | 11 | 水 |
3 | 分散剂 | 0.3 | W578 |
4 | 成膜助剂 | 2 | DPnB |
5 | 成膜助剂 | 2 | DPM |
6 | PH调节剂 | 0.2 | DMEA |
7 | 润湿剂 | 0.3 | O-wetton 4437 |
8 | 消泡剂 | 0.2 | O-breakair W S 2991 |
9 | 消光粉 | 2 | |
10 | 手感剂 | 0.3 | DC51 |
11 | 流变助剂 | 0.6 | RM-8W |
12 | 流变助剂 | 0.5 | R2020N |
总计 | 100 |
生产工艺
1) 依次投入1、2,开机300-400rpm, 搅拌均匀10分钟。
2) 在400-600rpm速度状态下再加入3、4、5、6、7、8,搅拌均匀。
3) 加入9,在1000-1200rpm速度高速分散10分钟。
品控项目 | 品控内容 |
细度/清洁度 | ≤25微米 |
密度(公斤/升) | 1.09±0.001 |
颜色 | 微浊白 |
固体份(W/W) | 38±1% |
粘度(25℃) | 40±3秒 |
透明性 | 漆膜透明无蓝光 |
4) 在400-600rpm速度状态下加入10,搅拌均匀,然后慢慢加入11、12,注意粘度变化,调节好粘度。
配方特点:
ü 干燥速度快,常温下漆膜20min内即可表干,硬度起来快。
ü 外观流平好
ü 透明度优异,丰满度好,硬度高,耐化学介质好。
ü 漆膜手感爽滑。
3.水性木器漆的性能总结
项目 | 透明底漆 | 哑光面漆 | 检测标准 |
表干 | ≤20min | ≤20min | B1728—1979 |
实干 | 30min可打磨 | 4h | B1728—1979 |
硬度 | HB | HB | GB/T6739—1996 |
光泽 | - | 35-45 | GB/T1743-1979 |
细度(um) | 25 | 25 | GB/T 1724-1979 |
附着力 | 0级 | 0级 | GB1720—1979 |
抗粘连(50℃4h 500g) | - | 通过 | GB/T 1762-1980 |
耐水性 | - | 无异常 | GB/T 9274-1988 |
耐沸水 | - | 无异常 | GB/T 9274-1988 |
耐醇(50% 1h) | - | 无异常 | GB/T 9274-1988 |
耐醋(1h) | - | 无异常 | GB/T 9274-1988 |
耐干热 | - | 无异常 | GB/T 4893.3-2005 |
耐低温 | - | 无异常 | GB/T 4893.1-2005 |
储存稳定性 | 通过 | 通过 | GB/T 6753.3-1986 |
耐冻融性 | 通过 | 通过 | GB/T 9268-2008 |
4.总结
水性丙烯酸木器漆的特点是性价比高,光泽、硬度等性能好,干燥速度快,适合目前市场需求,因此是目前发展最快的一种水性木器漆。通过选择合适的水性乳液和水性助剂,能得到性能非常好的水性木器漆。