CN101712174A - 一种木制品的表面涂装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供对针叶类木制品表面进行涂装的方法，通过喷涂或辊涂等方式对木制品表面涂施快速固化涂料，在木材表面快速形成封闭层，可以获得平整的表面；接着可根据需要对封闭层表面涂装上其他所需的油漆，其中快速固化涂料采用紫外线固化涂料，并在室温下照射紫外光而使其在10秒钟内固化形成封闭层。本发明通过快速形成封闭层可以对木材表面的纤维起到封闭和固定的作用，使得木材表面不会因为表面吸收水份或其他物质释放压缩(如由切削刀具的刀刃后角在切削过程对木材表面压缩引起)，或因早材和晚材吸湿膨胀系数差异而形成凸起。经过这样处理后的针叶类木制品表面平整光滑，根据需要再进行正常油漆装饰后，可以达到平整光滑的涂饰效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种在木制品表面涂布液体或流体的方法，特别涉及一种木制品表面所涂布液体或流体受照射或辐射的处理方法。
背景技术
根据木材材质的构成，通常将木材材质构成分为早材(early wood)和晚材(latewood)两个部分，早材的材质较疏松比重较轻，而晚材相对于早材则较密实比重较大。由于早材和晚材存在密度和比重的差异，导致早材和晚材吸收水份或其他物质后的膨胀(swelling)率也不同，早晚材过渡变化越急剧，则早材和晚材的材质比重相差越大，因此两者的膨胀率差异也越大。
另外，在木材的加工过程中，比如当刀具切削木材或磨具磨削木材时，刃具的后角(clearance angle)对木材切削面会产生一个压力，这个压力大小与刀具或磨具的锋利程度成反比，在切削过程中，在这个压力作用下，切削面的木材会被压缩，通常针叶材早材材质比晚材疏松，因此早材部分的压缩量比晚材部分压缩量大。阔叶材的早材和晚材的材质差异程度比针叶材小，阔叶材早材晚材的被压缩量差异较小。
对木材表面进行油漆涂装时，当木材表面被施加涂料，木材会吸收涂料本身以及涂料中含有的水分、稀释剂(thinner)等。由于早材和晚材吸收水份或其他物质后的膨胀率存在差异，以及木材表面切削时被压缩的早材部分，吸收水份或其他物质后也会释放压缩，所以，当木材表面被涂施涂料后，将因为早晚材膨胀不同和早材疏松部分释放压缩量，而使被涂装的木材表面呈现凹凸不平，即通常所说的木材纹理(grain)凸起。特别是，对于针叶类(softwood)木材，其木材材质属于粗结构(coarse texture)，其早材和晚材密度差异比阔叶材(hardwood)大，故采用针叶类木材的木制品或单板的表面进行涂料装饰加工时，装饰加工面凸起的木材纹理程度较为严重。
例如，中国杉木(China Fir/Cedar)属于早晚材急剧变化的针叶材种，早晚材的材质(texture)差异大。使用中国杉木(China Fir/Cedar)制成的木制品或装饰板表面进行上漆时，为了克服涂料装饰时所引起的产品表面木材纹理凸起缺陷，通常的处理办法是先使用碳酸钙或高岭土(Gesso or Kaolin)等和油漆或胶料混合的腻子材料对产品表面进行覆盖，以便达到平整的装饰效果，然后再进行后道的涂料装饰。为了有效地覆盖木材纹理凸起的缺陷，Gesso等材料的涂层厚度一般需要达到0.15-0.30mm。但是，由于碳酸钙或高岭土等腻子材料覆盖层的膨胀(swelling)和收缩(shrinkage)变化量(伸缩量)比中国杉木小，因此当周围气温发生变化时，碳酸钙或高岭土等材料覆盖层无法与木材同步伸缩而产生龟裂以致剥落。
