UV+水性透明有色涂装工艺与配方设计要领

陈江平,程少敏,刘建,范昌平
(广东美涂士建材股份有限公司, 广东佛山 528308)

摘要:介绍了4种实用的UV+水性透明有色涂装的工艺;总结了水性着色底、水性格丽斯、水性修色剂、UV擦色腻子等几种配套着色剂的配方设计要领。

0 引言
因近些年工业发展带来的极其严重的环境问题,政府、民众和企业对于环保问题日益关注,水性涂料和UV涂料作为目前最环保的两种涂料有逐渐替代传统溶剂型涂料的趋势,在木漆涂装方面得到更加快速且广泛的运用。木器经过涂装,不仅能起到保护木材、增加适用场所、提高耐用性的作用,而且通过涂装中的各种着色工艺搭配,能够对木材颜色加以修饰、增加层次感,使木器更加美观上档次,提升了木器产品价值。
UV涂料具有固含高、丰满度好、硬度高、透明度高、VOC含量低等优点,而且,其固化速度快、涂装效率高,尤其适合工厂规模化生产施工,在板式家具、实木地板等领域应用较为广泛。 虽然传统涂料工艺中的着色剂应用已久,但是对 UV涂装体系着色剂的应用及讨论则比较少, 这主要是由于染料耐光性不好、调色困难、着色力差、气味太大、人工施工困难等问题所造成的。 目前,木制品家具着色涂装工艺主要以擦涂油性格丽斯和喷涂油性修色剂为主,不仅气味大、造成环境污染、危害施工人员身体、有燃爆风险,而且在格丽斯或油性修色剂上涂装UV漆, 还有可能出现附着力不良、填充性差等问题。
水性涂料具有环境友好、附着力佳、气味极低的特点,而且水性涂料着色体系成熟,基本可以达到传统油性涂料的着色效果。
鉴于以上情况, 本文结合水性涂料和UV涂料各自的特点,建立了一套 UV+水性着色体系,在实现环保涂装的同时得到了优良的木器透明有色涂装效果。
1、UV+水性透明有色涂装工艺设计
根据不同板材和涂装效果要求,共设计了4 种不同的UV+水性透明有色涂装工艺(见表 1~4),广泛应用于目前大多数的木器产品涂装线上,可供客户按涂装产品进行选择采用。

如下图:


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UV+水性工艺 1:见表 5。 利用水性着色底加水性色浆调色,对板材进行辊涂着色,采用红外干燥,随即进行UV涂装,此工艺简单快捷,适合各类开放式着色效果涂装。
UV+水性工艺 2:见表 6。 利用水性修色剂或者水性UV着色底进行底修色, 利用水性修色剂进行面修色,利用 UV 着色腻子进行木纹着色和填充,利用水性哑光面漆进行面涂装。 此工艺效果层次丰富,立体感强,填充性好,适合用于深导管底材的全封闭多层次着色效果涂装。


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UV+水性工艺 3:见表 7。 此工艺与工艺 2 的不同之处在于利用水性UV着色底进行底修色, 可以采用辊涂方式施工,快速高效,适合用于深导管底材的全封闭多层次着色效果涂装。
UV+水性工艺 4:见表 8。 利用水性格丽斯进行底修色,利用水性修色剂进行面修色,配合UV喷涂底面漆,层次丰富,漆膜坚固,适用于异形件的UV着色涂装。


