家具漆水性化几点建议

丁春秀

产品经理&中级工程师

天津市裕北涂料有限公司

家具漆很多家具企业在转型过程中遇到一些问题不知如何解决，而导致在用的时候出现了很多问题。本文就家具企业在使用水性漆过程中可能会出现的问题做一个总结，并给出一些建议。关键字：家具漆、涂料

丁春秀（伯丁克水性漆）

摘要：本文就家具企业在使用水性漆过程中可能会出现的问题做一个总结，并给出一些建议。

关键词：家具漆水性化、建议、底材处理、干燥。

随着国家环保政策的不断加强，越来越多的家具企业正在逐步向家具水性化转型。但由于接触传统的油性漆已经很多年，很多工艺、操作手法等等已根深蒂固，以为水性漆和油性漆大同小异，拿来就用，但很多家具企业在转型过程中遇到一些问题不知如何解决，而导致在用的时候出现了很多问题。为了避免同类事件再次发生，也为了家具企业在油转水过程中更加顺畅一些，对在水性化过程中容易出现的问题作个小结，仅供家具企业参考。首先来看一下水性漆和油性漆的一些区别，见表1

表格 1 水性漆和油性漆的区别

区别	参数表征	涂料类型		涂装性能表征区别
区别	参数表征	水性漆	油性漆	涂装性能表征区别
1	表面张力 mN/m	72.5（水）	20～40	水性漆的润湿、铺展、入孔及防缩边的性能比油性漆差。
2	蒸发潜热	极大	小	水性漆的施工需要吸收大量热量（是油性漆的5～8倍）；空气中的水蒸气的溶解量和温度有很大关系，一般随温度的升高溶解量增大。
3	相对湿度	极大	小	1、“相对湿度”，指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比，当空气中的水蒸汽含量越大（相对湿度＞70%），涂膜中的水分越难挥发到空气中； 2、油性漆没有水分挥发的过程，干燥速度受湿度影响较小。
4	漆膜性能	1K：“聚集”、“自交联”等； 2K：化学交联成膜	化学交联成膜（PU/PE/UV)	1、水性漆属“聚集”成膜（单组份）及“化学交联”成膜，整体的性能展现速度比油性漆慢（一般需待干7天）； 2、油性漆（PU/PE/UV）属于比较激烈的“化学交联”反应，性能展现快。
5	底材处理	较高	较低	1、木纤维遇水有胀缩属性（排湿收缩，吸湿膨胀）； 2、水性漆对贴皮板材有选择性；（用不耐水的胶贴的板材喷水性漆后会出现鼓皮等现象）； 3、木材的油脂、单宁色素等对漆膜性能有一定影响。
6	其它属性	——	——	1、水性漆属于乳液型非均相系统，油性漆属非水分子级均相系统； 2、水性漆不燃且储运安全，油性漆属易燃危化品； 3、水性漆VOC含量极低，环保健康，属于环境友好型产品；

从表1可见，水性漆和油性漆的区别在以下几方面：板面效果（平整度、润湿铺展度），干燥程度（速度、深度），性能差异（早期性能、长期性能），底材处理难易度。接下来按照工艺的顺序谈一下水性漆在工艺设计上的注意事项。

无论是透明系列还是实色系列，第一步都是对板材的处理。上面也提到，用水性漆在底材处理方面比油性漆要麻烦一些：对于贴皮板材，板材的木皮薄厚，贴皮胶是否耐水，木皮与底材是否粘牢严紧；对于实木，涨木筋、竖毛刺则是要考虑的重点；另外木材中的木质素总体偏碱性，而水性则是中性偏碱性，因此木质素在水性漆中有一定的溶解性，如果是白色或光荣实色漆则会引起漆膜泛黄，等等。如果底材处理不好可能会引起以下涂装问题，见表2。

