中國(guó)新型涂料網(wǎng)訊：
針對(duì)國(guó)內(nèi)外對(duì)木制工藝品玩具所用涂料要求的進(jìn)一步提高，研制出符合各項(xiàng)性能測(cè)試要求的水性木制工藝品玩具漆系列產(chǎn)品，對(duì)產(chǎn)品配方設(shè)計(jì)、操作工藝、性能檢測(cè)、原材料選擇進(jìn)行了詳細(xì)論述。
關(guān)鍵詞：水性木制工藝品玩具漆；配方與工藝設(shè)計(jì)；性能檢測(cè)；原材料選擇
0 引言
2007年廣東一玩具廠出口美國(guó)的玩具，檢測(cè)鉛含量超標(biāo)，結(jié)果被罰款2000萬美元，致使該廠老板自殺身亡；同年8月份，美國(guó)美泰公司向美國(guó)消費(fèi)者安全委員會(huì)提出召回2200萬件中國(guó)產(chǎn)木制工藝品玩具。經(jīng)過調(diào)查，大規(guī)模召回玩具的原因之一亦為玩具所用涂料和油漆含鉛超標(biāo)，該事件對(duì)我國(guó)商品形象造成巨大影響，尤其給作為全國(guó)木制工藝品生產(chǎn)制造基地的浙江省經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，這一系列事件迅速在全國(guó)范圍內(nèi)掀起巨大反響。
商務(wù)部立即對(duì)我國(guó)南方木制工藝品玩具市場(chǎng)展開整頓，嚴(yán)禁玩具生產(chǎn)廠家使用含鉛油漆。隨后國(guó)家商業(yè)部發(fā)出“綠色外貿(mào)”的通知，明令“非環(huán)保”產(chǎn)品將暫停出口。各項(xiàng)政策法規(guī)均促使木制工藝品玩具涂料涂裝市場(chǎng)更加迅速的向水性化方向轉(zhuǎn)變。
河北晨陽(yáng)工貿(mào)集團(tuán)有限公司以響應(yīng)政府號(hào)召、滿足市場(chǎng)需求、順應(yīng)意識(shí)潮流為導(dǎo)向，為了滿足客戶要求，充分發(fā)揮自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)水性木制工藝品玩具用漆進(jìn)行了研發(fā)，經(jīng)方案研究、配方設(shè)計(jì)和論證、產(chǎn)品生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、試制生產(chǎn)、產(chǎn)品性能測(cè)試、客戶試用，產(chǎn)品符合國(guó)內(nèi)外相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
目前，我公司產(chǎn)品已根據(jù)市場(chǎng)發(fā)展情況，成功研制出水性木制工藝品玩具專用透明底面漆、半透明底面漆、實(shí)色底面漆等系列產(chǎn)品，令眾多木制工藝品廠家和木制玩具廠家擺脫了油漆的困擾。
1 實(shí)驗(yàn)部分
主要針對(duì)要求更加嚴(yán)格的面漆展開分析。
1.1 面漆的制備
1.1.1 原材料
CYR乳液（自交聯(lián)聚氨酯改性乳液），ph調(diào)節(jié)劑（AMP-95,陶氏化學(xué)公司），消泡劑（BYK-024,畢克公司），成膜助劑（DPNB、醇酯—12，工業(yè)級(jí),陶氏化學(xué)公司），流變助劑，乳液交聯(lián)劑，去離子水，顏料（工業(yè)級(jí),鈦白R(shí)-930,），潤(rùn)濕分散劑（3275，科寧公司），蠟乳液（BYK-513,畢克公司），增稠劑。
1.1.2 面漆配方（見表1）
表1 木制工藝品玩具用水性面漆配方
| 原料名稱 |
用量/份 |
| 組分一 |
|
| CYR乳液 |
70 |
| PH調(diào)節(jié)劑 |
0.05 |
| 消泡抑泡劑 |
0.2 |
| 成膜助劑 |
3.5 |
| 流變助劑 |
0.2 |
| 乳液交聯(lián)劑 |
0.3 |
| 組分二 |
|
| 去離子水 |
5 |
| 消泡劑 |
0.2 |
| PH調(diào)劑節(jié)劑 |
0.05 |
| 顏料潤(rùn)濕分散劑 |
1.5 |
| 顏料 |
15 |
| 組分三 |
|
| 蠟乳液 |
3 |
| 增稠劑 |
1 |
| 合計(jì) |
100 |
1.1.3 面漆配制工藝
第一步：將組分一按順序在中速攪拌下加入，加完后高速攪拌20分鐘，分散均勻備用，PH值控制在7.5-8.5；
