彈性漆改善軟木地板漆膜性能的研究

陸全濟+雷亞芳+鄭林義

摘 要 為提高軟木地板表面的物理性能，采用彈性漆對軟木地板表面進行涂飾處理，研究不同彈性漆的涂漆量、油漆固化溫度對軟木地板表面耐磨、耐沖擊性、表面色度學特性的影響。結果表明：與對照相比，軟木地板表面漆膜具有優(yōu)良的耐磨性、表面磨耗值隨著彈性漆涂漆量的增加而降低，表面磨耗值為0.015 6～0.031 0 g/100 r；彈性漆對軟木地板表面抗沖擊改善幅度較大；油漆固化溫度和涂漆量對軟木地板表面顏色影響較小。

關鍵詞 軟木地板 ；彈性漆面 ；耐磨性 ；耐沖擊性

分類號 TQ639

Study on Elastic Coating in Improving Surface Properties

of Cork Flooring

LU Quanji1） LEI Yafang2） ZHENG Linyi3）

（1 Rubber Research Institute， CATAS， Danzhou， Hainan 571737；

2 College of Forestry， Northwest Agriculture and Forestry University， Yangling，Shanxi 712100，China；

3 Shaanxi Wan Lin cork Co. Ltd， Yangling， Shanxi 712100）

Abstract In order to improve the surface physical and mechanical properties of cork flooring， aelastic coating was used to treat the cork flooring surface through a special process. The results showed that the cork flooring surface had excellent Wear-resisting property and surface resistance to impact.The surface wear-resisting value was from 0.015 6 g/100 r to 0.031 0 g/100 r that decreased along with the increase of coating spread.The surface resistance to impact can be improved greatly after elastic coating treatment.The curing temperature and coating spread had less effect on the surface colour of cork flooring.

Keywords cork flooring ； elastic coating ； wear-resisting property ； surface resistance to impact

軟木地板是國際上高檔地板之一，在地板消費中處于金字塔頂端，具有“軟黃金”的美稱。軟木地板與實木地板相比更具環(huán)保性、隔音性、防潮性、舒適性。軟木地板柔軟、吸音、舒適、耐磨，對老人和小孩的意外摔倒可提供極大的緩沖作用，其獨有的隔音效果和保溫性能也非常適用于臥室、會議室、圖書館、錄音棚等場所[1-3]。

為提高軟木地板表面硬度、耐擦洗、耐磨、耐濕等性能，并獲得一定的表面光澤度，軟木地板需進行表面處理，處理的方法主要有涂蠟、貼PVC膜、涂UV紫外線光固化涂料和聚氨酯漆等。由于軟木地板表面柔軟具有彈性，當重物擠壓或撞擊其表面形成凹痕時，漆膜容易產生擠壓裂紋，尤其采用表面硬度大的UV漆涂飾時，軟木地板表面漆膜更易損傷。因為采用普通漆面涂飾地板的表面漆膜過硬、觸感不佳，受到外力沖擊時，漆面將留下難以恢復的損傷痕跡；另外，當地板的使用環(huán)境濕度變化劇烈時，基材的干縮濕脹也容易導致表面漆膜開裂皺縮甚至脫落，從而影響地板產品的外觀質量和使用壽命。研究表明，采用彈性漆涂飾實木地板可以提高地板表面的耐磨性、抗皺縮開裂性、腳感的舒適性[4-6]。孫偉圣等[7]研究了實木地板的干縮濕脹對其漆膜性能的影響，結果表明采用柔韌性較好的彈性漆涂飾地板，基材干縮后漆膜表面光澤度僅小幅度降低，濕脹后漆膜不開裂。孫偉圣等[8-9]研究漆膜的結構和涂漆量對地板的耐磨性影響，發(fā)現通過在底漆層涂刷彈性漆和增大涂漆量可以提高實木地板的耐磨性。

為此，筆者開發(fā)一種新型的軟木地板彈性漆面工藝，研究不同彈性漆的涂漆量、油漆固化溫度對軟木地板表面性能的影響，旨為提高軟木地板的表面裝飾處理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗材料

軟木地板坯料，規(guī)格320 mm×320 mm×4 mm，密度520 kg/m3，數量30塊，含水率 3%～5%，由陜西萬林有限公司提供；QWA335水性軟木底漆，QWA500水性軟木面漆，A-01彈性漆（威海七樂佳化工有限公司）；QSA-2000 油性脫模劑，市售。