表格 2涂装弊病原因分析及解决办法：

序号	无封闭涂装的后果	常见基材名称	原因分析	常见涂装效果	解决办法
1	家具变形、开裂	各种实木原木	含水率平衡的实木基材，对其吸水管孔没有进行有效封堵的话，其含水率会受环境温湿度的影响而发生变化，含水率高出平衡点木材会膨胀，反之木材会收缩，反复膨胀和收缩就会导致基材变形开裂。	各种颜色和效果的封闭和开放涂装	①采用高渗透、入孔好，封闭效果好的水性封闭底漆或净味油性封闭底漆。 ②配套工艺进行有效封闭，保证含水率平衡点不被打破，，这样就可以保证家具的稳定性。
2	局部渗色、发黄	红橡木、橡胶木、松木、中纤板等	基材中含有的单宁酸、色素、油脂等在受温湿度的影响逐步上浮到基材表面，如遇到封闭底漆封闭不严或封闭底漆局部被打穿（尤其棱角处），以上成分便渗透到浅色涂膜中，造成涂膜局部颜色发黄。	水洗白、纯白、仿古白等白色浅色涂装	①采用高渗透、入孔好，封闭效果好的水性封闭底漆或净味油性封闭底漆。 ②配套工艺进行有效封闭
3	底漆填充遍数多、涂料成本高	曲柳、红橡木等大棕眼材质	水性漆喷涂固含相对较低且一次性不宜厚涂，所以填充导管的效果比较差。	全封闭涂装效果	①用水性棕眼填充宝有效填充和封闭导管 ②用改良UV棕眼填充宝有效填充和封闭导管 ③水性高固填充底漆进行有效填充和封闭。
4	柜内气味异常	榆木为代表的各种材质	主要因为水性漆与各种家具基材接触后，水性漆当中的水分及部分原料与木材当中的成分发生化学反应，进而产生既非水漆又非木材的第三种气味的现象。但并非是刺激性气味，相对油性漆产生的气味还是比较容易接受。	各种颜色效果的封闭和开放涂装	①采用封闭性较强的专用底漆对家具基材进行有效封闭，防止基材深处过多吸入水漆而有不良气味的产生。 ②对水漆选型尽量采用气味释放性较好的产品进行涂装，尽可能避免水漆本身的一点气味在密闭的家具内部越积越多，而造成有气味的现象。 ③涂装工艺要合理，比如水性底面漆尽量配套使用封闭性较强的产品，每遍水漆保证彻底实干等工艺要求。
5	基材涨筋	各种原木和原木贴皮材质	材质偏软的基材在碰到水性漆时，木径极容易吸水膨胀，进而发生涨筋的问题。		①防涨筋封闭底漆喷涂 ②防涨筋配套工艺 ③净味油性底+水性面漆（如UV底漆）
6	贴木皮脱胶起鼓	各种原木贴皮材质	各种贴木皮在涂胶过程中出现漏涂、涂少或使用耐水性、耐高温差的胶粘剂时，木皮在吸收水漆中水分或对水漆加温干燥时，木皮极易脱胶起鼓。	各种涂装效果	①选用干燥快，封闭性强的封闭底漆进行封闭（水性专配油性净味封闭底漆更好） ②贴皮用胶尽量选用耐水耐高温胶。 ③涂胶时尽量涂布均匀有效。
7	拼接逢脱胶或落差	各种原木和原木贴皮材质	各种拼接基材因相邻基材的软硬度、吸水性有差异，在喷涂水性漆后其含水率会发生很大差异，当涂装好的家具彻底实干时，因基材的收缩程度不同，导致胶线两侧的基材形成落差。拼接胶的耐水性和耐高温性能差，极易导致脱胶或胶线收缩造成胶线两侧基材的落差现象。	各种涂装效果	①防胀筋封闭底漆喷涂 ②防胀筋配套工艺 ③净味油性底+水性面漆（如UV底漆）
8	导管内长毛、发霉、发白	水曲柳、红橡木等各种原木及其贴皮材质	此现象更多出现在水性开放涂装工艺中。无论实木还是贴皮基材，大家只关注了开孔的外在效果，而严重忽视了对导管内的封闭作用，导管内壁的封闭不严，基材极易从导管处吸水发潮，最终出现长毛和发霉的现象。	开放涂装效果	采用底粘高固、高渗透、入孔好、封闭好的水性封闭底漆或净味油性封闭底漆，在保证开孔效果的前提下对导管内壁进行有效封闭，防止水分对基材的侵蚀。

通过底材处理可以最大限度地降低甚至解决这些难点以达到预期效果。透明效果与实色效果的底材处理有相似之处同时也有区别。可以选择全水性工艺，也可以采用水油结合的工艺。但无论是全水性工艺还是水油结合工艺在选漆方面都很有讲究。

首先来谈一下水油结合工艺中对油性底漆的要求：

1、封闭性要求：①、良好的防水、防返色性：在白漆效果中防止单宁酸、色素等浮色；②、良好的防油脂能力，尤其对樟子松、落叶松等含油脂较多的板材有封闭油脂的能力；

2、附着力：和大部分水性底漆有良好的附着力；

3、优异的润湿入孔性：喷涂干燥后导管开孔自然；

4、气味低：喷涂施工时气味低、家具上残留气味低；

5、其它性能要求：①、有一定耐黄变性；调漆便捷易涂装；价格合理，性价比高。

那么什么情况下选择水油结合工艺呢？水油结合工艺适合以下几种情况：①、贴皮胶不耐水的贴皮板材，可以很好地防止木皮起鼓。②、抑制和减轻木材胀筋、起毛刺问题，减少打磨的难度。③、去除基材表面差异，使表面更加均一，这点在需要底擦色的透明效果中尤其重要。④、在油脂较多的板材中能封闭油脂，在白漆效果中防止色素随着水性漆上浮，防止漆膜开裂、脱层。