第二步：將組分二按順序在中速攪拌下加入，加完后高速攪拌20分鐘，分散均勻后進(jìn)行研磨，研磨后細(xì)度＜25um；
第三步：將研磨好的組分二加入到分散好的組分一中，使用增稠劑調(diào)節(jié)涂料黏度至3000—4000cps（旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)3＃12r）。
1.2 主要設(shè)備與儀器
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)備
電子天平（YT10002,天津天馬）；燒杯（500ml）；三用高速分散機(jī)（SFJ型，天津潤(rùn)通）；籃式砂磨機(jī)（QZM，勆力）；溫濕度計(jì)（北京亞光）。
1.2.2 檢測(cè)設(shè)備
最低成膜溫度測(cè)定儀（QMB，天津東文亞）；旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)（LVDV-I，美國(guó)博力飛）；刮板細(xì)度計(jì)（50um，德國(guó)BYK）；原子吸收分光光度計(jì)（AA2610，華洋）；紫外分光光度計(jì)（6ENESYS10，美國(guó)）；濕膜測(cè)厚儀（QCL，天津精科）；恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)（上海驟新）；三角度光澤度儀（德國(guó)BYK）；涂膜鉛筆劃痕硬度儀（QHQ，天津材料試驗(yàn)機(jī)廠）；漆膜劃格儀（QFH，天津道里）；回粘性砝碼（QNF，天津科聯(lián)）；電熱恒溫干燥箱、數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱（101-0A，龍口市電爐制造廠）。
1.3 涂膜的制備及性能檢測(cè)
1.3.1 涂膜制備及常規(guī)性能檢測(cè)
此產(chǎn)品選擇噴涂施工方法，按木制玩具常規(guī)施工程序進(jìn)行：工件＞去塵＞拋光＞刮膩?zhàn)?/strong>＞噴第一道底漆＞打磨＞噴第二道底漆＞打磨＞補(bǔ)沙眼＞打磨＞噴面漆＞檢驗(yàn)＞包裝；檢測(cè)使用兩種木材既樺木和桉木，漆膜在溫度23+2℃，濕度（55+5）﹪的恒溫恒濕條件中干燥96小時(shí)后檢測(cè)漆膜的光澤、硬度、附著力等基本性能。（檢測(cè)結(jié)果見表2）
1.3.2 漆膜抗粘連檢測(cè)
按國(guó)標(biāo)GB1762-80進(jìn)行檢測(cè)。
在馬口鐵板上制備漆膜，涂刷后于恒溫恒濕條件下干燥48小時(shí)。將濾紙片光面朝下置于距樣板邊緣不少于1厘米處的漆膜上，放入調(diào)溫調(diào)濕箱，將在溫度40±1℃、相對(duì)濕度80±2%條件下預(yù)熱的回粘性測(cè)定器放在濾紙片的正中，關(guān)上調(diào)溫調(diào)濕箱。5分鐘內(nèi)升到溫度40±1℃、相對(duì)濕度80±2%，在此條件下保持10分鐘。迅速垂直向上拿掉測(cè)定器，取出樣板。在恒溫恒濕條件下放置15分鐘，用四倍放大鏡觀察結(jié)果。用濾紙片能否自由落下，纖維粘連面積大小作為評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
我公司產(chǎn)品按上述方法進(jìn)行檢測(cè)，樣板倒轉(zhuǎn)，濾紙片能自由落下，達(dá)到國(guó)標(biāo)1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
1.3.3 按美國(guó)新要求檢測(cè)
針對(duì)中國(guó)出口產(chǎn)品，美國(guó)方面再次提高質(zhì)量要求，重金屬含量備受關(guān)注，時(shí)至2008年美方進(jìn)口商又提出中國(guó)出口的木制玩具必須通過新要求，（新要求：1.重金屬鉛含量檢測(cè)為0；2.木制玩具成品實(shí)用性檢測(cè)：本檢測(cè)分三步，第一步，取玩具一至兩套，拆包裝，將玩具放入2立升紙箱內(nèi)，強(qiáng)力震蕩5分鐘，取出。第二步，將取出的玩具放入清水中浸泡10分鐘，取出，用干毛巾擦干，使用螺絲刀加5牛頓力，刮拭涂膜表面。第三步，立即重復(fù)第一步，取出放置4小時(shí)，同樣使用螺絲刀刮拭涂膜。標(biāo)準(zhǔn)以不大面積掉漆為準(zhǔn)。我公司產(chǎn)品完全按照美國(guó)新要求進(jìn)行操作，敲擊后棱角有輕微破損，后經(jīng)耐水實(shí)驗(yàn)通過，經(jīng)過第三步檢測(cè)通過。