公开号为JP03-047569的日本专利公开文献中，公开了一种表面加强的天然木装饰板的制备方法。该方法在粘结于木质基层材料(如胶合板、LVL或刨花板)上的天然木装饰单板上，首先将覆盖材料异氰酸酯树脂涂覆在单板上作为内层涂覆剂(主要成分采用聚酯树脂或丙烯酸树脂)并使其固化；接着，迅速涂覆紫外线固化树脂作为待由紫外线固化的中间涂覆剂，其覆盖量为10-30g/shaku2(1shaku＝30.303cm)，即111-333g/m2；最后覆盖硬度等于或大于铅笔硬度4H的涂覆材料作为表面涂覆剂并使其固化。该方法增强了内层涂覆剂和由紫外线固化的中间涂覆剂的黏着，缩短了固化时间，实现由内层涂覆剂至表面涂覆剂的一致性，能够获得具有良好抗划伤性的表面加强天然装饰板。
公开号为US5824373的美国专利中，公开了一种涂覆木材基底的方法。自由基固化涂料采用acrylourethane树脂、非饱和聚酯树脂及其与吗啉代、苯酚、磷化氢和酮缩醇光激发剂的混合物的特殊化学式表示。施加静电于木材基底，包括：基底的接地、静电沉积以及加热基底，以便使涂覆剂在辐射固化前流动形成光面。湿度控制还可以用于改进静电涂覆方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种对针叶类木制品的表面进行封闭涂装方法及其制备的木制品。该涂装方法避免了因周围气温发生变化所导致的木制品表面涂层的龟裂和脱落缺陷。
为实现本发明目的，本发明提供一种木制品的涂装方法，木制品采用针叶类木材制成，按照以下顺序进行的步骤进行涂装：1)将木制品的表面进行砂光处理；2)对经过砂光处理后的木制品表面，以喷涂或辊涂方式涂施快速固化材料使其在木制品表面形成一层封闭层。
此外，还包括步骤：对封闭层进行砂磨后，涂覆油漆并使其干燥，以便得到平整度、光洁度较高的产品表面。
其中，快速固化材料为紫外线固化涂料，在≤40℃的温度下，通过对涂施有紫外线固化涂料的木制品表面照射紫外光而使其固化形成所述封闭层。紫外线照射时间为2-15秒，紫外线固化涂料的用量为≤80g/m2。
特别是，为了使木制品表面的更为平整，紫外线固化涂料分两次涂覆在木制品上，第一次的涂覆量范围在15-30g/m2，控制第二次的涂覆量大于第一次的涂覆量，并且两次涂覆量之和不超过80g/m2(例如，选择第一次涂覆量为20g/m2，第二次涂覆量为50g/m2，两次涂覆量之和为70g/m2；选择第一次涂覆量为30g/m2，第二次涂覆量为45g/m2，两次涂覆量之和为75g/m2)。并且，木制品每次涂覆紫外线固化涂料后使其以100-300mm/s的速度移动通过紫外光源以便对木制品表面进行所述紫外光照射。
特别是，木制品每次涂覆紫外线固化涂料后使木制品以150-300mm/s的速度移动通过所述紫外光源。
特别是，所述紫外线固化涂料包括如下重量份配比原料：光引发剂2～7、丙烯酸改性树脂20-60、丙烯酸酯20-40。优选光引发剂4～5、丙烯酸改性树脂25-35、丙烯酸酯25-35。
特别是，所述紫外线固化涂料包括如下重量份配比原料：光引发剂2～7、丙烯酸改性树脂20-60、丙烯酸酯20-40、滑石粉15-30。优选，光引发剂4～5、丙烯酸改性树脂25-35、丙烯酸酯25-35、滑石粉18-22。
其中，紫外线的照射强度为150～400mj/c m2(毫焦耳/平方厘米)，紫外光源距离所述封闭层表面的距离为50-200mm。
本发明的另一目的是提供一种按照上述涂装方法制备而成的木制品。
