• 主题:建筑涂料、原材料、树脂、溶剂、紫外线辐射固化
现代木板厨房

作者:Laurie Morris,Alberdingk Boley, Inc.

多年来,溶剂型清漆和清漆一直是工业木材应用的首选涂料。这些涂层可以提供具有成本效益的有吸引力的耐用饰面。厨柜和家具制造商选择这些涂料是因为它们干燥快、易于修复、能很好地忍受气候差异,并且非常宽容。其中一些涂层具有良好的耐化学性和耐水性以及良好的耐磨性。这些化学品的缺点是挥发性有机化合物 (VOC) 含量高、易燃性、气味会导致室内空气质量变差、甲醛排放量大,以及使用酸催化剂催化转化清漆时会产生适用期。

由于越来越多的法规,现在正在考虑更环保的替代品。水性 (WB) 丙烯酸树脂、聚氨酯分散体 (PUD) 和 WB UV 涂料在工业木材应用中变得越来越普遍,因为它们具有出色的抵抗力和机械性能、出色的应用性能和极低的溶剂排放。自交联丙烯酸树脂具有非常好的耐久性和适度快的干燥时间。PUD 具有非常好的耐磨性和耐磨性。WB UV 化学比传统的溶剂型化学获得更多市场份额,因为它使最终用户能够提高生产效率并保持更小的制造足迹。WB 亚克力、PUD、和 WB UV 涂料的配方可以通过厨柜制造商协会 (KCMA) 和建筑木工标准 (AWS) 规范。WB 化学品可以提供溶剂型涂料的外观和耐受性,具有较低的 VOC、较低的可燃性和较低的毒性。

工业木材应用中通常使用三种类型的溶剂型涂料——硝基纤维素漆、预催化漆和转化清漆。硝化纤维素漆通常是硝化纤维素和油或油基醇酸树脂的低固体混合物。这些涂料干燥快,具有高光泽潜力。它们通常用于住宅家具应用。缺点包括随时间变黄、变脆和耐化学性差。硝化纤维素漆具有非常高的 VOC——通常为 500 g/L 或更高。

预催化漆是硝化纤维、油或油基醇酸树脂、增塑剂和脲​​醛的混合物。他们使用弱酸催化剂,如磷酸丁酯。这些涂料的保质期约为四个月。它们用于办公室、机构和住宅家具。预催化漆比硝化纤维素漆具有更好的耐化学性。它们还具有非常高的 VOC。

转化清漆是油基醇酸树脂、脲醛和三聚氰胺的混合物。它们使用强酸催化剂,如对甲苯磺酸,适用期为 24 至 48 小时。它们用于厨柜、办公家具和住宅家具应用。在通常用于工业木材的三种溶剂型涂料中,转化清漆具有最佳性能。然而,它们也具有非常高的 VOC 和甲醛排放量。

水性自交联丙烯酸乳液和聚氨酯分散体是工业木材应用中溶剂型产品的绝佳替代品。丙烯酸乳液具有非常好的耐化学性和抗粘连性、优异的硬度值、出色的耐久性和耐候性,以及对无孔表面的改进附着力。它们具有快速干燥时间,使橱柜或家具制造商能够在应用后立即处理零件。PUD 具有出色的耐磨性、柔韧性以及耐刮擦性和耐擦伤性。它们是丙烯酸乳液的良好混合伙伴,可改善机械性能。丙烯酸乳液和 PUD 都可以与交联化学物质(如聚异氰酸酯、聚氮丙啶或碳二亚胺)反应,形成具有改进性能的 2K 涂层。

水性紫外线固化涂料已成为工业木材应用的流行选择。厨柜和家具制造商选择这些涂料是因为它们具有出色的抵抗力和机械性能、出色的应用性能和极低的溶剂排放。WB UV 涂料在固化后立即具有出色的抗粘连性,这使得涂覆的部件可以堆叠、包装和直接从生产线运出,而无需停留时间进行硬度开发。WB UV 涂层的硬度发展非常显着,并且会在几秒钟内发生。WB UV 涂料的耐化学性和耐污性优于溶剂型转化清漆。

