木质家具之涂装.docx

1、木质家具之涂装木材涂装（）黄金城 博士国立嘉义大学林产科学系 教授. 前言涂装之主要目的为(1)保护价值和耐久性，(2)艺术美观，(3)增加产品附加价值。良好的涂装是家具买卖的重要因素，倘若涂装不佳，影响家具之品质及售价甚钜。吾人皆知家具必须要有良好的设计，但外观上，如颜色、光亮性、深度、木材价值等则非优良涂装无法表现其造型之特色，所以涂装乃为现代家具工业重要的一环。 木材系由多种细胞组成的不均质天然有机物，常因树种、树龄、立地条件、伐采期间、部位、心边材、组织构造形态、锯切方式，而显现不均匀的材色和纹理变化。木材亦是多孔性和吸湿性材料，大气湿度改变，其体积就产生膨胀与收缩，膨胀时材面之纤毛竖

2、起，而影响染色及涂装材料之效果。其涂装作业比金属或塑料及别种材料更复杂。 木质家具具有温暖感，适度的柔软性及特有之材质感，自古即为人们所喜爱，所以木制品被要求须充分显现出木理、材色和柔和等自然美的材质感。因之为了获得良好涂装，必需彻底了解木材特征，就材种、外观特性，考虑不同的着色、填充、涂料、光泽、涂面状态、销售对象，实施有效之作业。 由上知，一件家具产品要获得优良的涂装，除了须对木材性质，木材涂料有深刻认识之外，尚须重视涂装各种技术、生产线配置、工具及干燥设备。尤其重要者，所有涂装过程亦须详加计画，每一步骤确实品管及控制，不能偷工减料或减少应有步骤，始能达到良好涂装之目的。. 木材之构造与特

3、性一般木材分为针叶树与阔叶树两种。前者又称软材(Soft wood)，材质较轻，加工容易，如松、桧、杉等属之。后者又称硬材(Hard wood)，材质坚硬而纹理优美，广被用为家具材料，如榉、樱桃、泡桐、橡木、楠木等。针阔叶树材构造上最大差异，则为组织细胞之不同，针叶树的组织大部分由管胞(假导管)构成，木肌细致。阔叶树以导管和木纤维为主体，占7090，另含少数的放射组织与薄膜细胞，依导管分布状态，分为散孔材、环孔材、辐射孔材、纹孔材，一般木肌较粗糙，木材表面的视觉状态，则以木肌、木理、木纹表示之。木肌：肉眼所看的感觉谓之，依导管或假导管的相对性大小判定，而以粗或密表示。木理：系指木材构成要素的排

4、列、方向、或细胞状态与大小，机械切削面等木材组织的综合表现，例如径切面或弦切面。木纹：出现在木材表面的不规则纹理称之，具工艺价值。. 木材涂装所需适当的含水率 干燥不完全的木材容易发生变形，在涂装过程及涂装后会产生不良之影响。木材含水率高，则涂膜干燥延迟，附着性不佳，易龟裂等缺点。那么适合涂装之木材含水率大概多少呢？屋外用木制品则在年平均含水率范围即可，屋内因受冷暖气机之影响，必须酌予降低。本省一般将木材干燥至810，而外销家具，需视当地环境及用途而异，表1 为依使用场所说明木制品的含水率及干燥终了时的平均含水率标准。一般将木材干燥至低于平衡含水率24左右时再涂装，则可减少涂装缺点发生，惟静电

5、涂装时，木材最低含水率应为78以上，否则需加以调湿处理，理想之含水率是1215。表1 木制品各使用场所之平衡含水率及干燥时之含水率使用场所及用途平衡含水率()干燥终了时之含水率()调节处理终了之含水率()美国西部家具68556完全冷暖房室内家具79668白天冷暖房室内家具8127710一般家具9148812仓库内壁板111510814不淋雨之屋外家具131712917电器配电盘912779机器箱812779飞机、汽车用木板9128710船用门框9138811室内运动器具9139812室外运动器具1115111015. 木材常用涂料()硝基纤维素喷漆(Nitrocellulose Lacguer