表2 產(chǎn)品性能檢測(cè)表
| 項(xiàng)目 |
技術(shù)要求 |
產(chǎn)品性能檢測(cè)結(jié)果 |
| 揮發(fā)性有機(jī)化合物的含量（VOC）限值 |
≤250g/L |
38.4g/L |
| 鹵代烴（以二氯甲烷計(jì)）/(mg/kg) |
≤500 |
未檢出 |
| 苯、甲苯、二甲苯、乙苯的總量/（mg/kg） |
≤500 |
未檢出 |
| 甲醛/（mg/kg） |
≤100 |
64 |
| 鉛/（mg/kg） |
≤90 |
未檢出 |
| 鎘/（mg/kg） |
≤75 |
未檢出 |
| 鉻/（mg/kg） |
≤60 |
未檢出 |
| 汞/（mg/kg） |
≤60 |
0.014 |
| 在容器中的狀態(tài) |
無硬塊，攪拌后呈均勻狀態(tài) |
無硬塊，攪拌后呈均勻狀態(tài) |
| 細(xì)度/µm ≤ |
40 |
25 |
| 不揮發(fā)物/% ≥ |
30 |
45 |
| 干燥時(shí)間≤ |
表干/min |
單組分：30 |
10 |
| 實(shí)干/h |
單組分：6 |
1 |
| 貯存穩(wěn)定性（50℃/7天） |
無異常 |
無異常 |
| 耐凍融性 |
不變質(zhì) |
不變質(zhì) |
| 涂膜外觀 |
正常 |
正常 |
| 光澤（60º） |
商定 |
達(dá)到客戶要求 |
| 打磨性 |
易打磨 |
易打磨 |
| 硬度（擦傷） ≥ |
H |
H |
| 附著力（劃格間距2mm）/級(jí) ≤ |
1 |
1 |
| 抗粘連性（500g,50℃/4h） |
MM:A-0 MB:A-0 |
MM:A-0 MB:A-0 |
| 耐水性 |
耐水性（24h） |
無異常 |
無異常 |
| 耐沸水性（15min） |
無異常 |
無異常 |
| 耐堿性（50g/L，NaHCO3,1h） |
無異常 |
無異常 |
| 耐醇性（50%，1h） |
無異常 |
無異常 |
表3 我公司的水性工藝品玩具漆與市場(chǎng)上同類產(chǎn)品相比的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
|
項(xiàng)目
|
我公司的產(chǎn)品
|
市場(chǎng)上的同類產(chǎn)品
|
|
表干（min）
|
10
|
15-25
|
|
實(shí)干（h）
|
1.0
|
2-3
|
|
細(xì)度（µm）
|
25
|
35-40
|
|
不揮發(fā)物（%）
|
45
|
40-45
|
2 結(jié)果與討論
水性木制工藝品玩具漆與常用的溶劑型涂料不同，是以水為分散介質(zhì)和稀釋劑的涂料，其配方體系更加復(fù)雜。配方設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要關(guān)注基料的類型與性能，還需要合理選擇各種助溶劑并考慮到各成分之間的相溶性，才能進(jìn)行合理搭配。有時(shí)還要針對(duì)特殊要求選用一些特殊添加劑，最終形成適用的配方。
2.1 基料
水性木制工藝品玩具漆面漆的配方中，基料即自交聯(lián)聚氨酯改性乳液占80%以上，最好在90%。因?qū)嵣嶂杏胁糠诸伭虾吞盍希系挠昧肯鄳?yīng)要降低，一般在70%～80%。由于乳液的固體份較低(一般在40%左右)，配方設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量提高基料的用量，使得漆液中的有效成膜物含量盡可能多，這樣才能保證制成的漆一道涂裝漆膜較厚，豐滿度高。而本配方中使用乳液的固體份較高，且有顏料加入，可適當(dāng)降低基料用量，加入70%即可。
2.2 助劑的影響及選擇
2.2.1 PH調(diào)節(jié)劑
因水性木制工藝品玩具漆只有在微堿性條件下才能穩(wěn)定，當(dāng)pH值過高或過低時(shí)，漆液可能會(huì)產(chǎn)生絮凝、沉淀、返粗、施工性能惡化等現(xiàn)象，乳液的pH值為7.5～8.5時(shí)不必再用pH調(diào)節(jié)劑, 否則制漆過程中要加0.05～0.1%的pH調(diào)節(jié)劑,將漆液的pH值調(diào)至7.5～8.5。
