水性木器涂料在家具涂装中的应用实践

丁春秀(天津市裕北涂料有限公司)

摘要:介绍了家具企业从溶剂型涂料施工转向水性涂料施工的必要性、紧迫性及可行性。从VOC排放对空气质量的影响、政府的加大环保力度方面阐述了溶剂型转水性的大趋势,再从"转水"后设备、环境、环保、工艺等方面如何进行调整进行了论述。

关键词:VOC;环保;水性木器涂料;工艺调整;家具

1 已开展实施的和涂料行业相关的环境
治理控制的法律、法规(见表1)
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2 家具企业该如何应对
2.1 出路——水性涂料

高固体分涂料和UV涂料虽然也降低了VOC排放,但施工效果受到一定限制,比如半封闭效果怎么做,复杂的雕花工艺怎样施工,仿古工艺怎样施工,等等,水性涂料成为最方便的选择。相信很多有前瞻性的家具厂家已经开始着手进行水性化尝试,但是用了溶剂型涂料多年,转水性涂料后,在工艺、设备、干燥环境等方面需要进行微调。要做到这点首先要先了解水性涂料的施工环境。
2.1.1 控制水性涂料施工和干燥环境
(1)温度≥15 ℃。水性树脂有(MFFT)最低成膜温度,在极低温度下成膜性不好,可能会影响产品的最终性能。
(2)湿度≤70%。水性涂料中含有水分,在湿度很大时,水分很难挥发出去,会导致涂膜干燥缓慢,硬度偏低,涂膜发白,光泽不稳定等。
(3)待干环境:干净无粉尘,并需有良好通风条件,避免在密闭空间待干,同时未表干的涂膜要避免在风口处干燥,以免因风太大而导致厚涂开裂。
2.1.2 家具厂溶剂型转水性,设备、环境的调整
(1)保持现状、不用改造——华日模式
原因:工厂固有设计较适合水性涂料施工,最主要是固有木材干燥窑(以木屑为燃料)——低成本热源,干燥房内有供暖设备和通风设备,一年四季都能保持25~35 ℃的恒温状态。此种工厂是前期条件本来就不错,但可遇不可求。
(2)增加大量设备——曲美模式
曲美的热源是天然气,因此高效利用是重点。在溶剂型转水性的过程中,通过添加设备来提高生产效率和热能效率。
板式家具:采用“往复式喷涂机”(见图1)喷涂家具,用毛刷机擦涂格丽斯,如此一来,70%的生产都可以用机器完成,30%人工修补。现在人工很贵,又难招到人,可通过添加设备,从涂装方式上节省了人力。板式家具在干燥时,配备了多层立体干燥箱。多层立体干燥箱的优点是:省空间,高效除湿除水。有一种设备品牌cefla,比较先进。

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弯曲木:因形状限制,建议手工喷涂,但可吊线生产。与传统涂料施工工艺差别不大,但要设计成立体回旋轨道,目的是用很小的空间给更多工件加热,更高效对局部区域加热。
形状简单部件(无死角的工件):可用水性吊线静电喷涂(见图2),比普通静电喷涂可减少30%涂料,且省人工。

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(3)整装家具——红山模式(仿古家具)
①地线生产(见图3),在晾干区要有加温装置
(如:热风、暖气片等)。