6、，简称N. C Lacguer)：1. 定义：它是将树脂、可塑剂、溶剂或其它涂膜形成的副要素中加入硝基纤维素所成的涂料。2. 特性：(1) 干燥迅速，溶剂挥发后及硬化成膜，7分钟内指干，60分钟硬化。作业简单，所以尽管其涂膜之物化性质不如下述三种涂料，但目前仍是本省木器业最常多用涂料。(2) 比多液反应型之涂料，其膜厚及光泽度较差，可挠性差，密着性不完全。(3) 湿气大、温度高之环境下喷涂，涂膜易起白化。()聚月尿酯涂料（Polyurethane Coatings ，简称PU）：1. 定义：系利用含异氰酸盐基（NCO）与含多官能性羟基（OH）的化合物，如醇解的干性油，聚酯、聚醚、蓖麻油等反应而

7、生成聚酯树脂。分为单液型及二液型两大类，依其硬化机构而有下述五种涂料：2. 特性：(1) 涂膜富柔软性，对割痕抵抗性强。(2) 涂膜硬度高，光泽度高，密着性佳。(3) 耐药品、耐水性、耐磨耗性、耐酒精性、电器绝缘性良好。(4) 多湿环境下，喷涂作业，易生粗糙及起泡涂膜面。(5) 聚异氰酸盐若为芳香族者，涂膜受紫外线照射，易变黄。(6) 干燥时间缓慢。()不饱和聚酯树脂涂料（Unsaturated Polyester，简称PE）：1. 定义：系无水顺丁烯二酸与二甘醇（Diethylene glycol）反应而成低分子量液状不饱和醇酸树脂，再以苯乙烯单体二价结合所成之涂料。为一种无溶剂涂料，目前欧

8、美各国普遍流行使用之UV涂料即为此型。2. 特性：(1) 全量固化，涂膜厚，一次膜厚可达200300。(2) 硬度高，以Sward硬度指数表示，若玻璃硬度为100，则PE达85，N.C Lacguer只有35。(3) 耐湿、耐药品、耐摩擦性、耐污染性优良，光泽度高，耐冲击性佳。(4) 木材若含有多量树脂等抽出成分，会阻碍硬化及降低附着性。(5) 木材含水率高，收缩时易造成涂膜龟裂，不宜用为户外涂装。()胺基醇酸树脂涂料（Amino-alkyd coatings，简称Amino）：1. 定义：胺基树脂与醇酸树脂为主要原料，使用酸为触媒的二液型涂料。2. 特性：(1) 膜厚约喷漆之2倍。(2) 硬

9、度高、光泽度高，具玻璃肌感。(3) 耐油性佳、耐热性高，难燃。(4) 耐酸、耐溶剂优良、耐碱性差。(5) 可挠性不良，稍乏耐水性。(6) 涂装作业，不能与碱性物质接触，否则涂膜不会干燥，附着性不佳，易色变。(7) 不能与其它涂料混合使用，否则涂膜会剥离，所以采用此种涂料涂装时，底漆和面漆宜使用同一系统之涂料。(8) 干燥过程中易游离甲醛，造成环境污染。兹就上述四种涂料之涂膜性能归纳于表2 。表2 木材用透明涂料涂膜性能试验条件NCPUPEAA干燥指触硬化20 75RH 7分60分 20分16小时 40分3小时 15分12小时膜 厚喷 涂 1 回1530402003003040硬 度1日后121

10、73314sward2日后142533235日后16253323光 泽60光泽计8595808590耐冲击性JIS(高)荷重300克5050以上2010附 着 性棋盘目良优良良耐 热 性1202小时略为变黄略为变黄良良耐 水 性4024小时略为软化良良略为软化耐汽油性208小时略为软化良良略为软化不黏着性4018小时400克些微黏着良良良耐酒精性208小时略为软化良良略为软化冷热循环-2050各1小时15回无异状20回以上无异状15回无异状15回无异状注：NC：硝基纤维素喷漆，PU：聚脲酯树脂涂料，PE：不饱和聚酯树脂涂料，AA：酸硬化胺基醇酸树脂涂料。. 一般家具涂装工程及作业要点()东方式

