1 木器涂料的悠久历史和性能特点
木器涂料系指用于实木板、木纹面板、胶木板、木屑板、纤维板等制成的器材上之涂料,包括家具、地板、文体用品、乐器及建筑装修材料用漆。大致分为两类,一类是用于家具制造厂,一类是用于室内装修装饰。我国木器涂料大约占涂料总量的15% - 20% 。木器涂料是家具制造业中重要的原辅料,木器涂料的涂装,其成败极大地影响家具终价值。家具涂装在一定程度上体现了一个国家涂料工业的发展水平。
我国木器家具漆及其涂装艺术有着悠久的历史,但以天然漆和干性植物油加工制造的漆为主。改革开放以来,人民生活水乎不断提高,对现代木器家具漆的品种、质量与档次也提出了更高的要求。从上世纪 50 年代使用酚醛清漆、醇酸清漆、磁漆、硝基漆; 到 60 年代末期,聚氨酯涂料开始用于家具,使家具的涂装提高了一个档次,其代表为“685”,盛行了近 20 年,至今在西部地区及不发达的农村仍在使用; 70 年代,硝基、聚氨酯、醇酸漆仍为主导产品; 80 年代末期,港、澳、台地区的“聚酯漆”( 实为聚氨酯与不饱和聚酯) 传入大陆的沿海地区,由港、台合资企业生产,家具涂装的档次有了新的突破; 90 年代,广东珠江三角洲地区合资企业,民营企业生产“聚酯漆”如雨后春笋般发展,甚至到了“遍地开花”的地步,并迅速发展延伸到了沿海内地。这个时期无论是品种、结构还是数量都是发展快的。不饱和聚酯漆有“3388”、“6688”为代表,聚酯漆发展到外观颜色水白; 品种由初期的黑白灰实色到闪光、闪彩、闪银等美术漆,发展到透明清漆( 亮、哑光) ,彩色透明系列( 亮、哑光) ,再到功能漆,如仿皮漆、裂纹漆; 由面着色到底着色,面修色; 工艺由全封闭式的向半开放、全开放式发展。随着住房的分配制度的改革,住房私有化,室内装修成为时尚,装修漆的推出为木器涂料用途多了一个分支。
进入了 21 世纪,环保成了人们关注的话题,涂料的环保要求日趋严格,国家也相应出台了相关的法规、政策和标准,当前是木器涂料发展的鼎盛时期,技术水平、产品质量和产量都上了一个台阶。在居室装修过程中,木制品的油漆是一个重要的施工环节,油漆施涂的好坏对居室的整体效果有重要影响。树脂即成膜物质,对木器涂料的终性能起着决定性的作用。近年来,随着对环境保护要求的提高,对水性树脂及光固化树脂的需求在迅速增长,但由溶剂性合成树脂制成的木器涂料以其优异的施工性能、突出的物理化学性能和综合性价比仍然占有相当重要的地位。目前主要木器涂料用树脂仍以溶剂型树脂为主,主要有硝酸纤维素树脂( 硝基漆) 和聚氨酯树脂( PU 木器涂料) 两大类。当然,传统的醇酸树脂涂料和不饱和聚酯树脂涂料仍有一定应用。
木器涂料( 包括家具和室内装饰装修涂料) 的主要品种有硝基涂料( NC) 、聚氨酯涂料( PU) 、不饱和聚酯涂料( PE) 、氨基酸固化涂料( AC) 、紫外光固化涂料( UV) 和水性涂料( W) 等六大类,由于这些涂料性能不同,用途上亦各有侧重。国内以占 75%以上的 PU 涂料为优势,硝基漆( NC) 为辅,近几年不饱和聚酯涂料( PE) 获得很大发展。
硝基漆( NC) ,也称硝酸纤维素漆、拉克漆,其主要成膜物质为硝化棉,再与其他合成树脂( 如醇酸树脂、松香树脂等) 溶于酯、酮、醇等混合溶剂中即成硝基漆。硝基漆是自干漆,是国内早期主要的木器涂料。硝基漆多用于开放型涂饰,此是一种完全显露木材表面管孔的一种涂饰工艺。经开放型的表面涂饰,木材表面除手感比较滑爽外,涂层比较薄,又没有填孔的感觉,有一种用材的真实感。通常,开放型涂饰要求多次涂膜,漆膜外观重现性差,极易出现“个性化作品”,因此大受美国市场欢迎,这也是“美式涂装”的来由。
