CN1587331A - 水性单组分聚氨酯木器漆及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有开放效果的水性单组分聚氨酯木器漆，其特征是：由水性单组分聚氨酯、水溶性纤维素醚、水性有机硅和水组成，各组分的百分含量分别为：水性单组分聚氨酯75～85％，水溶性纤维素醚2～8％，水性有机硅0.5～4％，水9～17％。所述木器漆的制造方法的特点在于：首先在常温条件下，在常规的高速分散机中按百分比投入水性单组分聚氨酯、水溶性纤维素醚、水中进行分散，使材料的细度小于40微米；然后将温度控制在50℃以下，在分散机中投入水性有机硅，进行中速分散5分钟；最后从分散机中取出材料、得到成品。本发明能使木材导管形成完全开放的效果，在保护木材的同时能保持木材的天然质感，而且VOC挥发量极少，有利于环保和人体健康。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种木器漆，更具体地说是一种既能保护木材又能保持木材导管纹理结构、使之具有开放效果的水性单组分聚氨酯木器漆。属于制漆技术领域。
背景技术
随着我国社会经济的飞速发展，消费者对生活质量的要求越来越高，在木器装修和家具购买上面，表现为对高档实木以及贴木皮木器的需求愿望比对普通的贴纸木器的需求愿望大大上升。
市场通常对实木以及贴木皮木器的装饰办法是尽可能用油漆将木材的导管填平，最终达到比较平整的漆膜效果。这种木器现在对消费者不具有吸引力。首先，消费者现在对木器的要求是希望能直接摸得出并感受到木材的天然质感，满足一种普遍的“回归自然”的心理需求；如果将木材的导管完全填平则无法表现出木材的天然质感，消费者觉得不实在。其次，有经验的消费者认为这种将木材的导管完全填平的做法耗用的油漆量很多，有机溶剂(VOC)的挥发量很大，而且事实上由于漆膜很厚，漆膜中残留的有机溶剂也不容易在短时间内完全挥发，从而导致居室的空气质量变差，与目前社会倡导的环保意识相违背。再次是木材的导管填平以后，人们发现这种高档的实木和贴木皮木器很难同普通的贴纸木器分辨开来，从而无法吸引消费者的购买愿望。
因此，如果木器漆在提供木材保护能力的同时，还能将木材的纤维结构(导管)完全显现出来、表现出木材的天然质感，并具有低VOC挥发的特征，那么这种我们称之为开放效果的木器漆便能满足消费者消费的更高要求以及对环境的友好性，并将会成为今后木器漆消费的一个重要的发展方向。
目前，市场上普遍零售的油性聚氨酯木器漆的漆基大都是合成树脂，如醇酸树脂、合成脂肪酸树脂等，由于其分子结构的疏水性，对亲水性的木材纤维的渗透性并不十分理想，因而不属于开放效果漆。硝基纤维素木器漆对木材纤维的渗透性虽然十分理想，但它具有很多的缺点，如易变黄，不耐酒精擦洗，VOC的挥发量很大等，因而也属于开放效果漆。
发明内容
本发明需要解决的技术问题，即本发明的目的之一，是为了提供一种水性单组分聚氨酯木器漆，不但具有开放效果、能够表现出木材的天然质感，而且所含挥发性有机溶剂含量低、符合环保要求。
本发明的目的另一目的，是为了提供前述水性单组分聚氨酯木器漆的制造方法。
本发明的技术问题可以通过采取如下措施解决：
水性单组分聚氨酯木器漆，其特点是：由水性单组分聚氨酯、水溶性纤维素醚、水性有机硅和水组成，各组分的百分含量分别为：
水性单组分聚氨酯75～85％，
水溶性纤维素醚2～8％，
水性有机硅0.5～4％，
水9～17％。
本发明解决技术问题，还可以采取以下措施：
所述水性单组分聚氨酯为脂肪酸改性单组分聚氨酯水性分散体。
所述水为纯净水或去离子水。
所述的水性单组分聚氨酯含量为78～82％。
其中所述的水溶性纤维素醚的含量为4～6％。
其中所述的水的含量为12～14％。
其中所述的水性有机硅含量为1～2％。
如前述的水性单组分聚氨酯木器漆的制造方法，其特点在于包括以下工艺步骤：
