擎天樹(shù)人工林木材涂飾漆膜性能初探

蔣匯川 孫金菊 李寧

摘 要 在不同的砂光條件下，采用2種不同油漆對(duì)擎天樹(shù)人工林木材進(jìn)行涂飾處理。通過(guò)對(duì)涂飾木材的漆膜附著力、耐磨性、抗沖擊性能、硬度等4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，并初步分析不同油漆及不同砂光條件對(duì)木材漆膜性能的影響。結(jié)果表明：從整體性能而言，聚氨酯漆要優(yōu)于硝基漆，使用的砂紙目數(shù)在360～600目比較合適，但漆膜的抗沖擊性能不良。

關(guān)鍵詞 擎天樹(shù) ；涂飾 ；漆膜性能

中圖分類(lèi)號(hào) S725.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.07.022

擎天樹(shù)（Parashorea chinensis），又名望天樹(shù)，學(xué)名為Shorga wangtianshuea Y. K. Yang et J. K. Wu nom. Nov.龍腦香科植物，是中國(guó)一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)珍稀樹(shù)種[1-2]。1975～1976年間，中國(guó)林業(yè)科學(xué)工作者在云南、廣西2省區(qū)發(fā)現(xiàn)了這種稀有珍貴闊葉樹(shù)種，從此引起了中國(guó)林業(yè)科技工作者的高度重視。擎天樹(shù)其樹(shù)體高大，樹(shù)干通直圓滿(mǎn)，徑級(jí)大，出材率高，具有紋理直、節(jié)少、硬度中等、力學(xué)強(qiáng)度較高、加工性能較好等優(yōu)勢(shì)，可作為船舶、房屋裝修、樂(lè)器、體育器械箱盒、車(chē)輛、橋梁、建筑、家具和膠合板、各種細(xì)木工板等優(yōu)良用材[1-2]。

熱帶東南亞地區(qū)的印度、印度尼西亞和馬來(lái)西亞等國(guó)家，在20世紀(jì)初就將龍腦香科中的許多樹(shù)種作為主要造林樹(shù)種進(jìn)行大面積的造林。中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園和云南省林科院普文試驗(yàn)林場(chǎng)在20世紀(jì)80年代初就開(kāi)始進(jìn)行小面積的擎天樹(shù)種植試驗(yàn)，廣西那坡縣林科所和巴馬縣林科所于1978年和1980年分別進(jìn)行了造林試驗(yàn)。

隨著試驗(yàn)人工林的成熟，擎天樹(shù)人工林木材的有關(guān)性能成為研究重點(diǎn)。許多學(xué)者及林業(yè)工作者等多集中在擎天樹(shù)人工林的培育及造林技術(shù)、林木生長(zhǎng)規(guī)律、生物量及生產(chǎn)力等方面[3-4]。近年來(lái)，邱炳發(fā)等[5]、符韻林等[6]對(duì)擎天樹(shù)人工林木材的樹(shù)皮率、心材率、密度及干燥特性等進(jìn)行了研究，但對(duì)于擎天樹(shù)人工林木材的加工利用還未見(jiàn)報(bào)道。筆者對(duì)擎天樹(shù)人工林木材的加工利用進(jìn)行系列研究，本研究主要對(duì)擎天樹(shù)人工林木材的表面涂飾性能進(jìn)行初步研究，旨在為擎天樹(shù)人工林木材的加工利用提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

（l）基材：擎天樹(shù)木材，采自廣西南寧市良鳳江國(guó)家森林公園，試件尺寸為150 mm×150 mm×10 mm，氣干密度為0.58 g/cm3，氣干含水率為10%～11%。

（2）清漆：聚氨酯清漆（PU），主要成膜物質(zhì)為聚氨（基甲酸）酯樹(shù)脂，由廣州市創(chuàng)進(jìn)化工有限公司生產(chǎn)；硝基清漆（NC），主要成膜物質(zhì)為硝酸纖維素，由廣州珠江化工集團(tuán)有限公司生產(chǎn)。

（3）主要儀器與設(shè)備：漆膜磨耗儀、沖擊器、FE漆膜附著力測(cè)定儀、砂紙、羊毛刷、電子天平等。

1.2 方法

（1）工藝：分別用120#、240#、360#、600#的砂紙順木紋方向砂磨試件，砂磨厚度約為0.5 mm，然后分別涂刷聚氨酯和硝基透明清漆底漆。待涂層實(shí)干后，用360#砂紙順木紋方向打磨，再涂刷一遍底漆，每遍涂布量為（50±3）g/m2，在溫度25℃、相對(duì)濕度70%的房間里存放10 d后進(jìn)行漆膜性能測(cè)試。

（2）性能檢測(cè)：根據(jù)GB 4893.4-85、GB 4893.8-85、GB/T 4893.9-92、GB/T 6739-2006[7-10]，測(cè)定試樣的漆膜附著力、耐磨性、抗沖擊性能及硬度，并分析砂紙及漆種對(duì)漆膜性能的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 漆膜附著力