2.2.2 消泡劑
漆液在生產(chǎn)、泵送、罐裝、涂裝過程中會(huì)產(chǎn)生氣泡，消泡劑可使漆中的氣泡會(huì)逸出漆面而破裂，避免使涂膜產(chǎn)生魚眼、縮孔等缺陷。所以消泡劑是水性木制工藝品玩具漆中最重要的助劑之一。消泡劑的用量以能基本消除氣泡為原則, 不可過度追求消泡效果, 以免出現(xiàn)副作用。消泡劑的用量占整個(gè)配方的0.05%～0.5%,最好在0.3%左右，對(duì)超過0.5%才有好的消泡效果的情況, 應(yīng)考慮更換消泡劑。
本配方中使用的BYK-024消泡劑成份為破泡聚合物和聚硅氧烷混合物，有優(yōu)異的長(zhǎng)效穩(wěn)定性，在水性涂料生產(chǎn)和應(yīng)用時(shí)極為有效，對(duì)顏色接受性和光澤無影響，且分階段加入，使消泡效率得以進(jìn)一步提高。
2.2.3 成膜助劑
構(gòu)成乳液的聚合物通常有較高的最低成膜溫度(MFFT)。在低溫高濕的環(huán)境下，往往容易導(dǎo)致涂膜成膜性能差、出現(xiàn)開裂、發(fā)白、光澤低甚至粉化等現(xiàn)象。為了避免上述涂膜缺陷的產(chǎn)生，使乳液粒子很好地融合成為均勻的漆膜必須使用成膜助劑降低最低成膜溫度。成膜助劑的量取決于配方中乳液的用量和MFFT。乳液用量大以及聚合物的MFFT高，成膜助劑的用量要大，反之用量少，成膜助劑的最佳用量為低溫(10℃左右或更低)涂裝能形成不開裂、不粉化的均勻漆膜時(shí)的加量。多數(shù)成膜助劑是涂料VOC的重要組成部分，因此成膜助劑應(yīng)該用得越少越好。成膜助劑的用量達(dá)乳液的15%或更多是不可取的，應(yīng)考慮更換成膜助劑再試。成膜助劑的成膜效果受環(huán)境溫濕度，涂料中溶劑與水的揮發(fā)速度，成膜助劑的種類等多種因素的影響，配方設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面考慮影響因素。
本配方設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮各方面的影響因素，根據(jù)聚合物種類選擇成膜助劑品種，依據(jù)揮發(fā)速度的不同，選擇3種成膜助劑互相搭配，通過調(diào)整三者的比例，使其適應(yīng)不同環(huán)境條件下成膜性的要求。
2.2.4 流變助劑
流變助劑提供高剪切條件下的流平效果，使涂刷后的漆液能盡快流平，減少刷痕，但是隨著時(shí)間的推移這種流平作用減弱，漆膜固定，又可避免漆液在垂直面上產(chǎn)生流掛。
流變助劑的用量通常為漆總量的0.1%～1.0%。有些流變助劑有增稠作用，使用量更不能太大。
2.2.5 去離子水
一般不超過15%，主要作用是調(diào)節(jié)粘度，改善施工性能，或用來溶解某些組分，配制漆時(shí)利于物料添加混合。
2.2.6 蠟乳液
蠟乳液要加至配方總量的2%～8%才會(huì)有明顯的效果, 過多的蠟乳液影響漆膜強(qiáng)度并降低層間附著力, 用量為3～5%最好。
2.2.7 增稠劑
增稠劑提供低剪切條件下的粘度。漆液粘度大，一次涂裝成膜厚，漆膜豐滿度高。更主要的是可防止高粘度配方漆中固體組份的沉降, 這對(duì)實(shí)色漆來說是十分重要的，否則漆在貯存時(shí)會(huì)發(fā)生沉淀、分水等弊病。
增稠劑的用量控制在0～0.5%，并且要用水或成膜助劑稀釋后添加，以利于迅速分散，防止絮凝和結(jié)塊。
2.3 顏料和填料
實(shí)色漆中，以白漆為例，鈦白粉用量要能保證漆膜有足夠的遮蓋力,鈦白粉的用量不應(yīng)低于13%,但也不必高于22%，這種情況與溶劑型白漆是一樣的。配方中有顏料時(shí)要加入顏料總量2～10%的潤(rùn)濕分散劑幫助顏料的分散。
3 結(jié)論
我公司水性木制工藝品玩具漆系列產(chǎn)品的研制成功，不僅拓展了木制工藝品玩具的市場(chǎng)空間，增強(qiáng)了木制工藝品玩具的市場(chǎng)生存能力，解決了木制工藝品玩具生產(chǎn)廠家的燃眉之急，還為水性木器漆的進(jìn)一步發(fā)展提供了必要的技術(shù)儲(chǔ)備和理論支持。對(duì)促進(jìn)國(guó)內(nèi)水性木制工藝品玩具漆乃至水性木器漆產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，起到了積極的推進(jìn)作用。
