工業(yè)木器涂料覆蓋多個市場應用領域，包括家具、廚房櫥柜、建材和裝飾涂料。這些市場對于產品的要求在很大程度上取決于應用領域。對戶外涂料注重高耐久性和防潮性，而室內涂料則主要強調耐化學品性和耐磨性。

最大的室內木器涂料市場之一是家具行業(yè)。這一市場使用的幾種樹脂技術包括溶劑型（SB）、水性（WB）、紫外光固化聚氨酯分散體（UV PUDs）和自交聯丙烯酸樹脂。在決定使用哪種技術時，主要應考慮以下幾個標準：加工工藝、性能、外觀、VOC以及成本。

北美木器涂料市場以溶劑型技術占主導地位，包括硝基漆（NC）和氨基酸固化涂料。這些涂料有很多優(yōu)勢，包括快速的干燥時間、高光澤，同時還可以增強木器的外觀。它們也非常經濟，容易通過噴涂、輥涂、淋涂和浸涂。然而，使用這些材料也有一項重大缺點，即VOC和有害空氣污染物（HAP）高，且混合使用時間短。由于對低VOC含量和甲醛排放的法規(guī)日益嚴格，因而也愈發(fā)需求環(huán)保型涂料1。因此促進了行業(yè)向水性技術，包括紫外光固化聚氨酯分散體（UV PUDs）和自交聯丙烯酸等技術的轉變。

由于排放量極低，UV PUDs作為溶劑型樹脂的替代品越來越被認可。它們具有高性能，并把工藝問題減至最少。因為UV PUDs 屬于高分子量聚合物，與100%固體份體系相比，其固化網絡的交聯密度較低，限制了固化后的收縮，因而與大多數基材間的附著力極佳。由于具有包含氫鍵的聚氨酯和尿素的硬鏈段，加之來自多元醇為基礎的軟段，因而具有出色的機械性能。水性紫外光固化（WB UV）應用上存在的一些挑戰(zhàn)與工藝有關。固化前完全脫水至關重要，濕度等考慮因素也應加以考慮，以便最大程度地減少由于干燥不徹底而產生的次品。此外，這種技術的成本要高于溶劑型技術。

水性樹脂技術中同樣包括自交聯丙烯酸分散體?？偟膩碚f，它們具有良好的耐久性，并且由于聚合物粒子的相分離形態(tài)，因而能配制成低成膜助劑含量的高性能涂料。依據所應用的聚合方法的不同，可獲得多種類型的形態(tài)，這也會對成膜特性產生影響，如抗粘連性（圖2)。這些材料也可以與水性UV樹脂混合，從而在保持良好性能的同時獲得更經濟的配方。需要注意的領域包括聚合物粒子膠體穩(wěn)定所需的表面活性劑的存在。這類組分會遷移到膜表面，使膜產生水敏感性，也可能在配方中引起泡沫問題。在外觀方面，并沒有特別強調丙烯酸可以提高木質基材的外觀，通常缺乏透明度。雖然與溶劑型硝基漆漆相比，水性丙烯酸的固含量較高，但通常不會產生光滑手感。

本將介紹了一種新型自交聯丙烯酸，Alberdingk? AC 3630，并考察了其在KCMA和家具涂料應用上的性能，并與傳統(tǒng)自交聯丙烯酸和溶劑型面漆，尤其是商用清漆進行相比較。AC 3630的特性包括出色的透明度、良好的木質感、耐污染性強、干燥時間短、不易起毛刺、在多孔基材上成膜出色。另外，與傳統(tǒng)乳液相比，本產品的表面活性劑含量較低，因而低泡且防水性好。

實驗

表1總結了納入本次研究范圍的丙烯酸乳液性能。評估了MFFT范圍約在20-45°C的單相和多相產品。這些樹脂專為工業(yè)木器應用配制，依據的是廚房用具制造商協(xié)會（KCMA）2以及各家具制造商對VOC低于200 g/L的指標要求。所有配方固含量均調整到同一水平，并包括各種標準助劑，消泡劑、蠟、流平劑和流變改性劑。本項研究還對一種商用加工清漆進行了評估。不計溶劑，VOC總含量為550 g/L。

涂布木板按以下四個步驟準備：

1.在櫻桃木面板上噴涂厚度約4–5 mil的濕膜；

2.風干15分鐘；

3.在50°C下強制干燥15分鐘，然后冷卻15分鐘；

4.用320硬脂酸鹽和超細磨砂海綿打磨面板，并對第二道涂層重復這一過程。

選擇KCMA和家具測試方法

耐化學品性/耐污染性：用足夠的化學品和污漬在測試面板上形成0.25至0.5英寸直徑的污點，蓋上表面皿。等待16至20小時。去除化學品和污漬，并用水清洗面板表面。對每個化學品和污漬測試點進行評定，0代表漆膜表面完全毀損，5代表漆膜表面未受影響。所使用的化學品包括醋、檸檬汁、橙汁、葡萄汁、西紅柿醬、咖啡、橄欖油、1%的洗滌劑溶液、芥末和水。