(1)准备原材料；
(2)在常温条件下，在常规的高速分散机中按百分比投入水性单组分聚氨酯、水溶性纤维素醚、水中进行分散，使材料的细度小于40微米；
(3)将温度控制在50℃以下，在分散机中投入水性有机硅，进行中速分散5分钟。
(4)从分散机中取出材料，即可得到成品。
本发明具有以下突出效果：
1、本发明使用纤维素醚同水性聚氨酯树脂进行拼用，使本发明具有开放效果的特征。首先，由于纤维素醚具有同硝基纤维素树脂同样的直链型分子结构，而且溶解于水，因而对木材纤维的渗透性更加强。其次，纤维素醚与水性聚氨酯树脂都具有氢键，通过氢键，纤维素醚与水性聚氨酯树脂可以形成很强的物理交联，从而通过纤维素醚的牵引作用，水性聚氨酯就可以进一步渗透进木材的纤维深处。再次，纤维素醚具有很好的保水性，通过延长成膜的时间，可以促使漆基进一步渗透进木材之中。这样，木器在施工后只是在木材表面包括其导管中覆盖有一层薄薄的纤维素醚同水性聚氨酯树脂的膜，木材导管则形成完全开放的效果，能使木材保持天然质感。
2、本发明由于使用水性聚氨酯树脂和溶解于水的纤维素醚做漆基，因此可以使用水来作稀释剂，这样就可以大大降低VOC的含量。VOC含量的减少，从而使本发明的VOC的挥发量也减少，有利于环保。本发明的VOC挥发量按GB18582-2001中第4章的规定进行测试。测试结果为：本发明的挥发量可以控制在25g/l以下，而一般溶剂木器漆的VOC挥发量有600～700g/l之多。
3、本发明对木材导管的填充率只有油性聚氨酯木器漆的6％以及硝基纤维素木器漆的17％，因而木材导管具有很好的开放效果，能突出木材的天然质感；另外，该项目的VOC挥发量只有油性漆的二十份之一，气味很小。同时，该项目适用于所有的实木木器装饰，具有非常广泛的应用环境和前景。
附图说明
图1是本发明制造产品的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体描述。
具体实施例1：
水性单组分聚氨酯开放效果木器漆，由以下组分组成：水性单组分聚氨酯的含量为75％、水溶性纤维素醚的含量为7.5％、去离子水的含量为17％、水性有机硅的含量为0.5％；以上的百分数所指的是含总质量的百分数。
本实施例所采用的制造工艺如下：
(1)准备原材料：单组分聚氨酯水性分散体、水溶性纤维素醚、水、水性有机硅；
(2)在常温条件下，在常规的高速分散机中按百分比投入单组分聚氨酯水性分散体、水溶性纤维素醚、纯净水进行分散，使材料的细度小于40微米；
(3)将温度控制在50℃以下，在分散机中投入水性有机硅，进行中速分散5分钟。
(4)从分散机中取出材料，即可得到成品。
本具体实施例所得产品的性能如下表。
| 表干时间(保湿性) | 29min |
| 实干时间 | 26h |
| 硬度 | HB- |
| 对木材附着力(划格间距1mm) 级 | 1级 |
| 漆膜光泽 | 43° |
| 漆膜开放(开孔)效果 | 1.7％ |
| 冷热循环实验结果 | 漆膜轻微变色 |
| 漆膜手感效果 | 正常 |
| 漆膜美术效果 | 正常 |
具体实施例2：
脂肪酸改性单组分聚氨酯水性分散体采用德国拜耳(bayer)公司的产品，型号为VP LS 2342，其含量为84.5％；水溶性纤维素醚为德国科莱恩(Clariant Gmbh)公司产品，其含量为为2％；纯净水的含量为9.5％、水性有机硅由德国BYK公司产品Byk028、Byk024、Byk346、Byk381的几种材料混合而成，含量为为3％；以上的百分数所指的是含总质量的百分数。
| 表干时间(保湿性) | 28min |
| 实干时间 | 29h |
| 硬度 | HB- |
| 对木材附着力(划格间距1mm) 级 | 1级 |
| 漆膜光泽 | 43° |
| 漆膜开放(开孔)效果 | 2.2％ |
| 冷热循环实验结果 | 漆膜轻微变色 |