聚氨酯漆( PU) ,是聚氨基甲酸酯漆的简称,目前我国市场家具的绝大部分是用双组分( 二液型)聚氨酯漆( PU) 涂装,综合理化性能优异,附着性、丰满度、透明性、可挠性、耐化学品性等均优良。用聚氨酯树脂可制备出高质量的涂层,常用于对涂膜性能要求较高的场合。涂膜交联固化期间形成的化学键具有优异的耐化学品性能,固化后的涂膜通常显现出优异的物理机械性能,如柔韧性、弹性和耐久性。聚氨酯的打磨性和抛光性优异,配制成聚氨酯涂料可获得清晰度和鲜映性极佳的高光泽涂膜,具有非常好的装饰性。
采用光稳定性极好的聚氨酯树脂( 如丙烯酸氨基甲酸酯) 可配制成涂膜性能优异并具有不褪色特性的涂料。
双组分氨基甲酸酯体系由羟基和异氰酸酯组分组成,异氰酸酯具有毒性已是公认的。虽然异氰酸酯组分基本由树脂构成,但总会有少量游离的异氰酸酯单体存在,会对人类健康造成危害,因此,这也是聚氨酯涂料发展中急需解决的问题。
不饱和聚酯漆( PE) ,是以不饱和聚酯树脂为主要成膜物质的涂料,其综合理化性能优异,由于该漆中所用溶剂苯乙烯也是一种不饱和材料,既能溶解不饱和聚酯作溶剂,又能在涂装过程中参与不饱和聚酯反应而交联固化成膜,一次可成厚膜,涂膜丰满度高,近两三年 PE 漆获得较大发展。紫外线光固化涂料( UV) 是单组分涂料,当涂料暴露于紫外光条件下时即快速反应固化。UV 固化的木器涂料市场稳步增长、原料充足、配方技术成熟等因素为此类涂料的发展奠定了良好基础。对于 100% 固体分的 UV 固化涂料来说,滚涂、帘式淋涂和真空镀膜涂装都是极好的选择,喷涂施工可能会带来一些困难。涂层综合性能优异,极大地提高了家具生产涂装效率,是现代木器涂装的一个发展方向。
近年的木器涂料市场上,“聚酯漆”( 即聚氨酯,含 - NHCOO - 键的涂料产品) 几乎成了木器涂料的代名词。当然,在一定程度上,技术上的更新换代,确实促进了市场的繁荣发展,使国内的整个聚氨酯工业在涂料应用这一领域大放异彩。
聚酯涂料是由过氧化物催化的多组分涂料,这种反应进行得较慢,因此加入促进剂( 常用钴) 可增加反应速度。聚酯涂料可得到具有极好耐久性的、高光泽的厚膜涂层。聚酯漆在所有漆种中,它的综合性能是好的。通过技术配方的调整,很容易获得优良的物理化学性能,同时,它使很多其他漆种中存在的相互矛盾的性能( 如: 硬度与柔韧性、附着力与耐化学品性等) 达到平衡。这也是聚酯漆能在木器涂装上广泛应用的主要的原因之一。
2 木器涂料市场的发展现状
家具生产的成本,木料、制造人工费、管理费等占 75%,涂饰占 6%。目前,东欧与北欧基本相似,80% 为酸固化涂料,德国、意大利、西班牙以 PU、PE涂料为主,德国的 NC 涂料亦占大部分,西班牙、意大利的 PE 与 UV 居次要地位,水性涂料占 5%。欧洲木器涂料年用量约 40 万吨,其比例居工业涂料之首。意大利木器涂料居欧洲之首,据称意大利木器涂料年用量达 14 万吨,以双组分聚酯涂料占主导,而硝基仅占 8%。
美国市场与欧洲市场大相径庭,其硝基漆占75% ,居地位,其次为酸固化漆占 11% ,其他品种仅占 14%。
亚洲地区的消费结构与欧美又有所不同,中国以占 75%以上的 PU 涂料为优势,硝基为辅,日本和韩国的结构与意大利的相似,日本的 PU 与 AC涂料要高于韩国,而韩国的 UV 与 PE 涂料之和占55% ,远远超过日本,东南亚地区的消费与中、韩、日完全不同,其 NC 和 AC 漆各占 40%,居首位,而 PU与 PE 居次,各占 10%,这与其特殊的气候条件和消费水平,生活习惯有关。