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②无地线:用传统正压喷房+晾干房。晾干房可选择暖气片、热风、红外、微波等方式进行加热。另外也可做成微波式晾干房:优点是在现有基础上加钢板起屏蔽作用,并用连动感应式屏蔽门来实现开门时自动停止微波,以防止对人体伤害,同时要求有循环风。优势为从表干到指压干时间可缩短1倍。
2.1.3 “三废处理”的解决
(1)废固:主要是盛涂料的空桶等物,因水性涂料不会燃烧,旧漆桶可按一般化学物品处置。
(2)废气:基本上不会向空气中排放VOC。
(3)废液:主要是清洗喷漆设备所产生的废水。对于这类废水可用以下方式处理:调节沉淀池(初级沉淀)→用泵将废水抽到调节水箱→在调节水箱中处理→用螺旋泵将初级处理的废水抽到箱式压力机进一步处理→产生的污泥清走→水流入缓冲水箱→用中和水泵将水导入中和水箱中→处理后的水排入下水道或导入甲方水池。
污水处理常用工艺包括:
(1)一级强化处理工艺。(2)二级生物处理工艺。去除溶解性有机物、磷、氮功能的处理工艺。各种A/O法、A/A/O、氧化沟、SBR、生物膜、生物膜活性污泥复合技术。(3)深度处理与污水再生利用技术。包括物化技术、膜分离技术等。(4)生态处理:土地处理、人工湿地和氧化塘。(5)鼓励开发应用高效、低耗(节能减排)、可持续的污水污泥处理新工艺。
国家对于污水排放相关标准包括:GB 8978—1996《污水综合排放标准》、GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》、CJ 343—2010《污水排入城市下水道水质标准》、各地方(省市)的标准、各行业的标准(GB 3544—2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》、HJ 471—2009《纺织染整工业废水治理工程技术规范》、GB 18486—2001《污水海洋处置工程污染控制标准》、GB 18596—2001《畜禽养殖业污染物排放标准》、GB 50335—2002《污水再生利用工程设计规范》等)。
2.1.4 溶剂型转水性,工艺上的调整
(1)贴皮板材:若贴皮的胶不耐水,在喷涂水性涂料后可能木皮会起鼓。
解决此类问题,一是换用耐水的贴皮胶。二是用溶剂型涂料作头道胶固底漆,然后再施工水性涂料。
贴皮胶:传统的贴皮胶一般是白乳胶,但它是以水为分散剂,因此如果直接喷涂水性涂料会将白乳胶再次溶解导致木皮起鼓。在此推荐一种耐水性好的环保贴皮胶:主要成分是乙烯、醋酸乙烯丙烯醋酯等多元共聚乳液,不吸水,防潮、耐水性能良好。可以机涂、热压,也可以手工贴木皮,熨斗熨。
水油结合:多选择传统PU涂料或UV涂料封闭木材,隔绝水分,再施工水性涂料。但需注意溶剂型涂料与水性涂料的附着力问题。
(2)MDF密度板:一般喷涂覆盖色,如果直接施工水性涂料,MDF中的色素可能会向上迁移导致涂膜返黄。此时应先施工一道水性封闭底漆来封闭MDF的色素然后再施工下一道涂料。封闭底漆可以是单组分封闭,也可以是双组分封闭,也可以是溶剂型封闭漆。对于密度比较高的板材,可以用单组分封闭漆,对于密度比较低的质量不太好的板材,应选择双组分水性涂料或溶剂型封闭漆。
(3)含油脂的实木(如樟子松、落叶松等):如果在此种木材上直接喷水性涂料会导致涂膜开裂或返油。针对此种情况,可先喷水性双组分底漆或溶剂型PU涂料封闭木材,再施工正常产品。
(4)胶耐水的贴皮板材或实木板材:全水性透明效果:针对木材遇水容易竖毛刺或胀木筋的情况,应先喷涂水性胶固底漆,干燥后进行彻底打磨,去除毛刺或木筋,然后再进行下一道施工。混油效果:为防止木材色素返色,建议先喷涂封闭底漆封闭木材颜色,可以选双组分封闭底漆,也可以选择溶剂型PU涂料。但用溶剂型涂料封闭时要注意层间附着力。
2.2 水性涂料厂家及经销商的客户选择方向
(1)不是所有的家具企业都是我们的客户。
(2)由于环境及国家政策压力,使用溶剂型涂料可能要面临关、停、改、迁的企业。
(3)老板有很好的前瞻性,想要把本企业做大做强的企业。
(4)想要增加家具附加值的企业。
(5)明白水性涂料与溶剂型涂料在效果上有所差别,不会过度使用溶剂型涂料的工艺及性能来要求水性涂料的企业。
(6)在使用水性涂料时愿意接受设备、环境及工艺改造的企业。
(7)固有设施良好,不用改动或轻微改动即可“转水”的企业。
2.3 家具水性化工艺推荐
2.3.1 透明半开放(贴皮胶耐水,水曲柳)

白坯打磨→水性胶固底漆→打磨→水性格丽斯→水性透明底漆→打磨→水性面修色→水性清面漆(桌面系统用双组分清面漆,一般家具用单组分清面漆)
2.3.2 儿童家具(樟子松木本色)
白坯打磨→水性透明底漆→打磨→水性透明底漆→打磨→水性清面漆
2.3.3 仿古家具(黄杨木实木)
白坯打磨→一道底喷色→二道底喷色→水性胶固底漆→打磨→水性格丽斯→水性清底漆→打磨→干刷→水性清底漆→打磨→干刷→醇溶/水性面修色→水性清面漆(桌面系统用双组分清面漆,一般家具用单组分清面漆)
2.3.4 水油结合仿古白开放+擦金(贴皮胶不耐水,红橡木贴皮)
白坯打磨→溶剂型胶固底漆→打磨→水性白底漆→打磨→水性白底漆→打磨→水性清面漆→水性木纹宝→水性干刷→水性清面漆
2.3.5 透明全封闭(楸木实木)
白坯打磨→底喷色(醇溶)→水性胶固底漆→打磨→水性格丽斯→水性清底漆→打磨→水性清底漆→打磨→醇溶面修色→水性清面漆
2.3.6 MDF密度板实色漆
水性封闭底漆(双组分或单组分)→水性白底漆→打磨→水性白底漆→打磨→水性色面漆


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