| 漆膜手感效果 | 正常 |
| 漆膜美术效果 | 正常 |
本具体实施例3：
水性单组分聚氨酯开放效果木器漆，由以下组分组成：脂肪酸改性单组分聚氨酯水性分散体采用德国拜耳(bayer)公司的产品，型号为VP LS 2342，其含量为81％；水溶性纤维素醚为德国科莱恩(Clariant Gmbh)公司产品，其含量为4.5％、纯净水的含量为13％、水性有机硅由德国BYK公司产品Byk028、Byk024、Byk346、Byk381的几种材料混合而成，含量为1.5％；以上的百分数所指的是含总质量的百分数。实验得出的结果显示具体实施例3所得出产品的性能比
具体实施例1、2的好。
本具体实施例3经过与同类产品比较并经过检测得出下表的结果：所选择的实验板材是水曲柳三夹板。
| 比较项目 | 油性聚氨酯木器漆 | 硝基纤维素木器漆 | 本项目 | |
| 原漆外观 | 粘稠液，无机械杂质 | 粘稠液，无机械杂质 | 无色至乳白色粘稠液，无机械杂质 | |
| 漆膜外观 | 柔和，光滑 | 柔和，光滑 | 柔和，光滑 | |
| 细度 μm | 30 | 30 | 30 | |
| 固体含量 ％ | 50 | 25 | 37.3 | |
| VOC挥发量，g/l | ～140 | ～150 | 25 | |
| 附着力， 级 | 1 | 1 | 1 | |
| 硬度 | 2H | HB | HB | |
| 漆膜光泽， ％ | 100 | 85 | 45～55 | |
| 漆膜开放(开孔)效果 | 1％ | 1.2％ | 1.8％～2.2％ | |
| 冷热循环实验 | 漆膜无裂纹出现 | 漆膜无裂纹出现 | 漆膜无裂纹出现 | |
| 施工性 | 刷涂二道无障碍 | 刷涂二道无障碍 | 刷涂二道无障碍 | |
| 干燥时间(常温) | 表干min | 40 | 30 | 27 |
| 实干 h | 24 | 12 | 28 | |
注：以上表格里的检测项目为按照以下操作规定所得出的数据
采样：按GB 3186规定进行。
试样的状态调节和试验的温湿度按GB 9278的规定进行。
漆膜制备：漆膜制备按GB/T 1727规定进行，清漆漆膜在室温放置3h后，于60℃干燥箱中干燥8h。干燥后的漆膜于恒温恒湿条件下状态调节2h后，进行硬度测试。
漆膜厚度：按GB/T 13452.2规定进行测定。规定试验漆膜厚度，底、面漆为(18±3)μm。注：漆膜制备时各组分的配比按说明书
原漆外观：采用目测。
细度：按GB/T 1724规定进行。
固体含量：按GB/T 1725规定进行。
表干时间：表干按GB/T 1728(89)中指触法进行。
实干时间：按GB/T 1728-79(89)中压滤纸法进行。
对木材附着力：底材选用符合HG/T 3655-1999中附录A中的枫木面三夹板，按GB/T 1727-1992制板并在常温干燥72h，其余按GB/T9286规定进行。
硬度：按GB/T 6739进行
施工性：按GB/T 9756-2001中5.4进行
漆膜外观：采用目测。
VOC挥发量：按GB 18582-2001中的第4章规定进行。油性聚氨酯木器漆(亮光)和硝基纤维素木器漆(亮光)的VOC挥发量是依据GB18581-2001标准的最低要求算出。此处的VOC挥发量是指涂布量为200g/m2时的实际溶剂释放量。
漆膜光泽：按GB/T 9754规定进行，入射角度为60°。
漆膜开放(开孔)效果实验数据由下面检测方法得出：
漆膜开放(开孔)效果采用使用等量油漆喷涂在相同面积的水曲柳木板上，待漆膜在常温下干燥48小时以后，用60度角的光泽仪测量油漆表面的光泽。
根据光泽的折射原理，物体的表面越平整、光洁，表面的光泽就越高；相反，物体的表面越不平、粗糙，表面的光泽就越低。
