练世斌，黎呈锋，阳辉（惠州市长润发涂料有限公司）
摘要：探索新形势下木质家具的环保涂装方式,提出了紫外光固化涂料（UV）配套水性涂料（WB）的环保涂装解决方案,并重点探讨了UV底漆配套水性面漆在实木家具、木门和板式家具的涂装应用。
关键词：VOC；环保；木质家具；水性涂料(WB)；紫外光固化涂料(UV)
0 前 言
近来各地加大力度限制VOC排放，纷纷出台相关政策。截至2016年8月，北京、上海、江苏、安徽、湖南、四川、天津、辽宁和浙江等省份及直辖市先后正式发文试点征收挥发性有机物(下称VOC)排污费。2016年7月，国家工业和信息化部、财政部发布了《重点行业挥发性有机物削减行动计划》，提出要削减VOC排放，在涂料行业重点推广水性涂料、无溶剂涂料、辐射固化涂料(UV涂料)等绿色涂料产品。在木质家具制造企业推广应用VOC含量低的水性涂料等环境友好型产品。鼓励“油改水”工艺和设备改造。
1 家具企业的困惑
在新形势下，环保的压力越来越大，这种压力来自于政府颁布的政策，来自于民众对环保的诉求。家具企业的转型、升级已经刻不容缓，不转型就面临要被淘汰的风险。至2017年1月1日，北京将执行《木质家具制造业大气污染物排放标准》第二阶段的要求，即北京市家具制造行业禁止使用有机溶剂型(油性)涂料喷涂工序。家具企业的选择只有两条路：一是搬迁，二是转型升级。
1.1 搬 迁
搬迁也许可以暂时规避政策的要求，但溶剂型涂料高VOC、高能耗的发展是高风险，不可持续的。搬迁也面临重新规划、选址、新建厂房的难题，有可能出现人员流失、人手不足、物流成本上升、渠道新建的问题。总而言之，搬迁并不是解决问题的根本办法。
1.2 转型升级
转型升级，使用绿色环境友好、低(无)VOC的涂料是现阶段家具企业谋求新发展的不二选择。转型也许需要新的设备投入、工艺的重新设定、产品的设计改良、人员岗位的重新安排，前期也面临成本上升的问题。但从长远来看，这样的转型是可持续的，是符合新的环保趋势的。
2 环境友好的理解
对环境友好型涂料的理解为：对环境无害，对施工者无害，对消费者无害。着重从VOC、固体废弃物和有害物质(除VOC)3个方面进行分析。
2.1 VOC
VOC含量是衡量涂料是否环境友好的一个关键指标，各省、市征收涂料消费税以施工状态下VOC高于420 g/L为标准，并且实行差别化的收费方式。北京在2015年10月1日起执行基本收费标准为20元/kg；上海自2015年10月1日起(第一阶段)收费标准为10元/kg，2016年7月1日起(第二阶段)收费标准为15元/kg，2017年1月1日起(第三阶段)收费标准为20元/kg。现在市场上木质家具普及相当高的聚氨酯涂料(PU)VOC释放量普遍在450～650 g/L，常用的其他涂料如聚酯涂料(PE)、硝基涂料(NC)也和PU类似，有些VOC排放量甚至更高。而水性涂料(WB)和无溶剂型紫外光涂料(UV)的VOC含量都远远低于PU、PE和NC。水性涂料VOC含量一般为20～80 g/L，而UV涂料的VOC含量几乎为0。
图1是水性、UV、PU的VOC含量对照。
2.2 固体废弃物
喷涂是家具涂料最常见的施工方式，传统的喷涂方式涂料利用率约为60%，这就不可避免地产生固体废弃物。自2016年8月1日起实行的最新版《国家危险废物名录》明确指出，不包含水性涂料的废弃物。而UV涂料应用范围最广的是辊涂，涂料利用率非常高，几乎为100%，所以产生的固体废弃物近似为0。
图2是水性、UV、PU涂料中固体废弃物对照(以施工上漆率计)。