接下来谈一下全水性工艺中对木材如何处理。此处要注意，如果是贴皮胶不耐水的贴皮板材不能用全水性工艺。除此之外都可以通过选择合适的产品或工艺来实现100%水性化。全水性的底材处理根据板材及效果又略有不同，

如果是经过充分处理的板材做透明效果，其胶固底漆要求：

1. 润湿渗透力强。要求施工粘度要低，保证最终效果的前提下要求喷湿，整体喷涂到位不要遗漏，可刷涂、擦涂，对于门窗浸涂效果最佳。

2. 干燥快速、彻底。水分是胀筋的根源，因此水分挥发尽量快速，水分残留尽量减少，胶固的干燥就尤为重要，有条件者尽量采用热风烘干，配以通风或除湿设备，甚至采用微波干燥设备。干燥时间尽量延长。

3. 树脂与木材结合紧密。树脂在木材中要有一定的交联密度，才能有效的固着住膨胀变形的木筋和竖起的毛刺。理想状态是在木材表层形成薄薄的一层漆膜，通过打磨对表面进行整体处理，但切记不能磨漏。

具体操作：在基材上喷涂/淋涂/刷涂/浸涂水性胶固底漆，干燥后充分打磨表面。如果是大鬃眼的板材或者是做开放/半开放效果，那么导管内也要充分打磨，可用百洁布打磨鬃眼。如果是喷涂，要求均匀喷湿，但要避免流挂。此种胶固底漆一般选择单组份的就可以。

对于对含有高油脂或高单宁酸、高木质素板材，如果处理不当会导致渗色、白漆泛黄、漆膜脱层、开裂等问题。全水性解决方案要选水性双组份底漆进行封闭。在施工时需要注意：

1、干燥：封闭作用主要依赖双组份水性漆漆膜的交联密度，因此加速干燥，保证漆膜充分交联很关键。除需要配备适合的干燥设备和条件外，干燥时间一定要留够。

2、打磨：打磨环节切勿磨漏。湿膜薄厚的控制十分重要，它直接影响了干燥时间的长短、打磨操作的难易，以及最终封闭效果的实现。

具体操作：在基材上直接喷涂水性双组份清底漆，干燥后轻磨表面，注意不要磨漏，但这在大批量生产中很难做到。因此建议水性双组份封闭漆喷涂两遍，第一遍可正常打磨，第二遍最好不要打磨，可用百洁布轻磨去除颗粒。此处还要注意一点就是双组份底漆的调漆问题：传统的调漆方法是先把固化剂按照指定的比例加入主剂中先搅拌一下，然后再加入稀释剂再充分搅拌均匀。但水性漆中把固化剂加入主剂后搅拌时会越搅越稠此时再加水也不是很好搅拌，有时甚至会出现颗粒（极少数情况）。此时有两个小窍门：1、先在主剂中加入一定量水，开稀后再加入固化剂，然后再充分搅拌均匀。2、先在固化剂中加入一定水分，搅拌均匀后再加入主剂中，再充分搅拌。有人可能会说，这样不会损失固化剂吗？理论上是会损失一点点，但实际上不会。为什么呢？一是调漆的时间很有限，一般也就10分钟左右，而漆在调好后的可使用时间至少也有2个小时；另外水性双组份漆的反应时间比较长，如果没有强制干燥的话要有6-8小时甚至隔夜。二是技术工程师师在设计配方时会把固化剂的量稍微加大一点，固化剂本就是过量的，工程师已经考虑到固化剂跟水的副反应了。当然如果调漆时比较易搅匀而且不会出现颗粒或返粗，还是按照正常的顺序调漆。

有关白漆封闭注意事项：

1、对板材情况一定要分析预估，事先判断水性涂装的可行性，防范事后泛黄、渗色的风险；极易渗色泛黄的木材包括橡胶木、橡木、木皮较薄白乳胶不耐水的贴皮板。

2、专用封闭底漆主要依靠交联致密的漆膜，因此在打磨环节，一定要杜绝过度打磨，致使漆膜砂漏、封闭失效。

3、白漆的封闭在一定程度上与油脂的封闭相似，都要用双组份水性漆，具体操作可参考上述含油脂板材的处理。

水性漆能不能作全封闭效果——能！但对基材和效果有一定要求。首先基材是密度板、小鬃眼底材可以做全封闭。效果方面，对长期丰满席度要求不苛刻的场合。因为水性漆中的成膜助剂是一类慢干的挥发性物质，即使是烘干也不能在短期内除去。而当最终成膜助剂都挥发完后，家具或多或少都会有不同程度的塌陷。但是通过选择合适的产品和工艺可以减缓塌陷的产生。