1.1.2 設備儀器

DXL1500試驗熱壓機；DHG9123A型電熱恒溫鼓風干燥箱；JD200-3電子天平；JM-IV磨耗儀；漆膜沖擊器；SC-80C 型全自動色差計。

1.2 方法

1.3.1 試驗設計

根據前期文獻查閱和預試驗，考察彈性漆的涂漆量、固化溫度2個因素對軟木地板的表面漆膜耐磨性、抗沖擊性及表面顏色變化的影響，試驗方案如表1，每個方案重復5次。

1.2.2 涂飾工藝

軟木地板表面的涂飾工藝相對于傳統(tǒng)的涂飾工藝增加了刮涂彈性漆中間層、表面烘干預固化和熱壓冷定型3個工序，其工藝流程如圖1。

軟木地板表面涂飾的具體工藝如下：（1） 表面處理：用240砂紙將軟木地板坯料表面進行砂光處理；（2）水分調制：用濕抹布將軟木地板表面擦拭干凈，放在溫度為（100±2）℃干燥箱中干燥處理2～4 h，最后放置在溫度為（20±2）℃，濕度為（65±5）%的恒溫恒濕箱中平衡2 d；（3）底漆：基材干燥并冷卻之后及時刷涂軟木底漆，涂漆量為60 g/m2，且涂飾時需通風，涂飾結束后在溫度為25～35℃條件下干燥6～10 min；（4）刮涂彈性漆：用手工將彈性漆均勻刮涂在底漆層表面；（5）表面預固化：將涂刷彈性漆的軟木地板放置在80℃的烘箱中干燥20～30 min，使彈性漆材料表面預固化；（6）熱壓冷定型：將表面彈性漆材料預干燥處理后的軟木地板進行熱壓，熱壓時間5 min，最后加壓冷卻成型；（7）彈性漆表面砂光：用320～400#水砂紙將熱壓后的軟木地板輕打磨一遍。（8）刷面漆：刷涂水性軟木面漆QWA500系列兩遍，用漆量60 g/m2；（9）漆膜表面拋光：用320～400#水砂紙將熱壓后的軟木地板輕打磨一遍。

1.2.3 試樣裁切

測定試件的裁切方法如圖2，其中編號為1-1、1-2、1-3試件用于耐磨測定；2-1、2-2試件用于表面耐沖擊測定；3-1、3-2、3-3、3-4試件用于表面光度學特性測定。

1.2.4 性能測定

測定前所有試樣放置在溫度為（20±2）℃，濕度為（65±5）%的恒溫恒濕箱中平衡處理14 d。

（1）參照《LY/T1657-2006》方法測定軟木地板表面漆膜耐磨性能，試件規(guī)格尺寸100 mm×100 mm，數量15塊；（2）參照《GB/T 1732-93》方法測定軟木地板表面漆膜耐沖擊性能，試件規(guī)格尺寸120 mm×50 mm，數量10塊；（3） 顏色變化測定，用精密全自動色差計測定涂飾地板的表面色度指標，試件規(guī)格尺寸50 mm×50 mm，數量20塊。

2 結果與分析

2.1 表面耐磨

不同涂刷工藝處理的彈性漆面軟木地板的漆膜磨耗值在0.015 6～0.031 0 g/100 r，遠低于軟木地板標準LY/T 1657-2006中規(guī)定的表面耐磨標準值≤0.15 g/100r。見表2。

試件7*為采用傳統(tǒng)工藝涂飾水性聚氨酯軟木漆的地板，其表面漆膜磨耗值為0.042 g/100 r。分析表明，彈性漆的涂漆量對漆膜的耐磨性影響顯著，隨著涂漆量增加，漆膜磨耗值逐漸降低。當涂漆量分別為60、80、100 g/m2時，軟木地板表面耐磨值分別為0.028 2、0.019 3、0.017 3 g/100 r。關于涂漆工藝中溫度對漆膜耐磨性的影響，分析表明，彈性漆膜固化溫度對漆膜的耐磨值影響不顯著，當固化溫度分別為110、140℃的平均耐磨值分別為0.021 6、0.021 5 g/100 r。

研究表明，軟木具有獨特的蜂窩狀結構，弦切面上軟木細胞呈蜂窩狀排列，徑切面和橫切面上軟木細胞呈磚墻結構或齒槽結構排列，另外，軟木細胞是閉合、中空的，內部充滿氣體，這使得軟木本身具有優(yōu)良的彈性和耐磨性能[10]。彈性漆層能在一定程度上改善漆膜的耐磨性能，主要是只涂刷軟木水性面漆，漆膜較薄且硬，耐磨性相對低些，而增加彈性漆層增加了漆膜的整體彈性，彈性漆層涂漆量越多，漆膜的整體彈性越好，當漆膜表面與物體產生相對力作用時，緩沖外界壓力，軟木表面猶如吸盤將接觸物體牢牢吸附，增大與漆膜接觸面之間的摩擦力，從而提高漆膜表面的耐磨性能。

