編者注:上篇給大家介紹了漆的發(fā)展史,接下來會繼續(xù)為大家講解現(xiàn)代漆的分析。
七:水性漆和油性漆
詳細介紹現(xiàn)代化學(xué)涂料是件吃力不討好的事情,因為涉及的化學(xué)知識會讓文章變得很枯燥。不過,為了環(huán)保和健康,耗費點精力了解水性漆(water-based paint)和油性漆(Oil-based paint)的區(qū)別仍然是必要的。
乳膠漆是最常用的水性漆品種之一
水性漆和油性漆比較科學(xué)的稱謂應(yīng)該是水性涂料和溶劑型涂料。涂料一般由四部分組成:成膜物質(zhì)、顏料、分散介質(zhì)(solvent)和助劑。分散介質(zhì)也叫溶劑,作用是將涂料中的成膜物質(zhì)溶解或分散成均勻的液態(tài),以便于施工成膜,分散介質(zhì)在施工后會揮發(fā)到空氣中。
位于挪威西福爾郡的佐敦涂料工廠
水性涂料和溶劑型涂料的區(qū)別就在于分散介質(zhì)不同。以水作為分散介質(zhì)的涂料稱為水性涂料。水性涂料是以可溶于水的樹脂作為成膜物,以聚乙烯醇及其各種改性物為代表,除此之外還有水溶醇酸樹脂、水溶環(huán)氧樹脂及無機高分子水性樹脂等。以有機溶劑為分散介質(zhì)的涂料稱為溶劑型涂料(油性漆/油漆)。有機溶劑主是烴類,其余是酮、醇、乙二醇、醚、酯、硝基支鏈烷烴等等,這類極易揮發(fā)的有機化合物是油漆危害環(huán)境和健康的主要原因。我們常用的VOC數(shù)據(jù)全稱是Volatile Organic Compounds,就是指揮發(fā)性有機化合物的含量。VOC對人體的危害程度不一,輕微的癥狀可能包括:呼吸道刺激、眼睛刺激、頭疼、頭昏、皮膚過敏、疲倦等等,嚴(yán)重的可能會導(dǎo)致肝腎損傷或者致癌。另外,VOC還是光化學(xué)煙霧(photochemical smog)的主要誘因。
主要國家水性涂料所占份額對比圖分析(2008)
現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,幾乎所有的涂料都是溶劑型涂料,后來才出現(xiàn)了水性涂料、粉末涂料、光固化涂料等,主要推動力就是為了減少VOC的排放。美國首先制定了限制使用溶劑的著名66法規(guī)(規(guī)定了涂料中溶劑含量不超過17%)及CAA(Clean Air Act空氣潔凈法)法規(guī),要求涂料向水性體系過渡。我國在2008年出臺了一部《涂料行業(yè)科技中長期發(fā)展規(guī)劃》,計劃在未來10年,將大幅削減傳統(tǒng)溶劑涂料的比例,使其所占份額由目前的50%銳減至5%。用10~15年時間,對傳統(tǒng)涂料產(chǎn)業(yè)實行新技術(shù)改造,最終將傳統(tǒng)溶劑涂料市場份額縮減至1%以下。
油性漆對環(huán)境和健康的危害很大
愿望是美好的,現(xiàn)實是殘酷的,要實現(xiàn)規(guī)劃的目標(biāo)并不容易。水性涂料以水作分散介質(zhì),和溶劑型涂料相比能夠節(jié)省大量資源,消除了施工時火災(zāi)危險性,大大降低了污染程度,同時,水性涂料僅含少量低毒性醇醚類有機溶劑,改善了施工人員的作業(yè)環(huán)境,利于健康。水性涂料好處很多,但溶劑型涂料在某些方面仍占優(yōu)勢。從漆膜的性能上看,水性涂料的耐腐蝕性、耐候性和豐滿度比不上溶劑型涂料,水性涂料對施工環(huán)境的溫度、濕度要求更為苛刻,應(yīng)用場合因此受限。