全封闭效果目前可以采取三种方式：

1、在基材上施工专门的填充助剂，比如水性填充宝、水性打磨填剂，这是一类高含量的产品，依靠粉料的骨架支撑从而减少塌陷；

2、施工多道高固含高填充的水性底漆，此时白实色由于含有粉料比透明效果占优势。透明效果中如果喷涂多道底漆，可能会影响透明度，因此对清底漆的选择非常重要；此时在胶固时或胶固后可先用1-2道双组份清底漆，由于双组份漆的漆膜非常致密，抗塌陷性会更好。这时有人会说成本不能接受呀。答：这本就不是最佳解决方案。只有对成本不敏感的企业才会尝试。对成本有要求&当地政府不打击的企业向下看！

3、油性底漆（包括UV底漆）加水性面漆。从施工难度和风险把控上看，油底水面的工艺更为可行。传统的PU底漆或UV漆要考虑与水性面漆的附着力。从降低成本上讲，如果是卧房家具等对漆膜要求不严的场合可选择单组份水性漆，对于餐桌椅、办公台等家具则要选择双组份水性漆。

除了选漆得当，选择适当的干燥方式也会对减轻长期塌陷有帮助。然而不同的干燥方式对水性漆的影响可不仅是防塌陷这么简单。温度低、湿度大都不利于水漆中水分的挥发，水分挥发的快慢，以及挥发是否彻底都会影响到涂装品质。水漆干燥有问题，生产如何继续进行？订单如何按时交货？生产效率如何提升？涂装品质如何保证？许多问题都将因为水漆的干燥而产生。首先，让我们了解一下干燥对水性涂装的影响有哪些？解决办法又如何？见表3。

表格 3：干燥对水性涂装的影响

序号	工序阶段	干燥条件不达标会产生哪些问题？	解决办法
1	涂装前的预热（工件、涂料、水漆施工房）	①工件：工件表面温度过低或过高都不利于水性涂料在工件表面的润湿和铺展，容易造成缩孔、流平差、附着力不好等现象。 ②涂料：0℃以下时容易结冰甚至变质报废，0-15℃时底面漆产品粘度容易增稠，调漆不易搅拌，喷涂不畅，流平差。为了降粘加过多的水，易导致流漆和丰满度差等问题。 ③施工环境：整体施工环境温度低于15℃时，以上两点的问题将会持续和加剧。	①涂装前对工件、水性涂料、施工环境事先进行预热，防止以上问题发生。 ②三度指标：温度：15-30℃；湿度：50-70% 风速：0.1m/s
2	喷涂环节	1）温度小于15℃，湿度低于40%时： ①喷涂时出枪不爽，操作性变差。②对板件表面的润湿性、流动性变差。 2）温度高于30℃，湿度低于40%时： ①喷出的涂料在干燥空气中容易脱水粉化，这对喷涂手法和喷枪设备的要求很高，工作效率将会变低。 ②脱水粉化的涂料在工件上的润湿和流平更差，极易造成涂料的浪费和返工。 3）温度高于30℃，湿度高于70%以上时：容易造成流漆和针眼的现象。	①配套适合的水性漆喷涂设备 ②三度指标：温度：15-30℃；湿度：50-70% 风速：0.1m/s
3	表干环节	1）温度小于15℃，湿度低于40%时：工件表面的涂料表干慢，容易橘皮。 2）温度高于30℃，湿度低于40%时：工件表面的涂料表干快，容易出现橘皮、痱子、针孔等现象。 3）温度高于30℃，湿度高于70%时：工件表面的涂料表干过慢，容易造成流漆、光泽不稳定等现象。	①控制好表干区的三度标准 ②三度指标：温度：15-30℃；湿度：50-70% 风速：0.1m/s
4	实干环节	1）温度小于15℃时或湿度高于70%时： ①工件表面的涂料实干很慢，容易造成基材涨筋，涂膜物理性能的下降，从而影响附着力、硬度等。 ②涂膜内的水份不容易挥发，容易造成涂膜的泛白，尤其后期泛白更为严重。	①控制好实干区的三度标准 ②三度指标：温度：30-50℃；湿度：50%以下风速：0.1-0.3m/s
5	冷却环节	①车间温度≤5℃，不利于干燥后的水性漆涂膜性能的进一步优化稳定，比如硬度的后期爬升。 ②车间温度≥30℃，对刚刚从实干区出来的产品马上进行打包或码放，未冷却的涂膜在密封和叠压的情况下极易发生黏连。	温度：5-25℃；湿度：30-70% 风速：0.1-0.3m/s