如果油漆对木材导管的填充性强，木材的导管就会填平，油漆干燥以后的表面也会比较平整、光洁，因而用光泽仪测量油漆表面的光泽就会高。但是，木材的导管填平以后，木孔的开放(开孔)效果就会很差。相反，如果油漆对木材导管的填充性差而且渗透能力强，则木材的导管就不会填平，油漆干燥以后木材的表面依然不平整，因而用光泽仪测量油漆表面的光泽就会低。但这时木材的导管的开放(开孔)效果就会很好。
根据以上原理，可以采用测量油漆表面的光泽来反映油漆漆膜的开放(开孔)效果的能力。即：油漆表面的光泽越低，油漆漆膜的开放(开孔)效果的能力越强。因此油漆表面的光泽与油漆漆膜的开放(开孔)效果的能力成反比关系，可用如下公式表示：
根据以上公式计算的δ值越大，则表明油漆漆膜的开放(开孔)效果的能力越强。
另外，油漆漆膜开放(开孔)效果的能力越强，即δ值越大，则木材表面的油漆漆膜越薄。当漆膜的厚度薄至一定的程度时，漆膜对木材的保护能力以及漆膜表面的美术效果和手感(质感)效果就会严重下降。我们经实验室严格的测试，发现δ值＝2％时，漆膜的保护能力、漆膜表面的美术效果和手感效果、硬度等综合性能是最佳的。当δ值＜1.8％时，漆膜的保护能力和硬度加强，但是漆膜表面的美术效果和手感效果就会严重下降；当δ值＞2.2％时，漆膜的保护能力、漆膜表面的美术效果和手感效果、硬度等综合性能都会下降。因此，在设计配方时，应控制δ值的范围在1.8％～2.2％以内。
冷热循环实验结果由这样的检测试验方法得出：将涂料按规定配比、以110g/m2×3次的涂布量喷涂于水曲柳板材上，室温干燥48小时后放入冷热循环机内进行测试，冷热循环设定方式为：-20℃冷冻2小时(此为第一步)；温度提升至常温(25℃)放置2小时(此为第二步)；温度提升至50℃烘烤2小时(此为第三步)；完成这三步(共6小时)为一个循环。反复进行五个循环，检视漆膜有无龟裂或其它异常现象。(注：常温为25℃。)
从以上表格所得出的实验结果可以看出：
①本发明的漆膜开放(开孔)效果比油性聚氨酯木器漆和硝基纤维素木器漆要强烈很多，因而木材导管具有很好的开放效果。
②经过试验，用手触摸涂覆过本发明的水曲柳三夹板具有非常明显的原木材的那种纹理的感觉，而其它两种则很不明显。接触本产品使人感觉到强烈的原木材的那种愉悦舒适感。
③本发明的VOC挥发量只有油性聚氨酯木器漆和硝基纤维素木器漆的3％，因而能满足消费者对环保的新要求，从长远来看，也十分有利于社会的良性发展。
Claims (8)
1、水性单组分聚氨酯木器漆，其特征是：由水性单组分聚氨酯、水溶性纤维素醚、水性有机硅和水组成，各组分的百分含量分别为：
水性单组分聚氨酯75～85％，
水溶性纤维素醚2～8％，
水性有机硅0.5～4％，
水9～17％。
2、根据权利要求1所述的水性单组分聚氨酯木器漆，其特征是：所述的水性单组分聚氨酯为脂肪酸改性单组分聚氨酯水性分散体。
3、根据权利要求1所述的水性单组分聚氨酯木器漆，其特征是：所述的水为纯净水或去离子水。
4、根据权利要求1所述的水性单组分聚氨酯木器漆，其特征是：所述的水性单组分聚氨酯含量为78～82％。
5、根据权利要求1所述的水性单组分聚氨酯木器漆，其特征是：所述的水溶性纤维素醚的含量为4～6％。
6、根据权利要求1所述的水性单组分聚氨酯木器漆，其特征是：所述的水的含量为12～14％。
7、根据权利要求1所述的水性单组分聚氨酯木器漆，其特征是：所述的水性有机硅含量为1～2％。
8、如权利要求1所述的水性单组分聚氨酯木器漆的制造方法，其特征在于包括如下工艺步骤：
1)准备原材料；
2)在常温条件下，在常规的高速分散机中按百分比投入水性单组分聚氨酯、水溶性纤维素醚、水中进行分散，使材料的细度小于40微米；
3)将温度控制在50℃以下，在分散机中投入水性有机硅，进行中速分散5分钟；
4)从分散机中取出材料，即可得到成品。
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