中國的環(huán)保標(biāo)志
其他國家的環(huán)保標(biāo)志
我國的涂料市場非常不規(guī)范,消費者如果要選擇涂料產(chǎn)品,不能迷信環(huán)保標(biāo)志,因為調(diào)查顯示大部分環(huán)保標(biāo)志都是仿制或者自制的。在這種情況下,最簡單的辦法是選用優(yōu)質(zhì)品牌的水性涂料產(chǎn)品,這是相對來說更穩(wěn)妥的選擇。
日本朝日公司推出的世界第一款雙組份水性漆
水性涂料的技術(shù)比較新,直到2008年,日本朝日涂料公司才推出了世界首款真正的雙組分水性漆,其漆膜性能不論在硬度上還是耐候性上都可以追上油性漆的水準(zhǔn)。這個產(chǎn)品的推出意義重大,改變了通常對水性漆性能不足的印象。但到目前為止,雙組分水性漆技術(shù)也只有極少數(shù)涂料廠家掌握,并且因為價格昂貴,制約了它的普及。
石油樹脂產(chǎn)品是現(xiàn)代涂料產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料
前面提到了涂料的組成,還需補充介紹一下成膜物質(zhì)。成膜物質(zhì)是涂料的基礎(chǔ),它具有粘結(jié)涂料中其它組分形成涂膜的功能。成膜物質(zhì)主要是各類樹脂,過去,涂料使用天然樹脂作為成膜物質(zhì),比如大漆中的漆酚,桐油等等;現(xiàn)在則廣泛應(yīng)用合成樹脂,例如:醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、氯化橡膠樹脂、環(huán)氧樹脂等。按照國家標(biāo)準(zhǔn),涂料應(yīng)該按成膜物質(zhì)來分類和命名,因此我們經(jīng)常聽到硝基漆、聚酯漆、丙烯漆等名稱,這對缺乏專業(yè)知識的普通消費者來說顯然過于抽象了。
八:木器漆
木器漆是指所有用在木制品上的涂料,我們建議分為水性漆、油性漆和木蠟油三大類。木蠟油的作用原理與前兩類有很大不同,因此會在后面單獨介紹。
一:水性木器漆
用水性漆涂裝的S03置物架局部
A,水性木器漆的初級產(chǎn)品以丙烯酸為成膜物質(zhì),耐磨性和抗化學(xué)性能較差,光澤度一般,但成本較低且技術(shù)含量不高。
B,中級產(chǎn)品是以丙烯酸與聚氨酯的合成物為主要成分,加強了耐磨性和抗化學(xué)性能,成本適中,接受度比較高。
C,聚氨酯水性木器漆,耐磨性能可能超過普通油性漆,但價格較貴,是高端產(chǎn)品。
2009年我國木器涂料市場份額示意圖
水性木器漆比油性漆的VOC含量要低很多,不僅對環(huán)境影響小,對施工人員和使用者的健康都有好處。但是,木器涂料市場仍然是以油性漆為主。有分析認為三個因素制約了水性漆的發(fā)展:一是性能,二是施工條件,三是價格。當(dāng)代涂料工業(yè)發(fā)展都遵循“4E”原則,即經(jīng)濟(Economy)、生態(tài)(Ecology)、高效(Eenergy)、性能卓越(Efficiency),但在木器涂料領(lǐng)域,水性漆所占份額仍然非常有限。
2009年歐盟召回中國玩具原因中,涂料問題居首
我國政府長久以來對產(chǎn)品安全領(lǐng)域?qū)嵭械蜆?biāo)準(zhǔn),這是眾所周知的事實。直到加入世貿(mào)組織之后,因為質(zhì)量問題導(dǎo)致的大量外貿(mào)糾紛才倒逼政府做出某些改進,這也是水性漆不能獲得廣泛應(yīng)用的重要原因之一。2007年世界最大的玩具公司美泰宣布召回96.7萬件由中國佛山市利達公司貼牌生產(chǎn)的玩具,原因是玩具涂料中含鉛成分過高,利達公司一下子陷入了困境,中國玩具安全問題又一次成為全球矚目的焦點。