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2、配方的设计思路和原理
采用UV+水性透明有色涂装工艺时, 所使用的UV底面漆或者水性底面漆可以用常规产品, 下面主要对涉及到的着色剂进行介绍。
2.1 水性着色底配方设计要领
水性着色底在UV底漆之前施工,不仅要对颜色进行固定, 同时要求起到抵消UV漆固化时的收缩应力、防止UV漆脱层的作用。 因此,要求水性着色底的着色能力强、色牢度好、附着力好,同时干速较快,适合流水线施工。
根据上述要求,在配方设计时,一 般选择使用相对分子质量较小、 渗透性强的水性聚氨酯类的树脂,以提供更好的附着力。 另外考虑到水性着色底需要尽可能快干,最好使用成膜温度低于10 ℃的树脂,这样配方中不必添加过多的成膜助剂,造成慢干[4-5]。 由于后续涂装需多次通过紫外光照,因 此,建议选用水性氧化铁类色浆作为着色物质,以提供很好的着色力和色牢度。 为方便流水线施工,着色底需采用辊涂着色加人工收色的方法,因此黏度设计不能太高,一般为用岩田 2# 杯测试 15~20 s。 考虑到现场施工时要求颜色的一致性,经常是一次性调好颜色,使用时间长达1个星期甚至1个月, 因此要考虑到氧化铁颜料的防沉,建议在配方中添加适量的防沉剂。
2.2 水性修色剂配方设计要领
在上述工艺中, 水性修色剂既用于做底修色,也用来做面修色,不仅要求与色精相容性好、易调色、干速快、附着力好,还要耐溶剂、耐酸性好,以 避免修色层被腻子或底漆中的溶剂和酸性物质腐蚀。
水性修色剂一般采用干喷的形式, 要求干速很快, 因此一般需要加入一些快干环保溶剂如醇类、醇醚类等,因此树脂建议选择耐溶剂冲击性好的水性聚氨酯,同时还可以提供很好的附着力,不管是对板材与腻子,底漆与面漆之间,都能进行很好的粘结。 建议选用 透明度高的树脂,以保证干湿膜色相一致,便于调色。 由于修色层上面可能需要直接刮涂UV 腻子,因此要求修色层的耐溶剂性、耐酸性很好,可以选择油改性的水性聚氨酯。 考虑到后续工艺需经过多次紫外光照射,因此所选用的水性色精一定要具有很好的光稳定性。
2.3 水性 UV着色底配方设计要领
水性UV着色底采用 辊 涂方式对板材进行底着色,建议选用相对分子质量小、渗透性好、与水性色精相容性好的水性 UV树脂,辅以适量助溶剂、润湿剂消泡剂和相溶性好的光引发剂,用流变助剂调节黏度至适合辊涂施工。
2.4 水性格丽斯配方设计要领
水性格丽斯用于对木纹着色,要求着色力强、擦涂性好、干速相对较快、好收色、附着力好、耐溶剂性好。
一般选用植物油改性聚氨酯作为主体树脂,以提供很好的擦涂性和附着力; 选用丙二醇类慢干溶剂调节干速和擦涂性;选用合适的流变助剂调节着色力;由于后续涂装需多次通过紫外光照,为保证不会因紫外光照射出现的褪色和色差,因此,建议选用无机类色浆进行调色,如果选用有机色浆,需通过色牢度测试。
2.5 UV 着色腻子配方设计要领
UV着色腻子既具有类似格 丽 斯的加深木纹、提高层次感的效果,还可提供一定的填充性和很好的附着力。
由于该UV着色腻子的施工方式为辊涂, 建议选用辊涂性较好的聚氨 酯丙 烯 酸树脂或改性环氧丙烯酸树脂[10];为提高填充性,可以选用透明粉、玉米粉、滑石粉等作为填充剂; 为了获得良 好的流变控制 外观,可以加入适量的气相二氧化硅。 为了保证色牢度,可以采用无机颜料调色。
3、结语
介绍了4 种实用的UV+水性透明有色涂装的工艺, 并总结了相应几种配套的着色剂的配方设计要领。采用该套体系的产品,能满足UV涂装的多层次着色需求,可得到层次清 晰、立体感强、丰满度高、硬度高、色牢度强的涂层,同时涂装效率高,综合成本低,符合家具厂规模化环保涂装生产的要求。

文章发表于《涂层与防护》2018年06期,转载仅供科学普及及知识分享。

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