实验:水性UV涂料

进行了一项研究,以比较三种 WB UV 涂料与市售溶剂型转化清漆、水性转化清漆和水性预催化清漆的性能。该项目计划是开发高性能 WB UV 树脂并研究它们在工业木材应用中的性能。这些涂层根据 KCMA、AWS 和个别家具制造商的规格进行了测试。

面板准备

紫外线涂料

将大约 3 密耳湿涂层喷涂在 18 × 18 英寸染色的桦木胶合板上,风干 10 分钟,然后在 50°C 下强制干燥 10 分钟。涂层用500mJ/cm 2 的汞球固化,并用3M超细砂光海绵打磨。以大约 3 密耳的湿重施加第二层涂层,风干 10 分钟,然后在 50°C 下强制干燥 10 分钟。涂层用汞灯以500 mJ/cm 2固化。7天后测试涂层。对于边缘浸泡,4×4 英寸实心橡木面板的所有侧面都进行了涂层和固化。

其他涂料

将大约 3 密耳湿涂层喷涂在 18 × 18 英寸染色的桦木胶合板上,风干 10 分钟,然后在 50°C 下强制干燥 30 分钟。以大约 3 密耳的湿重施加第二层涂层,风干 10 分钟,然后在 50°C 下强制干燥 30 分钟。7天后测试涂层。对于边缘浸泡,4×4 英寸实心橡木面板的所有侧面都进行了涂层。

测试方法

耐化学性/耐污性

施加了足够的化学物质/染色剂以形成 0.25 到 0.5 英寸。测试板上的直径点并用表面玻璃覆盖。16-24 小时后,去除化学品/污渍,并用水清洗面板表面。每种化学品/污渍的等级为 0 到 5,其中 0 表示完全破坏膜,5 表示对膜没有影响(见图 12)。

水性替代品 1

刮擦附着力

从每个测试板上切下 4×4 英寸的一块。使用 BYK Balanced Beam Scrape Adhesion 和 Mar Tester 测试附着力,重量为 5000 g,使用环形触针。附着力的等级为 0 到 5,0 表示完全去除膜,5 表示对膜没有影响(见图 3)。

圆珠笔压痕

从每个测试板上切下 4×4 英寸的一块。使用 BYK 平衡梁刮擦附着力和 Mar Tester 使用小笔 #5785 以 300 g 重量测试圆珠笔压痕。1 小时后测试面板并按零到五的等级评定,零表示完全去除薄膜,五表示对薄膜没有影响(见图3)。

水性替代品 3

耐增塑剂

一个 2 英寸。将一块方形的红色乙烯基涂在测试板上。0.5 磅/英寸的力。2被应用。将样品置于 50°C 的烘箱中 72 小时。在室温下冷却 1 小时后,取出乙烯基方块并评估其软化和起泡情况。结果如图4所示。

水性替代品 4

绿色印刷阻力

测试板固化 1 小时后,2 英寸。将方形的#10 棉鸭布铺在饰面上。2 磅/英寸的力。2直接涂在鸭布上。24 小时后,取出棉鸭布并进行印花评估。请参阅图4为结果。

热印电阻

测试板固化 14 天后,2 英寸。将方形的#10 棉鸭布铺在饰面上。1 磅/英寸的力。2直接涂在鸭布上。将样品置于 60°C 的烘箱中 24 小时。去除鸭布,让样品冷却 1 小时并评估印刷(见图 4)。

耐沸水

将大约 10 毫升沸水施加到测试板上。将装满沸水的陶瓷咖啡杯放在 10 毫升水的顶部。1小时后,取出杯子并用纸巾擦拭。24小时后,评估增白。结果如图5所示

水性替代品 5

冷热检查电阻

从每个面板上切下 4×4 英寸的一块。将面板置于 50°C 和 70% 湿度的湿度箱中 1 小时。使面板达到原始室温和湿度。30 分钟后,将面板置于 -10°C 的冰箱中 1 小时,然后取出并使其达到原始室温和湿度。这个循环重复五次。结果如图6所示。