兒童玩具用水性漆的比例相對較高
玩具是直接與人體特別是兒童密切接觸的產(chǎn)品,因此玩具涂料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)是最高的。但是我國首部《玩具用涂料中有害物質(zhì)限量》直到2010年10份才正式實行,規(guī)定了玩具用涂料中鉛含量≤600mg/kg(美國的標(biāo)準(zhǔn)是90mg/kg)、揮發(fā)性有機化合物(VOC)≤720g/L,苯含量≤0.3%,甲苯、乙苯、二甲苯≤0.3%,以及8項可溶性元素、六類鄰苯二甲酸酯的限量要求,這才使玩具產(chǎn)品中水性漆的比例有所提高。
二:油性木器漆
A,大漆,參見本文第二段。
B,清漆(varnish),又名凡立水,清漆曾是家庭裝修中最常見的漆種,原因在于它對施工的要求不高,無需專業(yè)人員就可以操作。清漆的流平性很好,出現(xiàn)了漆淚也不要緊,再刷一遍,漆淚就可以重新溶解了。清漆具有透明、成膜快、耐水性等特點,缺點是涂膜硬度不高,耐熱性差,在紫外光的作用下易變黃等。
用硝基漆涂裝的板式家具
C,硝基漆(NC漆)是比較常見的木器及裝修用涂料。硝基漆的主要成膜物是以硝化棉為主,配合醇酸樹酯、改性松香樹酯、丙烯酸樹酯、氨基樹酯等軟硬樹酯共同組成。一般還需要添加鄰苯二甲酸二丁酯、二辛酯、氧化蓖麻油等增塑劑。溶劑主要有酯類、酮類、醇醚類等真溶劑,醇類等助溶劑、以及苯類等稀釋劑。硝基漆的特點是干燥速度快,涂膜光亮滑爽,具有良好的施工性和可修補性。但硝基漆漆膜的耐熱性和耐化學(xué)腐蝕性不如聚氨酯漆(PU漆),遇到高濕天氣施工時還容易泛白。
PU漆是使用最廣泛的漆種,漆膜性能好,但不環(huán)保
D,聚氨酯漆(PU漆)即聚氨基甲酸酯漆,是我國家具業(yè)中使用最廣泛的漆種,綜合性能比較優(yōu)異,但因為不太環(huán)保,在歐洲基本已經(jīng)淘汰。它漆膜強韌,光澤豐滿,附著力強,耐水耐磨、耐腐蝕性。被廣泛用于高級木器家具,也可用于金屬表面。其缺點主要有遇潮起泡,漆膜粉化等問題,與聚脂漆一樣,它同樣存在著變黃的問題。
E,聚酯漆(PE漆)是用聚酯樹酯為主要成膜物制成的一種厚質(zhì)漆。聚酯漆的漆膜豐滿,層厚面硬。聚酯漆施工過程中需要進行固化,這些固化劑的份量占了油漆總份量三分之一。這些固化劑也稱為硬化劑,其主要成分是TDI(甲苯二異氰酸酯/toluene diisocyanate)。這些處于游離狀態(tài)的TDI會變黃,不但使家具漆面變黃,同樣也會使鄰近的墻面變黃,這是聚酯漆的一大缺點。
F,紫外光固化木器漆(UV,Ultraviolet Curing Paint),UV漆是以油漆的固化方式命名的,它是通過機器設(shè)備自動輥涂、淋涂到家具板面上,在紫外光(波長為320-390nm)的照射下促使引發(fā)劑分解,產(chǎn)生自由基,引發(fā)樹酯反應(yīng),瞬間固化成膜。UV漆是油性漆中最環(huán)保的品種之一,在國外,特別是歐洲,幾乎每一家上規(guī)模的家具生產(chǎn)企業(yè)都擁有至少一條以上完整的家具UV漆涂裝生產(chǎn)線,這時,產(chǎn)品從砂光、填充、封閉、著色到底面漆的涂裝干燥,均一次性不間斷地涂裝完成。