11、家具涂装工程：家具涂装基本工程为1. 材面整修(含漂白)，2. 着色，3. 填充，4. 下涂(一度底漆)，5. 砂磨，6. 中涂(二度底漆)，7. 砂磨，8. 上涂(面漆)，9. 研磨拋光。实际应用上，端视产品用途及价值而酌予调整增减涂装工程，兹将各工程简述如下：1. 材面整修：涂装效果良好与否，百分之八十与材面整修有关，良好的材面整修为涂装成功之第一要件，材面如保持干净与平坦状态，不但涂装容易，节省涂料费用，并可得到高精确度及牢固密着的处理面。丹麦赖斯勒教授指出：丹麦能成为世界第一流的家具输出国家，乃材面整修甚为严格，其不容许有小瑕疵、变色、虫孔、逆纹、裂痕、剥离、加工不良及其它缺点。有关材

12、面检查及处理要领，列示于表3 。表3 材面检查及整修要领目 标 材 面 缺 点处 理 要 领材面平滑打伤、摩擦痕迹。起毛。刀刃而引起之伤痕。胶磨。胶磨或烧除。温湿布。去污油脂。残留胶纸、胶合剂。溶剂擦拭。热水(或溶剂)，研磨及刀具切除。去树脂树脂等木材抽出成分。1.涂上透明护漆。2.树脂过多，利用喷火快速烧除。填补虫孔、接合部细缝。1.锯粉加胶合剂填补。2.合成树脂填充剂填补。材色均一不均匀之材色。漂白或着色。(1) 材面研磨：木材加工完成，送入涂装部门之前，材面因刨光机回转轮所压挤之波状痕、刀刃缺口所造成之瑕疵、钝刀刨光痕、逆纹、起毛、有齿馁筒压痕、导管壁之起毛等足以引起涂装障碍之缺点，均须

13、藉助研磨作业磨至平滑。研磨方法容后再详述。(2) 漂白木材为获得良好的涂装面及鲜明色彩，及保有充分透明性，必须先将木材漂白成非常浅的底色（undertone）。漂白另外之目的为使浓淡不均之材色均匀化，并除去各种原因所产生的污染变色部分。a. 漂白药剂：木材中含有基本变色团的苯环、蒽醌、侧链的碳基、羧基、羰基及助色团的氢氧基、甲氧基而显现不同的材色变化。木材漂白原理，系将此类着色物质或其它污染物质藉助氧化剂或还原剂使其还原或氧化成为淡色或浅色之效果。常用漂白剂及漂白助剂有：氧化剂：过氧化氢、亚氯酸钠、次氯酸钠还原剂：硼氢化合物、氨月尿、草酸漂白助剂：氨水、碳酸氢铵、氢氧化钠、碳酸钠、醋酸、柠檬酸

14、、安息香酸、邻苯二甲酸b. 漂白方法：木材漂白是将漂白剂配制成适当浓度的液体，使用毛刷、喷枪、浸渍（单板薄片用）等方法涂布于材面，经过3060分钟，水洗再以60以下温度干燥，重复漂白至所希望材色为止。(a)材面污染漂白：a-1 铁污染：铁离子与木材中的单宁反应，生成青黑色的单宁化合物。可先以4草酸处理，再以7第一磷酸钠处理之。a-2酸污染：pH2以下的酸，使木材中的单宁受紫外线照射而呈淡赤色。使用210过氧化氢溶液，配合氨水调整至pH78去除之。a-3 碱污染：木材受pH11以上的碱作用，生成黄按褐色的污染。使用210过氧化氢溶液调整pH7，处理之。a-4蓝变色：松、Jelutong、Rami

15、n、Apitong等木材易受菌类侵入而呈蓝变色。使用次氯酸钠，或pH12以下之漂白粉溶液去除之。(b)材色之漂白：b-1过氧化氢溶液漂白法：过氧化氢（35）溶液，配合氨水（28）溶液，使用前等量混合，予以涂布，可使用时间30分钟。若分别涂布时先以氨水涂布，或2碳酸钠溶液充分涂布材面，再以纱布渗出于表面之抽出成分，然后以28过氧化氢处理。b-2亚氯酸钠溶液漂白法：将5亚氯酸钠水溶液，与1醋酸，使用前混合予以涂布，或先涂布醋酸，室温下静置5分钟，在涂上亚氯酸钠溶液。c. 材面起毛之处理：材面研磨一般使用干磨，虽然可获得平坦材面，但涂装时会产生起毛而造成粗糙的涂膜面。为了防止起毛以获得良好涂装素材，