水性替代品 6

边缘浸泡

将纤维素海绵置于塑料容器中。将容器调平并填充清洁剂溶液(按重量计在水中的 1% Dawn® 洗洁精)至海绵顶部下方 0.5 英寸。将面板放在海绵上,切面朝下,静置 24 小时(见图 6)。

配方

用于 WB UV 涂料的配方如 1 所示2 显示了 WB UV 涂料的数据。

水性替代品表 1-2

测试

WB UV 涂料配方的测试结果显示在 1-6 中

结果

所有 WB UV 涂料都表现出优异的耐化学性。WB 转化清漆和 SB 转化清漆具有非常好的耐化学性。WB 预催化漆对 KCMA 涂层具有足够的耐化学性。WB UV 2、WB转化清漆和SB转化清漆具有最好的刮擦附着力。所有涂层均具有优异的圆珠笔压痕、耐增塑剂、耐热印和耐绿印、耐冷热检查和边缘浸泡。所有 WB UV 涂料都具有优异的耐沸水性能。

实验:丙烯酸乳液

开发并评估了一种多相自交联丙烯酸乳液,可用作单组分 (1K) 和双组分 (2K) 工业木器涂料。该性能以用于 KCMA/家具饰面的竞争性自交联丙烯酸为基准。双组分配方与 6% 的碳二亚胺(按重量计)交联。

配方

用于丙烯酸乳液涂料的配方如表 3 所示。

水性替代品 表 3

面板准备

桦木胶合板

在桦木胶合板上涂上两层 200 微米的涂层。第一道涂层风干1小时并打磨。第二层风干 7 天,然后进行测试。

玻璃

在玻璃板上进行 200 微米的压延。将板风干7天并在14天后进行测试。

测试

丙烯酸乳液配方的测试结果如图 7-13 所示。

水性替代品 图 7 和图 8
水性替代品 图 9 和 10
水性替代品 图 11-13

结果

ABI 乳液是一种适用于工业木器漆的可行产品,尤其适用于低 VOC 配方。与竞争性乳液相比,ABI 乳液具有更好的加工性、更高的成膜性和更好的湿透明度(见图 14)。碳二亚胺交联提供了改进的性能,是预催化漆的潜在替代品。

水性替代品 图 14

实验:聚氨酯分散体

开发并评估了一种不含胺的 PUD,可用作 KCMA/家具应用中的透明自密封面漆。性能以传统 PUD 为基准。双组分产品与 6% 的碳二亚胺交联。

配方

用于聚氨酯分散体测试的配方如表 4 所示

水性替代品 表 4

面板准备

3BH Leneta 卡

为了使用 Leneta 卡进行测试,进行了 1.5 次 Bird 回撤。将卡片风干 15 分钟,在 50°C 下强制干燥 15 分钟,并在测试前老化 7 天。

桦木胶合板

在桦木胶合板上,以 4-5 湿密尔喷涂第一层涂层,然后风干 15 分钟。然后将涂层在 50°C 下强制干燥 15 分钟,让其冷却,然后打磨。第二层以 4-5 密耳的湿密尔喷涂并风干 15 分钟,然后在 50°C 下强制干燥 15 分钟并在测试前老化 7 天。

测试

在 Leneta 卡片上测试的耐化学性结果如图 15所示,桦木胶合板的结果如图16所示。耐沸水结果如图 17所示 18-21分别显示了刮擦附着力、边缘浸泡、泰伯磨损和柯尼希摆锤硬度结果。

水性替代品 图 15-16-17
水性替代品 图 18-20
水性替代品 图 21

结果

不含胺的 PUD 是一种适用于工业木器涂料的可行产品。它具有优异的耐乙醇性、泰伯磨损性和耐水性。它雾化得很好,具有很好的构造和良好的木材保暖性。

结论

由 WB UV 树脂、丙烯酸乳液和聚氨酯分散体制成的水性涂料都是工业木器涂料的理想选择。它们具有非常好的耐化学性和机械性能。它们可以在低 VOC 和低毒性的情况下配制。它们是溶剂型化学品的可行替代品。

本文于 4 月 9 日至 11 日在印第安纳波利斯举行的美国涂料大会上发表。

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