八:乳膠漆
在裝修中,只要是涉及到墻面的問題,大多離不開乳膠漆。乳膠漆(Emulsion Paint)是水性涂料的一種,它主要由五種成分構(gòu)成:一是水;二是乳液,這是一種類似白膠的東西,起附著的作用,為乳膠漆的核心成分;三是顏料;四是填料;五是添加劑,如防起泡劑、防凍劑等。
農(nóng)村使用的墻面涂料大多是初級產(chǎn)品,耐候性能一般
乳膠漆產(chǎn)生于二十世紀(jì)七十年代中后期,在此之前,人們普遍使用石灰水和一種叫做“大白”的刷墻粉,六十年代興起的可賽銀,七八十年代普遍使用的107膠、106膠,這幾種都是早期使用的水性涂料,這些初級涂料的共同的缺點是易起皮、粉化、表面粗糙無光澤,也不具備防水、耐污這些基本的墻面保護性能,更談不到色彩、環(huán)保等要求了。
乳膠漆產(chǎn)品成為家庭墻面用涂料的主流
乳膠漆具備了與傳統(tǒng)墻面涂料不同的眾多優(yōu)點,如易于涂刷、干燥迅速、漆膜耐水、耐擦洗性好等。乳膠漆的主要成分是無毒性的樹脂和水,不含鉛、汞成分。在涂刷過程中不會產(chǎn)生刺激性氣味,不會對人體、生物及周圍環(huán)境造成危害,運輸貯存不存在爆炸和火災(zāi)的危險問題。乳膠漆的環(huán)保指數(shù)最重要的是可揮發(fā)性有機化合物(VOC)的含量。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,每升乳膠漆中VOC含量不能超過200克,大部分品牌都可以達到這個標(biāo)準(zhǔn)。
九:鋼琴烤漆
鋼琴烤漆是將漆膜保護效果發(fā)揮到極致的一種涂料作法,工序非常復(fù)雜。首先,需要在木板上涂膩子,作為噴漆的底層;將膩子找平后待干透,拋光打磨光滑;然后反復(fù)噴涂3-5次底漆,每次噴涂后,都要用水砂紙拋光;最后,再噴涂1-3次亮光型的面漆,然后使用高溫烘烤,使漆層固化。
鋼琴烤漆工序復(fù)雜,造價很高
與普通的高亮噴漆相比,鋼琴烤漆有兩個本質(zhì)的不同點。第一,鋼琴漆有很厚的底漆層,實際上,真正鋼琴漆的表層,如果用力敲碎,是會像搪瓷一樣碎裂的,而不是像普通的漆層一樣剝落的;第二,鋼琴漆是烤漆工藝,而不是噴漆工藝,經(jīng)過了一次高溫固化過程。
由于這種差別,所以,與普通的噴漆相比,鋼琴漆在亮度、致密性特別是穩(wěn)定性上要遠遠高得多,如果不發(fā)生機械性的損壞,鋼琴漆表層經(jīng)過多年后依然光亮如新,而普通的亮度噴漆早已氧化滲透不復(fù)舊觀了。
汽車面漆的主要品種是磁漆,國外大多采用了水性面漆,國內(nèi)基本上還處于溶劑型汽車面漆階段
鋼琴烤漆是一個經(jīng)常被誤用的詞,由于真正的鋼琴烤漆成本非常高昂,市面上充斥的所謂鋼琴烤漆實際上是“聚氨酯漆(PU)噴漆”工藝。這種漆和鋼琴漆的面漆成分(鋼琴漆使用的噴漆為“不飽和聚酯漆(PE)”)是很接近的,但與鋼琴漆工藝相比,這種工藝沒有噴涂底漆,也不是烤漆工藝,沒有經(jīng)過高溫固化過程,而聚氨酯漆本身的穩(wěn)定性也不如不飽和聚酯漆。其實際成本比真正鋼琴烤漆要低很多,我們所見的絕大多數(shù)“鋼琴漆”都是這一種。
十:木蠟油
木蠟油的主要成分都是天然植物原料
