水性刷色宝在水性木器透明着色涂装中的应用和工艺探讨2弹簧螺丝

水性刷色宝在水性木器透明着色涂装中的应用和工艺探讨

0　前　言

木器涂装中通过着色的合理使用和选择，可以表现木材特有的纹理，增加美感和层次感，增加涂装后产品的附加值。

透明色涂装在家具领域占有很大的比重，溶剂型涂料系统在颜色应用上已经非常成熟，但是水性涂料在透明着色涂装方面，还存在应用难点，作为辅助材料的木器配套着色产品已经成为水性木器涂料的发展瓶颈之一。

1　现有面修色方法和产品

常见的面修色方法有以下几种：

(1)修色水修色法中国机械网okmao.com。

把水性色精中加入水或者一些醇类溶剂，在底漆或者面漆上喷涂进行修色。使用水稀释时，由于水对底漆的润湿差，容易出现发花；使用醇类溶剂稀释时，底漆砂磨后对着色剂的吸收程度不同以及喷涂的不均匀性，也容易造成发花，尤其是大面积操作更容易出现上述问题。

(2)清漆修色法。

把着色剂直接加入清漆中喷涂修色，这种方法容易因为缩边或者厚边导致板面四周没有颜色而发白或者颜色太浓而发黑，且湿膜外观不是完全透明，现场施工人员难以准确地进行颜色判断。

(3)专用面修色漆修色法。

在普通清底漆或者清面漆的基础上去掉打磨助剂、消光粉、蜡等影响涂膜透明性的功能性材料，选择外观透明、Tg适中、润湿性好的乳液，使用较少助剂，直接在其中加入水性染料，制成面修色色漆直接喷涂。

与清漆修色法相比，这种方法湿膜透明性好，在一定程度上改善了施工操作性和颜色可控性，但是仍存在明显缺陷，施工过程中不可避免出现橘皮、起颗粒、黑边、层间附着力差等问题。

(4)近年来又有人根据油性擦色宝的特点开发了水性擦色宝产品。

以细粒径乳液、醇醚类溶剂、触变型增稠剂混合制备擦色宝主剂，配合专用色精，在涂膜上擦涂或刷涂着色，一定时间后用湿布擦干净，最后施工清面漆。这种方法可操作时间长、施工方式便捷、上色相对均匀，是一种值得推荐的涂装方案。

2　水性刷色宝的产品组成和着色原理

现有一种新型的着色产品，是在水性擦色宝的基础上，经过反复测试和研究开发而来，施工方式为刷涂，因此称之为水性刷色宝。目前市场上已经有一些产品开始在家具和家装行业推广和使用，我们在市场上收集了7款水性刷色宝产品，对产品组成和配套色精进行了分析，研究了施工工艺，进行了着色效果的对比，对水性刷色宝产品在使用中的优缺点进行了分析和总结。

水性刷色宝中一般不含水性树脂，施工方法是将配套色精按比例加入到刷色宝中，均匀刷涂在需要着色的涂膜表面，达到期望的着色效果后，用湿布将刷色宝余料收干净，干燥一定时间后喷涂罩面清漆。

其着色原理是刷色宝产品中小分子的色精随着有机溶剂向涂膜中缓慢渗透而着色，有机溶剂对涂膜的渗透能力对着色效果起着关键性的作用；丙二醇的存在可以提高刷涂的爽滑性，又可以使刷色宝施工后长时间保持湿润状态，便于收色操作；增稠剂调整刷色宝的流变状态，以满足不同客户的施工要求；着色后余料擦除干净，不会形成着色层涂膜，不会造成层间附着不良和耐性变差；色精随溶剂渗透着色，更加均匀；收色后溶剂慢慢挥发，色精染料保留在涂膜内部，不会出现起颗粒等弊病；色精浓度和着色时间可以灵活控制，刷涂施工不需要专业的喷涂设备；可以大面积工厂操作，也可以根据个人喜好用于家庭装修或者家具翻新，适用性更广。