接下来看一下常见的干燥方法及其特点，具体见下表。

表格 4水性漆干燥的常见方法及优缺点：

序号	干燥方法	功能简介	优点	缺点
1	自然干燥	利用车间内自然温湿度进行涂膜的干燥	无需任何设备投资	三度不可控，基本靠天吃饭： ①低温或高湿时干燥速度慢，成膜质量不稳定，尤其在5℃以下或湿度大于70%水性漆难以成膜。②高温时表干过快，涂层容易出现发白、暗泡、针眼等 ③生产进度和涂装品质不可控。
2	热风干燥	热空气干燥采用对流原理，以温度为30～60℃的热空气为载热体，将热能传递给工件表面的涂层，涂层吸收能量后固化成膜的加热干燥方法。常用电或蒸汽作为热源，先使空气加热，热量通过对流形式由热空气传递给涂层表面，使涂层得到快速干燥。	①设备简单、投资较少；②新旧漆房、容易改造 ③升温快速、随开随用；④内部循环、节约热能 ⑤配套抽湿、南北通用；⑥受热均匀、干燥良好 ⑦品质保证、生产稳定；⑧家具形状、不受影响 ⑨暖房设计、量力而行；⑩大小工厂、均能接受	针对不同涂膜厚度和水漆种类，如没有限时、限温的强制干燥制式，容易造成人为干燥不彻底的情况。
3	微波干燥	微波是指波长为1mm-1m，频率为300MHz-300GHz，具有穿透性的电磁波，常用的微波频率为915-2450MHz。微波加热利用的是介质损耗的原理，而水的介电常数比干物质大得多，电磁场释放能量的绝大部分被涂料中的水分吸收。微波场以每秒几亿次的高速周期性地改变外加电场的方向，使水分子迅速摆动，产生显著的热效应，从而使涂料内部和表面的温度同时迅速升高，促使其内部水分子迅速彻底挥发，最终使涂膜均匀彻底实干。	①受热均匀、干燥彻底 ②针对厚膜、效果也佳 ③工件形状、不受影响 ④效率较高、缩短工期	①设备复杂、投资较大 ②适合大厂、小厂莫碰 ③操作谨慎、微波伤人 ④设备维护、有点操心 ⑤设备品质、良莠不齐
4	紫外线固化干燥	1、对于水性UV木器涂料，可以采用紫外线固化的干燥方式。所谓紫外线固化是指水性UV木器涂料在波长为300-400nm的紫外线照射下进行固化的干燥方式。 2、在水性UV涂料中含有少量的光敏剂，在紫外线的照射下，光敏剂吸收特定波长的紫外线，分解产生活性基团，引发成膜物质的聚合反应，形成网状结构而使涂层固化。	①干燥快速、号称秒干 ②效率较高、缩短工期 ③即干即码、节省空间 ④适合流水、批量生产⑤设备成熟、大胆选用	①设备简单、但要投资 ②适合批量、小量莫碰 ③家具形状、适合平面
5	红外干燥	红外线固化可以用来干燥水性木器涂料的涂层。所谓红外线固化实际上是指被涂饰的家具板件及其涂层在红外线的照射下，吸收辐射能量并被转化成热能，从而实现涂层的固化。红外线是一种不可见射线，介于可见光和微波之间，波长为0.72-1000um。按波长范围分，可以分为“近”、“中”、“远”红外线，常用远红外线干燥涂层。	①升温快速、干燥直接 ②效率较高、缩短工期 ③即干即码、节省空间 ④适合流水、批量生产⑤设备成熟、大胆选用	①设备简单、但要投资 ②由表及里、逐步干燥 ③涂膜太厚、不宜干燥 ④家具形状、适合平面

由表3可见，干燥的不同环节如果对环境的温湿度控制不当，会导致不同的弊病，因此对设备的适当投入是非常必要的。可能有一些中小规模的企业不想一下子投入太大，而是想先某个系列试水。对于这种情况，可以增加一台除湿机，投入不大，却很有效。尤其是当遇到雨雪天气或三伏天气，空气湿度很大时，会对水性漆干燥带来影响，此时可增加一台除湿机来降低空气湿度。现在的工业除湿机大都有升温功能，对华南地区尤为适用。