本发明的优点体现在以下方面：由于使木制品表面涂施的涂料不含挥发性有机化合物(VOC)，有较高的固体含量(通常＞80％)，并且在2-15秒钟内固化，因此木材吸收涂料(包括涂料成分和水分等)的量较少，在木材纤维还没有产生膨胀之前，涂料在紫外线光照射下就已经快速干燥固化，形成了封闭层(seal)，这个封闭层可以对木材表面的纤维起到封闭和固定的作用，使得木材在加工时被压缩的早材疏松部分的纤维被封闭和固定，不会因为吸收水份或其他物质释放压缩而形成凸起，封闭层还可以阻止木材表面继续吸收水份或其他物质，避免了早材和晚材在吸收水份或其他物质后，因两者的膨胀率差异所导致的木材表面呈现凹凸不平的现象，同时封闭层可以阻止木材所含的树脂向外渗透，即具有封油效果。因此，本发明方法可以避免木材表面在涂饰涂料时引起的纹理凸起，中国杉木或松木类等上漆产品经过这样的封闭处理后，再经过砂磨(sanding)并根据需要再进行正常的后道油漆装饰工序后，不但使产品表面平整光滑，而且不会产生涂层龟裂和脱落的缺陷。
附图说明
图1是本发明方法中利用紫外线对工件表面涂料进行固化的示意图；
图2是图1的A向视图。
附图标记说明：1.木料工件；2.紫外线灯管；3.灯罩
具体实施方式
实施例1
取由中国杉木指接和侧拼制成的木料工件，工件的含水率为＜13％。
形成封闭层的材料为紫外线固化涂料，采用T-UV-688N，主要成分包括：光引发剂、丙烯酸改性环氧树脂、丙烯酸酯和滑石粉，其中各成分的重量份配比为：
光引发剂 4kg
丙烯酸改性环氧树脂 30kg
丙烯酸酯 30kg
滑石粉 20kg
光引发剂可为安息香醚类光敏剂，包括安息香二甲醚、安息香二甲醚、安息香二乙醚、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香丁醚、安息香异丙醚，本实施例中选择安息香二甲醚。
T-UV-688N紫外线固化涂料的性能指标如下：
固含量 99％
外观 乳白色液体
粘度(25℃) 2000～3000cps
油漆采用主要成分为丙烯酸共聚物的水性漆。
在环境温度为25℃下，对待涂漆的杉木木料工件表面进行两道紫外线固化涂料涂覆表面处理，具体步骤如下：
1)第一次紫外线固化涂料涂覆
通过辊涂将T-UV-688N紫外线固化涂料涂覆在工件的表面，涂覆量为30g/m2，如图1和2所示，使工件1以166mm/s(毫米/秒)的速度在紫外光灯管2下方通过，工件1表面的紫外线固化涂料在紫外线的照射下迅速固化，从而在工件表面形成一层封闭层，固化后将工件表面进行砂磨平整；
2)第二次紫外线固化涂料涂覆
通过辊涂将T-UV-688N紫外线固化涂料涂覆在工件的表面，涂覆量为45g/m2，使工件1以166mm/s(毫米/秒)的速度在紫外光灯管2下方通过，工件表面的涂料固化在工件表面形成一层封闭层。
在上述两次涂覆过程中，紫外光的强度控制在150～400mj/cm2(毫焦耳/平方厘米)，紫外光灯管2距工件1的垂直距离控制在120mm。
3)涂覆油漆
对工件1表面进行磨砂，最后喷涂油漆，油漆的用量为40g/m2，使油漆自然干燥。
实施例2
木料工件和油漆同实施例1。
形成封闭层的材料为紫外线固化涂料，采用T-UV860。主要成分包括：光引发剂、丙烯酸改性环氧树脂、丙烯酸酯，其中T-UV860的各成分的重量配比为：
光引发剂 5kg
丙烯酸改性树脂 40kg
内烯酸酯 35kg
T-UV860紫外线固化涂料的性能指标如下：
固含量 99％
颜色 半透明液体
粘度(25℃) 600～1000cps
在环境温度为38℃下，对待涂漆的杉木木料工件表面进行一道紫外线固化涂料涂覆表面处理，具体步骤如下：
1)T-UV860紫外线固化涂料涂覆
通过喷涂将T-UV860紫外线固化涂料涂覆在工件的表面，涂覆量为55g/m2，如图1和2所示，使工件1以140mm/s(毫米/秒)的速度在紫外光灯管2下方通过，工件1表面的紫外线固化涂料在紫外线的照射下迅速固化，从而在工件表面形成一层封闭层，固化后将工件表面打磨光整。
紫外光的强度控制在250～350mj/cm2，紫外光灯管2距工件1的垂直距离控制在180mm。