3　水性刷色宝施工工艺探讨3.1　产品组成

在市场上收集了7款水性刷色宝产品，并简单进行了成分分析，见表1。

水性刷色宝产品外观和主要溶剂组成

水性刷色宝的外观有液体状和膏状两种，液体状产品在刷涂施工中更加省力；膏状产品不易流挂和飞溅，在异型部位的着色操作上更占优势。目前两种产品形式都有一定的客户群，还没有哪一种形成市场主流，更多是依据客户自身施工喜好而定。

从产品的分析结果可以看到，仍有一部分产品使用了NMP、DMF等中等毒性的溶剂，环保性能有待提高。

3.2　施工工艺探讨

施工测试统一采用樱桃木贴皮板，工艺流程为：封闭底漆→底漆→底漆→底漆→刷色宝→面漆。针对施工工艺进行了反复的对比测试，对其中的关键点进行了探讨和研究。

3.2.1　待着色涂膜待干时间对着色效果的影响

涂膜的干燥程度是影响着色效果的关键因素。

分别在底漆待干4 h、22 h和48 h时进行刷色宝施工，色精浓度10%，着色时间20 min，用湿布将刷色宝余料收干净。施工过程和施工效果如表2所示。

待着色涂膜干燥时间对刷色宝施工效果的影响

根据表1的着色效果，底漆待干4 h的样板着色最深，但是着色不够均匀；待干22 h的样板着色效果最好，深浅适中，颜色油润通透，整体板面着色均匀；待干48 h的样板着色偏浅。这是由于底漆干燥4 h时，干燥程度不够，溶剂容易渗入，着色较深，另外，底漆容易被溶剂“咬蚀”而发皱，影响整体板面效果；底漆干燥48 h后，涂膜强度和性能已经建立，溶剂向下渗透受阻，着色效果不佳；底漆干燥24 h左右，涂膜干燥程度适宜，整体板面效果最佳。因此，进行刷色宝施工时，底漆干燥时间保持在24 h左右可得到最佳的施工效果，见图1。

样品3#和样品7#底漆干燥24 h着色效果

3.2.2　不同着色时间对着色效果的影响

如果进行大面积刷色宝施工，不能保证所有区域着色时间完全一致，实验在同一块样板上，分区将刷色宝的着色时间分别控制在30 min、40 min、50min，考察着色时间不同是否会带来明显色差，影响整体的板面效果。底漆干燥时间为21 h，色精浓度为10%，测试结果如表3所示。

不同着色时间的色差对比

由表3及图2的结果可知，一部分刷色宝产品可以做到在一定的着色时间范围内几乎无色差，这一类产品的着色性能比较稳定，可以用于大面积的施工操作而不用担心着色时间不同导致明显色差。

样品3#和样品7#着色时间分别为30 min、40 min、50 min时的着色效果

3.2.3　重复着色测试

重复着色测试，是指着色20 min时收干净1/2板面，10 min后整个板面重新施工刷色宝，20 min后统一收色。模仿现场施工中，收色后对着色效果不满意，重新刷涂刷色宝来补色的情况，考察这种情况下是否有明显色差和接痕印，测试结果见表4。

根据表4测试结果，重复着色容易产生色差，而且在接痕处产生明显印迹。因此，刷色宝施工时要注意同一块板面的操作一致性，建议工件整体一次性着色，避免色差和接痕。

重复着色测试

3.2.4　颜色调整方法

如果着色过深，可采取措施进行颜色调整。具体操作是将没有添加色精的刷色宝主剂均匀刷涂在需要做颜色调整的板面上，停留一定时间后，将刷色宝主剂擦除。

涂膜中的色精在溶剂的作用下向上渗透，重新溶解到刷色宝主剂中，涂膜中残留的色精浓度降低，在一定程度上使深色变浅，从而达到调整板面效果的目的。这种操作使得过深着色问题具有了可补救性。