我国是木器生产大国,除供应国内广大市场需求外尚大量出口,耗用大量涂料。主要是溶剂型涂料,含有挥发性有机化合物( VOC) ,污染环境,损害漆工健康,又易燃易爆,并浪费石油资源。
上海的家具工厂在 20 世纪 50 年代习惯用硝基漆涂饰,在 1960 年因其固体含量低,必须涂多道,乃由上海家具厂试制聚氨酯涂料,合成了双组分涂料,在 1968 年 5 月通过鉴定,命名为“685”涂料,在上海、江苏、浙江的家具厂采用。十多年来我国研究水性木器涂料的报道颇多,其开发成功者当推嘉宝莉公司与华南理工大学合作的成果,已建成年产万吨级生产基地,制造聚氨酯分散体( PUD) 与丙烯酸酯原位聚合,其涂膜的硬度与耐水性已接近于溶剂型聚氨酯涂料。我国木器涂料从 90 年代开始发展迅速,现已成为工业涂料的一个主要组成部分。目前我国木器涂料主要生产商及区域主要集中在华南、华东、西南地区,产量大是广东,其次在江苏、上海、浙江、山东、京津等地区。
华南地区主要在广东,广东省又集中在珠江三角洲地区,以顺德为主。其次在东莞、深圳、中山、广州等,主要生产商有顺德华润、鸿昌、嘉宝莉、美涂士; 东莞大宝、阿克苏诺贝尔; 深圳启迪、大中、美家、易涂宝; 广州立邦、ICI、红云、广漆等; 华东地区主要在上海市、江苏省、浙江省,主要生产商有上海华生、立邦、鳄鱼; 浙江南方、宣兴太极、华隆等; 华北地区主要在天津市、北京市、山东省,主要生产商有天津德福、裕北; 北京展辰达,廊坊立邦,山东亚力美等; 西南地区主要在四川省、重庆市、湖南省、湖北省,主要生产商有成都大中、美亚、万盛; 湖南亚大; 武汉强盛、仕全兴等。
3 木器涂料的发展趋势
在一些的地区形成区域性的专业化的家具生产基地,制造高档的家具与出口家具,要求木器涂料一定要由低档次产品向中高档发展,并开发出一些有特色的产品。如广东顺德的龙山、水藤、乐从地区,因采用湿碰湿的特殊工艺,打包时间短,出货快,配套涂料要能适应它; 浙江玉环、成都的新都地区大多为贴纸家具,需要透明性好,干燥快,易施工的贴纸透明底漆及哑光面漆去适应; 广东中山的大涌、江苏苏州的蠡口; 浙江东阳以专业仿古红木家具为主,需要相应的从底到面的“红木漆”,而能生产该漆的却寥寥无几,只有顺德几家技术力量雄厚的企业和浙江的个别厂家能生产。这就要求我们的配方工程师设计出性能更加优异的高质量的涂料产品适应市场,而那些低档的产品只会流向农村市场或被淘汰。家具的设计将更加重视个性化、自然化、功能化,涂料品种从单一性向多样化配套发展,成为必然趋势。以前以 685 单一品种涂遍天下,现在是PU、NC、UV、PE、水性共存天下; 以前以黑白实色为主,现已是透明清漆为主调,辅以各种颜色,提供丰富的色彩,给人以视觉效果,并将木材的纹路清晰的显现出来,达到“返朴归真,回归自然”的天然效应; 以前以亮光为主,而现在以哑光为主; 涂料亦要求达到一种消光柔和的视觉效果; 现在的办公家具、餐台、餐椅要求表面有很好的抗划伤性、硬度、耐冲击性及耐热烫性,这要求涂料在树脂、固化剂、助剂、填料等原料上要有选择性与极佳的搭配,卧室家具要求光泽柔和,色彩舒适; 儿童家具要求色彩鲜艳、生动活泼; 室内装修要求涂刷性好、手感滑爽、能耐黄变,尤其是白色漆更要求不易变黄。
近年外国公司新产品开发有如下动向:
( 1) 将市场细分,定位于一个有潜力的市场,并把对这个市场上重要的某个产品性能做的无人能及。比如,汤普森的防水涂料将市场定位于户外木质阳台,并把开发的产品的防水指数做到市场上。明蜡开发的产品不仅涂料性能要好,而且快干,易涂装。
近年外国公司新产品开发有如下动向:
( 1) 将市场细分,定位于一个有潜力的市场,并把对这个市场上重要的某个产品性能做的无人能及。比如,汤普森的防水涂料将市场定位于户外木质阳台,并把开发的产品的防水指数做到市场上。明蜡开发的产品不仅涂料性能要好,而且快干,易涂装。