然后对工件1表面进行磨砂，最后喷涂后道油漆，油漆的用量为60g/m2，使油漆自然干燥。
实验例1
木料工件和采用的油漆同实施例1。
采用腻子材料对木料工件表面进行覆盖，覆盖厚度为0.25mm，腻子材料为高岭土和涂装胶(主要成分的重量份配比为：水性丙烯酸乳液20-25；碳酸钙56-60，)的混合物，高岭土和涂装胶的重量配比为100∶38-40。
然后在打磨后的木料工件腻子材料表面喷涂油漆，使油漆自然干燥或热风干燥，热风干燥温度为50℃-70℃。
实验例2
木料工件和采用的油漆同实施例2。
采用腻子材料对木料工件表面进行覆盖，覆盖厚度为0.25mm，腻子材料为高岭土和涂装胶(主要成分的重量份配比为：水性丙烯酸乳液20-25；碳酸钙56-60)的混合物，高岭土和涂装胶的重量配比为100∶35-40。
然后在木料工件的腻子材料表面(打磨后)喷涂油漆，使油漆自然干燥或热风干燥，热风干燥温度为50℃-70℃。
将实施例1、2和实验例1、2四种不同涂装方法施工的工件，至于露天室外放置，放置时间6个月，从6月份至12月份，经历夏季高温(最高温度40℃)和冬季(最低温度-3℃)，发现实验例1、2的木料工件表面出现龟裂，实验结果见表1：
表1
| 试件 | 油漆覆盖层龟裂或剥落面积 |
| 实施例1 | 无 |
| 实施例2 | 无 |
| 实验例1 | 75％ |
| 实验例2 | 80％ |
Claims (10)
1.一种木制品的表面涂装方法，木制品由针叶类木材制成，所述方法按照以下顺序进行的步骤进行：
1)将木制品的表面进行砂光处理；
2)对经过砂光处理后的木制品表面，通过喷涂或辊涂涂覆快速固化材料在木制品表面形成一层封闭层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括步骤：对封闭层涂覆油漆并使其干燥。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在步骤2)中，所述快速固化材料为紫外线(UV)固化涂料，在≤40℃的温度下对涂覆有紫外线(UV)固化涂料的木制品表面照射紫外光而使其固化形成所述封闭层。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：其中所述紫外线(UV)固化涂料的用量为≤80g/m2。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述紫外线(UV)固化涂料分两次涂覆在所述木制品上，其中第一次涂覆量为15-30g/m2，且第二次的涂覆量大于第一次的涂覆量；木制品表面每次涂覆固化涂料后使其以100-300mm/s的速度移动通过紫外光源以便实现所述对木制品表面照射紫外光。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于每次使木制品以150-300mm/s的速度移动通过紫外光源。
7.如权利要求1至6任一所述的方法，其特征在于：所述紫外线固化涂料包括如下重量份配比原料：光引发剂2～7、丙烯酸改性树脂20-60、丙烯酸酯20-40。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：还包括15-30重量份的滑石粉。
9.如权利要求1至6任一所述的方法，其特征在于：所述紫外线的照射强度为150～400mj/c m2，紫外光源距离所述封闭层表面的距离为50-200mm。
10.一种木制品，其特征是按照权利要求1至9任一所述的方法制备而成。
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