3.2.5　不同类型底漆上着色测试

分别在水性木器涂料、溶剂型NC和PU涂料上施工刷色宝，对比不同类型底漆上着色效果差异。在水性木器涂料和溶剂型NC涂料上着色较深，在溶剂型PU涂料上着色相对较浅。

这是由于溶剂型PU涂料在干燥过程中产生交联固化反应，涂膜较为致密，溶剂在PU涂膜中的渗透程度不及在水性涂料和NC涂膜中的渗透程度。因此，在搭配溶剂型涂料产品时，可以调整刷色宝主剂中有机溶剂的含量和种类，适当增强刷色宝在PU涂膜中的渗透能力。

3.2.6　面漆配套性测试

以水性木器涂料、溶剂型NC涂料和PU涂料3种不同体系进行配套性测试，使用刷色宝着色后，样板分别干燥5 h、24 h后施工配套面漆，都没有出现咬底、涨筋和浮色发花的现象；干燥7 d后进行附着力测试，无涂膜开裂和脱落；对涂膜耐水性进行测试，没有不良影响。这是由于水性刷色宝擦除干净后，没有形成新的涂层，因此不会引入涂膜耐性变差、层间附着不良等问题。

3.3　配套色精的筛选

目前市场上可用于水性涂料体系的透明着色产品，主要有酸性染料和金属络合物色精两大类。酸性染料不耐高温、易褪色，与偏碱性的涂料体系相容性差，严格来讲，水性涂料中所使用的色精大部分是指水性金属络合物染料。

金属络合物染料是指具有特定结构的染料与金属络合剂络合形成的染料，所用的金属元素是元素周期表上第一过渡元素，含有一个3d空轨道，可以形成结构稳定的络合产物，最常用的为铬，其次是钴、铜等，比如Palatine Fast Pink的玫瑰红染料，是以Cr3+为中心离子，Cibalan系列中的Acid Red和Acid Black是以Co2+为中心离子。几种染料的分子结构式见图3。

金属络合物染料分子结构式

金属络合染料的结构和种类较为复杂，根据实际应用通常分为油性和水性。染料的水溶性是通过非离子化基团达到的，例如甲基砜(—SO2—CH3)、磺酰胺(—SO2—NH2)或者乙酰胺基(—CO2—NH2)，在与金属离子生成络合物时，两个染料分子中的4个羟基氢被取代，例如图4所示结构。

取代过程

水性染料又分为水油两性和纯水性，水油两性可以溶于水和有机溶剂，纯水性色精只能溶于水或特定的醇、醚类溶剂。其中水油通用色精的色牢度更好，与涂料产品的相容性更好，是着色产品的主要选择。水油通用类色精中，进口产品的贮存稳定性一般可以保证在12～18个月，大部分国内产品的贮存稳定性仅可保证在6个月左右，但是测试结果显示，部分国内产品的贮存稳定性和进口产品处于同等水平。

从着色效果和产品稳定性考虑，实验选择水油通用类色精配套刷色宝施工。收集了7款国内外水油通用类色精产品，进行了基本的性能对比和分析，结果见表5。

金属络合物色精产品性能对比

表5测试结果显示，部分国产色精在产品稳定性、相容性已经可以和进口产品媲美；部分进口和国产产品可以做到不含DMF等中毒性溶剂，环保安全性有很大幅度提高，可以满足市场追求高环保性和高品质的需求。

4　结　语

水性刷色宝作为一种新型的透明着色涂装方案，具有很多优点：着色快且均匀；耐水性好，层间附着力好；刷涂施工操作简单；适用面广，可搭配水性涂料体系，也可搭配溶剂型涂料体系；可大面积工厂操作，也可以用于家庭装修；着色效果可灵活调节。但是也存在一些缺点：在不同底漆上色彩表现不一致，无法制作统一色板，需要有熟练的操作人员等。

虽然现阶段产品中仍含有一定量的有机溶剂，但是较之以前的溶剂型着色产品，水性刷色宝产品在气味、VOC含量方面已经有了很大的进步。从总体上讲，我们认为水性刷色宝体系在水性透明着色涂装体系中会有更广阔的市场和前景。

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