2.3 有害物质(除VOC)
涂料都有对应的有害物质限量标准，除VOC外，GB 18581—2009《室内装饰装修材料 溶剂型木器涂料中有害物质限量》标准规定，PU涂料的苯含量≤0.3%，卤代烃含量≤0.1%，可溶性重金属铅≤90mg/kg，镉≤75 mg/kg，铬≤60 mg/kg，汞≤60 mg/kg。GB 24410—2009《室内装饰装修材料 水性木器涂料中有害物质限量》标准规定，水性木器涂料的苯系物含量≤300 mg/kg，乙二醇醚及其酯类含量≤300 mg/kg，游离甲醛含量≤100 mg/kg，可溶性重金属限量与溶剂型涂料一致。
图3是水性、UV、PU涂料中有害物质对照。
从以上分析，VOC含量低，固体废弃物少，几乎无有害物质的水性涂料或者水性UV涂料，无溶剂型UV涂料是环境友好的，可以为家具企业转型升级提供新的环保解决方案。
3 水性涂料不能解决所有问题
国内水性涂料也发展了10多年，技术上也取得了长足的进步。但相对溶剂型涂料，水性涂料在性能上仍存在一定差距，如硬度、耐化学品性和封闭性等，因而水性木器涂料在涂装过程中还存在一些有待解决的问题。
3.1 底材含水率的问题
以清漆为例，水性木器涂料的基本组成为乳液(树脂)60%～85%，助剂2%～5%，成膜助剂2%～6%和水2%～10%，而水性乳液(树脂)的固含量一般为30%～50%，整个配方的水含量达到50%～60%。当水性涂料喷涂于木质家具表面，木材吸水，木质纤维溶胀，容易造成涨筋等涂装弊病。木材吸水导致底材含水率上升，后期易收缩变形，有开裂的风险。
3.2 色素、单宁酸、油脂封闭的问题
木质家具的底材多变复杂，常用木材多达几十上百种，其中一些木材含有大量的色素、单宁酸和油脂，常用木材中又以松木、橡木、柚木、黑檀等最具有代表性。水性木器涂料干燥是随着水分、成膜助剂的挥发，乳胶粒子逐渐融合、聚集成膜，涂膜交联度低、致密性差，木材中的色素、单宁酸和油脂很容易透过涂层迁移到表面，造成涂膜表面渗色、浮油的问题。
3.3 水性涂膜问题
水性木器涂料的主要成膜物质丙烯酸，具有热黏冷脆的特性，在耐热性、硬度、耐磨性、抗粘连、耐划伤方面与溶剂型涂料都有一定差距。在办公家具及其他一些高端产品，对涂膜表面抗性有较高要求的，全水性的效果往往并不令人满意。有时会出现涨筋及后期下陷的问题。
4 UV涂料及涂装
4.1 UV涂料的特点
光固化技术是一种高效、环保、节能、优质的材料表面处理技术，被誉为面向21世纪绿色工业的新技术。UV涂料以高效固化而著称，固化在瞬间完成，下线即可堆叠，生产效率极高，能为家具厂省下大量晾板的空间。UV涂料特别适合平板类涂装，实现大型机械化操作，连续化生产，在人工成本不断上涨的今天，具有更大的优势。现阶段UV技术发展相对成熟，具有很高的性价比，涂料固含量高，利用率也非常高，UV涂料在填充性、硬度、抗下陷、耐化学品性能等方面都非常优异。
4.2 UV涂料的施工方式
UV最常见的施工方式是辊涂，辊涂又分为普通胶辊和镭射辊。普通胶辊价格便宜，但上漆率低，辊痕印重；而镭射辊上漆率高，辊完后板面较平整，缺点是价格昂贵，伤辊后更换成本高。淋涂也是UV涂料常用的一种施工方式，淋涂通常有压力式淋涂和重力式淋涂。淋涂的优势在于一次性涂装能得到平整、丰满的涂膜；难点是消泡性和淋幕的控制，消泡性不足固化后涂膜不平整，消泡性
太强与体系的相容性差容易导致断幕。
UV涂料的另外一种施工方式是喷涂，常见的UV喷涂方式有五轴喷涂、往复式喷涂、静电喷涂和真空喷涂。根据不同的板件选择不同的施工方式，五轴喷涂和往复式喷涂多用于平板件，静电喷涂用于异型件件，而真空喷涂多用于线条。