木蠟油的主要成分是亞麻籽油、薊油、向日葵油、豆油和巴西棕櫚蠟,作用的原理相當(dāng)于對桐油+蜂蠟傳統(tǒng)組合的改進。其中油的成分能夠滲透到木材內(nèi)部,對木材進行滋潤保養(yǎng),體現(xiàn)出木材的天然質(zhì)感與紋理;其中的蠟成分與木材纖維牢固結(jié)合,阻止液態(tài)水滲入木材里,并增加了木材表面的硬度與光滑度。木蠟油的主體構(gòu)成是植物油,調(diào)色則用氧化鐵等顏料,從原料上杜絕了苯類、甲醛等有毒有害的揮發(fā)物,其環(huán)保性能因此超過了水性漆,而且無論從制造還是從使用的角度,木蠟油消耗的環(huán)境資源更少,對生態(tài)和健康更有好處。
木蠟油的保護原理與油漆不同
不再通過全封閉的漆膜來保護木制品,是木蠟油來給涂料業(yè)的一次創(chuàng)舉。經(jīng)木蠟油處理的木材不僅擁有獨一無二的天然紋理,而且可以提供一種肌膚般的觸感,而通常的油漆會在木材表面形成一層塑料般的漆膜,使得不論何種木材,摸起來都是冷冰冰的高分子材料。
用木蠟油處理木地板的效果
木蠟油處理的木制品與人更為親近,施工操作都很簡單,只需用刷子或干凈的棉布擦拭1-2遍,晾干后用百潔布稍加打磨拋光就完成了。對任何人來說都沒有技術(shù)難度,非常適合DIY,這會讓家具的維護和保養(yǎng)成為一件健康快樂的事情。
木蠟油的優(yōu)點
評判油漆效果會比較強調(diào)漆膜的硬度和耐磨性,但是木蠟油的抗磨原理與之不同,可謂一剛一柔。聚氨酯漆的漆膜雖硬,看起來平整光亮,使用過程中容易留下劃痕,且難以修復(fù),十年后可能已不忍目睹,這時唯一的辦法是請專業(yè)人員將漆膜全部磨掉重新上漆。而木蠟油滲入木材表面,反其道而行之,利用木材本身柔性來抗磨,不會有明顯的劃痕,極易修復(fù),自己動手即可,這樣用上幾十年絲毫沒有問題。孰優(yōu)孰劣,見仁見智。
巴西棕櫚蠟是從生長于巴西東北部的棕櫚樹葉上提取的應(yīng)用最為廣泛的天然植物蠟。
使用木蠟油最主要的目的是為了健康環(huán)保及天然質(zhì)感,但它的應(yīng)用仍然是有局限的。木蠟油的保護原理決定了它只適用于實木,對于市場上大量使用的木工板、密度板,夾板等等,木蠟油無法發(fā)揮它的效果。即使是實木,木蠟油用在不同種類的木材上效果也不盡相同。
木蠟油滲入木材內(nèi)部,會加深木材本身的色差
特別需要注意的是,木蠟油是無法遮丑的,甚至還會加深木材本身的色差。這一點可能是大部分家具品牌不愿使用木蠟油的主要原因。但是在我們看來,這個缺點也是它的優(yōu)點。木頭是天然材料,呈現(xiàn)在人們眼前的當(dāng)然不只是完美的紋理,還會有樹節(jié)、樹瘤甚至蟲蛀的痕跡,如果我們懷著敬畏的心態(tài)來看待,善加利用,不僅能夠美化生活,還會幫助我們映照出理解生命形態(tài)的路徑。
用木蠟油(無色啞光硬質(zhì)蠟油)處理S04餐桌(白橡木)
經(jīng)木蠟油處理的白橡木紋理
結(jié)語:
理想涂料的探索之路曲折而漫長。沿用千年的大漆,一直被視為理想涂料的代表。然而近百年來化學(xué)工業(yè)的發(fā)展進步,以及社會需求的多樣化,導(dǎo)致了大漆漸漸消失在人們的視野中?,F(xiàn)代涂料產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用的同時,人類對環(huán)保和健康問題也越來越重視,推動著溶劑型涂料向水性體系過渡。上世紀(jì)80年代,木蠟油在歐洲出現(xiàn)并很快流行起來,它滿足了人們追求天然的內(nèi)在需求,真正回到了早期植物涂料的傳統(tǒng)中去。
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