( 2) 开发一个目前市场上没有的,但具有与消费者紧密相关的功能的产品。如卡波特公司推出的专门为外墙用木材设计的 Lockzall 产品。
( 3) 提供与主打产品有关的相关产业产品,加深品牌对定位的消费人群的市场渗透率。汤普森的阳台清洁剂就是如此。从这个角度上看,汤普森不仅已经走出了涂料厂家的狭隘范围,而且把自己广义地
定义为“为户外木材产业提供全套产品的厂家”。
( 4) 在产品性能没有改变的前提下,运用新技术、新工艺,降低客户成本。意大利 ICA 集团为配套的家具厂商提供优质水性漆产品就是如此。在现在这样具有挑战性的经济时代,消费者将更加迫切要求木器涂料制造商提供优质的产品和合理的价格。
( 4) 在产品性能没有改变的前提下,运用新技术、新工艺,降低客户成本。意大利 ICA 集团为配套的家具厂商提供优质水性漆产品就是如此。在现在这样具有挑战性的经济时代,消费者将更加迫切要求木器涂料制造商提供优质的产品和合理的价格。
就大趋势来说,溶剂健康化是木器涂料的发展方向。兴起的水性木器涂料,相比于溶剂型木器涂料更清洁、更环保,已经有了取代溶剂型木器涂料的苗头。
明蜡公司 2009 上市明蜡地板用超级快干聚氨酯涂料。这款涂料 VOC 指数只有 350,符合政府环保规定。明蜡公司的超级快干地板涂料是专为地板设计的溶剂型涂料,拥有优越的耐磨性和优化的干燥技术,使得再次涂层时间缩短,且在涂层之间无需打磨。
卡波特近推出专门为外墙用木材设计的Lockzall 产品。这是一种具有优异的抵御单宁性能的 100%的白色丙烯酸底漆。丹宁酸是在象雪松和红木这样的木质中自然产生的,可以延长木质寿命的物质。Lockzall 在此类木材上有着卓越的性能。很多时候,这些丹宁酸会迁移到木质表面,将木质表面变为茶锈色。虽然单宁是优质木材产品中所固有的成分,它所引起的变色往往会使消费者对这类木质产品有抵制感。
国外的水性漆发展没有局限于“环保”的概念中。环保只是水性涂料的入场券,不是空喊的口号。要想推广水性涂料,产品必须满足顾客的需要,有特色的功能才行。在北美木器涂料工业中,水性涂料的重要性日益提高,因其完全适应日益严格的环保法规。在美国,由于 VOC 法规的刺激,水性涂料技术在这一领域获得综合性增长,同时推动了涂料用原材料生产商提供更新型和更具功能性的原材料。
国外的水性漆发展没有局限于“环保”的概念中。环保只是水性涂料的入场券,不是空喊的口号。要想推广水性涂料,产品必须满足顾客的需要,有特色的功能才行。在北美木器涂料工业中,水性涂料的重要性日益提高,因其完全适应日益严格的环保法规。在美国,由于 VOC 法规的刺激,水性涂料技术在这一领域获得综合性增长,同时推动了涂料用原材料生产商提供更新型和更具功能性的原材料。
水性涂料既可以制成单组分体系亦可制成双组分体系,单组分可以是聚结形成涂膜的乳液或分散体,也可以是由于配方中的反应基团进入树脂主链而自交联形成涂膜的涂料。这类自交联体系可明显地改善涂膜的耐化学品性能,同时单组分水性涂料维护尤其容易。双组分水性涂料体系可用聚氨酯作固化剂或用催化剂交联成膜,这类涂料的性能可与许多标准的溶剂型涂料媲美。
进入 21 世纪,对外贸易愈来愈多,家具的出口额日渐增加,如出口美国的家具要求环保,重金属达标,涂装漆膜较薄但要有手感,突出木纹纹路,显现自然。即所谓的“美式涂装”,为了达到这种效果,可采用底、面着色。纵观木器涂料品种及消费观念,总体的发展方向是: 向低污染、省资源、无公害、功能化、高固体分、辐射固化、水性化发展。