耐洗滌劑及耐水性（水浸漬性）：準備0.5%的洗滌劑溶液并浸入一塊#8纖維素海綿。將一塊帶涂層的面板在海綿上放置24小時，觀察漆膜表面的變化。未起泡、泛白或明顯變色為合格標準。

刮擦附著力：從每個測試面板上切下4x7英寸的小塊試樣。采用畢克加德納刮擦附著力試驗儀進行附著力測試，重量5000克，使用循環(huán)劃針。按0到5評級，0代表漆膜表面被完全毀損，5代表漆膜表面未受影響。

球壓痕實驗：從每個測試面板上切下4x7英寸的小塊試樣。采用畢克加德納刮擦附著力試驗儀進行漆膜球壓痕實驗，重量300克，使用# 5785小筆。

等待1小時后進行評估。評級標準分為合格、不合格。24英寸外肉眼可見壓痕即為不合格。

耐沸水性：用10毫升沸水對面板進行測試。將一只盛滿開水的陶瓷咖啡杯置于其上。等待1小時。移走杯子，并用紙巾擦拭面板。等待24小時。評估其泛白情況。

Scotch-Brite? 耐劃傷性：從Form 3B-H Leneta卡紙上取樣（3 mil）。風干10分鐘，然后在50°C下強制干燥10分鐘。等待14天后進行測試。記錄涂層光澤度（60o）。從綠色思高百潔布取下一個2英寸見方的小塊。將200克重量置于上。在涂層表面來回滑動百潔布10個來回。移開百潔布，并記錄光澤度。記錄下光澤度受損情況（%）。

科尼格擺桿硬度（Ko?nig）：從玻璃面板上取樣（150微米）。風干了10分鐘，然后在50°C下強制干燥10分鐘。7天后對科尼格硬度進行評估。

測試結果探討

如前所述，工業(yè)木器應用中溶劑型涂料的主要選擇之一是清漆。清漆混合了油性醇酸樹脂、尿素甲醛和三聚氰胺。由于它們采用了對甲苯磺酸等強酸催化劑，因而混合使用時間僅為24至48小時。清漆在工業(yè)木器應用上顯示出很好的性能，然而，它們的VOC含量很高，而且甲醛被列為致癌物質。將傳統(tǒng)清漆與水性自交聯丙烯酸乳液進行了對比。噴涂了傳統(tǒng)清漆的面板透明性出色、干燥時間短，并具有良好的木質感和表面潤濕。在丙烯酸樹脂中，只有AC 630具有類似的透明性、良好的木質感，并能在基材上保持良好的牢固度和觀感。事實上AC 3630在罐內的透明度遠優(yōu)于其它丙烯酸，純乳液的濁度較低就是有力證明（圖3）。

同時也觀察到，與其它丙烯酸相比，在木器表面起毛刺最少。所有的涂料都顯示耐指甲劃傷的特性良好。另外，還采用柯尼格測試儀對七天后的表面硬度進行了測量。所有的丙烯酸都要比清漆柔軟得多（<100s），ac>

根據KCMA標準（圖5）進行了耐化學品性測試。除AC-03之外的所有涂料均具有良好的性能，AC-03對葡萄汁、咖啡和乙醇（50%）的耐受性不佳。另外還進行了邊緣浸泡測試，除AC-01外的所有涂料均以良好的結果通過了測試。這個測試模擬將洗滌劑浸泡的洗碗布鋪在一個垂直的櫥柜門上。選擇丙烯酸時，應考慮到表面活性劑會使漆膜表面具有水敏感性。因此，使用低表面活性劑含量的材料是極為有利的。

此外，還進行了幾項測試來評估在家具涂裝中的性能。對這個市場提出了各種要求，并根據商業(yè)應用與住宅應用進行了細分。圖6給出了涂層的耐劃傷性數據，對摩擦前后的光澤度進行了記錄，并計算出了光澤損失百分比。數值越低，性能就越高。清漆光澤度損失率為25%，MFFT較低的丙烯酸的表現與之相類似。將聚氨酯分散體與丙烯酸混合可以進一步提高耐磨損性。對刮擦附著力也進行了測試，所有丙烯酸樹脂的測試結果均優(yōu)于清漆，清漆部分出現分層和泛白現象。耐沸水性測試結果如圖7所示。清漆表現一般，而其它丙烯酸涂料則顯示出優(yōu)越得多的性能。

總結

在工業(yè)木器涂料應用中，水性自交聯丙烯酸乳液是合適的溶劑型產品替代品。它們的VOC含量較低、不受混合使用時間限制，并具有各種良好特性，可用于配制高性能涂料。同時，還推出了一種低表面活性劑含量的新型丙烯酸。由于其具有比溶劑型系統(tǒng)更卓越的霧化和木材潤濕性、良好的光學透明度，以及木材溫暖感，且較少起毛刺，因此，這一新開發(fā)成果的涂裝性能更好。目前，正在進行進一步的研發(fā)，對顏料配方及與聚氨酯分散體的混合組合加以探索。

參考文獻：

Howard, C. et al, From Evolution to Innovation. PCI Magazine, May 2014.

ANS/KCMA A161.1-2012, Performance and Construction Standard for Kitchen and Vanity Cabinets, 2012.