图4是UV涂料施工方式示意图。
5 UV+WB能解决哪些问题
5.1 实木家具
实木家具具有自己独特的风格和个性，原料来源于天然木材，集自然、精华于一身，是庄重、高雅的代名词。实木家具的涂装颇为讲究，要体现木材的天然纹理，高档的实木家具往往能把源远流长的中国文化和现代时尚的气息相结合，赋予家具新的内涵。具体到涂装解决方案，异型件可以采用静电喷涂UV底漆，平板件可以辊涂UV底漆，通过不同喷涂方式的结合来解决工件差异化、多样化的问题。而面漆工艺中，根据不同的要求，可以喷涂水性单组分、水性双组分或者水性UV面漆，也可以喷涂无溶剂型UV面漆。对于内侧板，涂膜的硬度、丰满度、抗划伤性要求相对较低，兼顾成本的考虑，可以喷涂水性单组分涂料；而对于面板，往往与硬物接触，经常发生刮擦，对硬度和抗划伤性都有较高要求，可以喷涂水性双组分面漆或者水性UV面漆。
图5是实木涂装工艺示意图。
5.2 木 门
UV涂料在木门的涂装应用已经非常广泛、成熟，现在市场上流行的工艺是UV底上喷涂溶剂型PU涂料，迫于VOC排放的压力，UV底上配套喷涂水性面漆成为了可能。线条底漆喷涂常常采用UV真空喷涂，整个过程在封闭的箱体内进行，涂料无损失，100%循环利用，涂料气雾不会散发到空气中，对环境和工人不会产生危害；线条四面喷涂一次完成，有沟槽的地方也能一次性喷涂到位，且喷涂均匀、无积油；真空喷涂机操作简单，工人只需学会简单的开机、关机、放料和收料，效率高。线条的也可以喷涂UV底漆或者UV弹性底漆。
底漆工艺中，对于门框和门芯板，以大面积、平面类型居多，可以辊涂UV底漆、淋涂UV底漆，或者往复式喷涂UV底漆。
对于拆装的面漆工艺，比如门芯板，可以辊涂UV面漆或者喷涂水性单组分面漆、水性双组分面漆。
对于整装的面漆工艺，一些木门往往有沟槽、凸起或者简单的造型，根据对木门性能的要求，选择合适的水性体系。要求相对低的，比如一些室内门、套内门，可以选择水性单组分面漆；要求高的，比如用于浴室门，或者一些户外、半户外、靠近海边常年处于潮湿环境的，可以选择水性双组分面漆。
图6是木门涂装工艺示意图。
5.3 板式家具
板式家具是指以人造板为主要基材、以平板件为基本结构的拆装组合式家具。常见的人造板材有胶合板、细木工板、刨花板、中纤板等。板式家具材料来源广泛，具有可拆卸、造型富于变化、外观时尚、不易变形、质量稳定、价格实惠等特点。板式家具的底漆工艺，可以辊涂UV底漆、淋涂UV底漆或者往复式喷涂UV底漆。对于拆装的面漆工艺，如芯板、平板面，可以辊涂UV面漆、淋涂UV面漆或者水性面漆。
对于整装的面漆工艺，一般要求的，如内侧板、侧面板可以喷涂水性单组分面漆；要求高的，如面板类、办公家具类，可以喷涂水性双组分面漆或者水性UV面漆。图7是板式家具涂装工艺示意图。
6 结 语
在木质家具涂装中，本文从VOC排放、固体废弃物、有害物质3个方面分析，认为光固化涂料(UV)和水性涂料(WB)比传统的聚氨酯涂料(PU)、聚酯涂料(PE)、硝基涂料(NC)具有更优越的环保性能。针对水性涂料和光固化涂料的特点，在水性涂料技术并不是特别成熟时，提出用UV底漆配套水性面漆的施工工艺，为家具企业的转型升级提供新的环保解决方案，并重点探讨了UV底漆配套水性面漆在实木家具、木门和板式家具的涂装应用。
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