漆膜表面附著力是指家具涂層與其基材表面之間或涂層之間物理和化學(xué)相互牢固粘結(jié)的能力。漆膜附著力的優(yōu)劣，直接影響涂料的保護(hù)性能、裝飾性能及使用壽命，因而成為評(píng)判涂料性能的一個(gè)重要指標(biāo)。漆膜附著力反映了油漆對(duì)實(shí)木制品表面的附著強(qiáng)度，該項(xiàng)指標(biāo)不合格，則說(shuō)明該制品的油漆質(zhì)量較差。根據(jù)表1規(guī)定檢查木材涂層表面網(wǎng)格區(qū)域中漆膜剝離的程度來(lái)評(píng)定漆膜附著力的等級(jí)。

通過(guò)不同目數(shù)砂紙砂光后，對(duì)使用2種不同油漆涂飾木材的漆膜附著力進(jìn)行測(cè)定，得到的漆膜附著力等級(jí)見(jiàn)表2。由表2可知，對(duì)聚氨酯漆而言，除經(jīng)600目砂紙砂光的木材漆膜附著力為2級(jí)外，其他的均能達(dá)到1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)硝基漆而言，經(jīng)600目砂紙砂光的木材漆膜附著力達(dá)到1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其他的均為2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。總體來(lái)看，經(jīng)聚氨酯漆涂飾的木材漆膜附著力優(yōu)于硝基漆。

2.2 漆膜耐磨性

耐磨性是指漆膜表面抵抗磨損的程度。在規(guī)定的磨耗儀上及一定的負(fù)載下，用標(biāo)準(zhǔn)橡膠砂輪，經(jīng)過(guò)規(guī)定的磨轉(zhuǎn)次數(shù)后，以漆膜的失重（g）來(lái)表示其抗磨能力的試驗(yàn)方法，漆膜的磨耗值為前后2次的重量之差。磨耗值越低，漆膜質(zhì)量越好，表面就越耐磨。本次試驗(yàn)對(duì)不同砂光條件下的2種油漆涂飾后板材的漆膜磨耗值進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，經(jīng)過(guò)2種不同油漆涂飾后，擎天樹(shù)人工林木材的耐磨性并無(wú)顯著差異，聚氨酯漆總體上優(yōu)于硝基漆。從砂光效果看，經(jīng)600目砂紙砂光后的聚氨酯漆的漆膜磨耗值最低，經(jīng)360目砂紙砂光后的硝基漆的漆膜磨耗值最低。

2.3 漆膜硬度

漆膜硬度是表征漆膜抵抗變形的能力。一般采用鉛筆硬度來(lái)評(píng)價(jià)，即使用具有規(guī)定尺寸、形狀和硬度的鉛筆芯的鉛筆刮劃漆膜表面，以使用的已知鉛筆硬度標(biāo)號(hào)來(lái)表示漆膜。不同砂光條件下2種油漆漆膜硬度見(jiàn)表4。

由表4可知，經(jīng)2種油漆涂飾后木材硬度均達(dá)H級(jí)及以上，屬于中等硬度級(jí)別，經(jīng)360目砂紙砂光的聚氨酯涂飾的木材硬度達(dá)到2H。

2.4 漆膜抗沖擊性能

將一鋼球圓柱形沖擊塊，分別從10、25、50、100、200、400 cm的高度沿著垂直導(dǎo)管跌落，沖擊到放在試件表面的具有規(guī)定的直徑和硬度的鋼球上，根據(jù)漆膜表面破裂的圈數(shù)來(lái)判定漆膜抗沖擊性等級(jí)。在6組等級(jí)中，當(dāng)某個(gè)等級(jí)出現(xiàn)的次數(shù)不小于3時(shí)，則判定該漆膜的抗沖擊為該等級(jí)。漆膜抗沖擊性能等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5。

通過(guò)不同目數(shù)砂紙砂光后，對(duì)使用2種不同油漆涂飾的木材的抗沖擊性能進(jìn)行測(cè)定，得到的抗沖擊性能等級(jí)見(jiàn)表6。由表6可知，2種油漆在不同砂光條件下的抗沖擊性能均為5級(jí)，說(shuō)明擎天樹(shù)人工林木材的抗沖擊性能不良。

3 小結(jié)

使用聚氨酯漆和硝基漆對(duì)砂光的擎天樹(shù)人工林木材進(jìn)行涂飾處理后，漆膜附著力達(dá)到2級(jí)以上水平，漆膜硬度達(dá)到H級(jí)以上水平，但漆膜抗沖擊性能不良；使用360～600目砂紙進(jìn)行砂光處理漆膜性能較佳，聚氨酯漆總體性能優(yōu)于硝基漆。

由于實(shí)驗(yàn)條件等方面的限制，研究中采用了手工砂光的方式，并且只選用了2種不同的油漆進(jìn)行比較試驗(yàn)，試驗(yàn)存在一定的局限性。建議在今后的研究中使用多種不同的油漆，選擇更科學(xué)的涂飾工藝進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，確定適合擎天樹(shù)人工林木材的涂飾油漆和工藝，為擎天樹(shù)人工林木材的加工利用提供參考依據(jù)。

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