2.2 表面耐沖擊

軟木地板表面漆膜耐沖擊測試結果如表3所示。

由表3可知，軟木地板表面漆膜抗沖擊性能整體表現優(yōu)良。彈性漆層用量、熱壓溫度對軟木地板漆膜表面的沖擊性能影響不顯著。沖擊測試前的試樣如圖3。

當沖擊高度分別為10、25、50 mm時，軟木地板漆膜表面產生非常微小的圓形凹痕，放置24 h后，凹痕幾乎消失，肉眼很難識別。當沖擊高度為100 mm時，放置24 h后，雖然軟木表面壓痕彈性恢復一部分，不影響整體美觀，但漆膜的表面圓形凹痕可以用眼識別。沖擊高度升高到200 mm時，除了7*試件等級為Ⅱ，其余的試件等級均為最高等級Ⅰ級，此時軟木地板的表面有明顯的圓形凹痕，影響其美觀，但漆膜和軟木基材沒有破壞。當沖擊高度達到300和400 mm時，漆膜表面產生較深的圓形凹痕，產生輕微的指向凹痕中心的發(fā)散褶皺裂痕，此時嚴重影響地板表面的平整性和美觀性。

對比試樣7*未涂刷彈性層處理的軟木漆膜，當沖擊高度達到300和400 mm時，漆膜的破壞相對明顯，凹痕相對加深，原因是增加彈性漆層，在一定程度上增加了漆膜的彈性、柔韌性和強度，當滑塊沖擊時，能夠延長沖擊時間，減緩沖擊力，并通過彈性漆層將一部分的力傳向周圍。見圖4。

2.3 表面光度學特征

軟木地板涂飾前后色度學特征變化明顯，明度ΔL*變化值在-13.36～-9.13，負值較大，表明軟木地板表面涂飾之后亮度變暗；紅綠軸色品指數差Δa*在1.6～3.3，表明軟木地板表面涂飾之后顏色偏紅；黃藍軸色品指數差Δb*在0.04～2.87，表明軟木地板表面涂飾之后顏色偏黃；相對于涂飾彈性漆層1～6號試樣，7*號試樣沒有涂刷彈性漆層，其表面光度學特征變化減小，明度差ΔL*為-9.13，黃藍軸色品指數差Δb*僅為0.04，表明涂飾彈性漆層后，軟木地板表面光度學特征變化趨勢增強，即顏色變紅變暗程度明顯，但彈性漆的涂漆量對ΔL*，Δa*和Δb*的影響較小。8*號試樣沒有涂刷面漆，黃藍軸色品指數差Δb*為5.2，而所有涂刷面漆的試樣黃藍軸色品指數差Δb*在0.32～3.17，沒有涂刷面漆的8*號試樣黃藍軸色品指數差Δb*大于涂刷面漆的試樣，表明涂飾面漆可以降低彈性漆中間層藍變黃的趨勢。漆膜固化溫度對軟木地板的表面總體色差ΔE有一定的影響，表面總體色差隨著固化溫度的升高而變大，當固化溫度為110和140℃時，軟木地板表面的平均總體色差分別為11.09和13.14。見表4。

侯新毅[11]研究發(fā)現，涂飾后木材表面顏色的變化是漸變過程，隨著涂飾次數的增加，木材表面的顏色趨于穩(wěn)定，涂飾后木材表面顏色的變化還取決于木材的特性、油漆的種類。于海鵬等[12-13]研究得出，PU漆透明涂飾可使木材色度學指標發(fā)生改變，木材涂飾后的漆膜明度較素材顯著降低，色相較素材向略偏紅和偏黃角度變化，基本保持或略增強木材原有材色。以上表明軟木地板涂飾前后表面總體色差的變化主要與涂飾材料本身的光學特性相關，而涂料使用量及涂飾工藝對其色差影響不顯著（圖5、6）。

3 結論

（1）軟木地板的表面涂刷彈性漆面后其耐磨性能明顯的改善，達到軟木地板標準LY/T 1657-2006中規(guī)定的表面耐磨標準值，而且彈性漆用量越多，其耐磨性能越突出。

（2）軟木地板具有良好的彈性，在本研究中，軟木地板表面涂刷彈性漆，可以明顯提高其表面漆膜耐沖擊性能，但是，地板表面漆膜彈性增大的同時，漆膜硬度降低對表面耐劃痕的影響有待進一步研究。

（3）軟木地板涂刷彈性漆，表面的明度變暗，顏色向紅黃轉變，但在本試驗研究范圍內，漆膜的厚度和固化的溫度對表面顏色的變化影響甚小，油漆的特性才是影響表面顏色的主要因素。

（4）考慮實際生產中產品性能和經濟成本，軟木地板彈性漆涂飾的最佳工藝為：涂漆量80 g/m2，固化溫度140℃。

參考文獻

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