16、一般采用水磨、汽油磨、肥皂水磨或胶磨等方法。而最有效方法系使用材面胶固涂料（Wash coatings），此类涂料为一种不挥发成分38的低黏度涂料，需能充分渗透材面，并对材面有胶固作用。常用六材面胶固剂有油性假漆、虫胶、拉卡木材底漆、胺基醇酸树脂、聚脲酯树脂效果最佳。涂膜干燥后以180240砂纸轻磨。2. 着色：着色系赋予色彩给木材，其目的(1)在表现素材之材质感，强调固有色彩或均匀材色，(2)将低价位木材着色成高级材，提高产品价值。木材着色因着色式样及着色剂而异。着色式样分为素材着色、木纹着色、涂膜着色等。素材着色系直接在木材上着色；木纹着色是在管孔之着色，使木理显现；涂膜着色乃着色剂加入涂

17、料中进行素材着色后的修补色之用。着色剂分为染料、颜料、化学药品三种，而以染料及颜料为主。一般着色剂必须具备如下条件：(1)透明性高，具木质感，(2)耐旋光性好，(3)作业性良好，(4)不会渗出而影响以后的涂装工程，(5)透明性高。目前使用之木材着色剂种类及性质，列示于表4 。表4 木材着色剂的种类、着色样式及性质分类着 色 剂 的 种 类溶 剂着 色 式 样性 质色的种类素材着色木纹着色涂膜着色耐旋光性透明性浸透性素材的膨润性染料着色染料酸性染料一般酸性染料水适小中大中大大多金属错塩染料水适中大大小中大多甲醇、乙醇适适中大大中小多(2)二甘醇-乙醚醇类乙二醇醇类二甘醇醇类适适中大大中小多直 接

18、 染 料水适小中大中大大多油溶性染料甲苯，二甲苯矿物精(mineral Spirit)适小大中小多颜料着色颜料微粒子颜料有机颜料水适大小中小大多无机颜料矿物精稀释剂适适适大小中小小多化学着色发色化学药品金属塩重铬酸钾、过锰酸钾、硫酸亚铁、氯化铁等水适中大大大少碱碳酸钠、碳酸钾等水适大大少氨气适中大大小少酸硝酸等水适大少火 焰适大少色素及助剂天然色素和化学药品(例1 )紫檀抽出物(3)及木醋酸铁、氢氧化钠(例2 )阿仙抽出物(4)及硫酸亚铁水适中大大中大大少化学药品和化学药品(例1 )塩酸苯胺和硫酸铜重铬酸钾、塩酸(例2 )苯三酚和重铬酸钾水适中大大中大大少注：1.为防止染斑，水溶剂中可加少量(

19、1015)的醇类。 2.不起毛着色剂(NGR stain)及加入此溶剂。 3.中南美产Haema thoxylon campechlanum心材抽出物，主成分为haematoxylin(C16H14O6)。 4.印度产Acacia catechu心材抽出物，主成分为单宁(tannin)。3. 填充: 其目的乃是填平木材表面之管孔，并使涂料渗入木材内(渗透型涂料不应施行材面填充)，以获得材面涂装及着色能够均匀。 一般填充剂必须具备如下条件: 渗透性或填充性良好。 透明性及附着性佳。 作业性或干燥性良好。 与上层涂料层附关系良好。(1) 填充剂组成及种类： 填充剂系由颜料、结合剂、展色剂、着色剂、

20、稀释剂所组成。一般分为水性填充剂、油性填充剂、合成树脂填充剂，水性者易引起素材膨胀或起毛，木理变成不显明而影响涂面，甚少被使用；油性者不会使素材表面膨胀并能获得有深度的涂面，但干燥缓慢；合成树脂者作业性良好，可获坚固美丽木理的涂面。(2) 填充方法: 填充剂可使用毛刷、喷枪、机械滚筒填充法。工厂则使用喷涂为主，系将810磅填充剂溶入4加仑稀释剂，以喷枪作业，喷涂后立刻以毛刷在上端或前端补刷，使填充剂流入纹孔内，再以其有皮质垫子的填充机进一步填充、压紧、干净布擦拭，并使用棉花棒清除凹陷及不易触及之处，擦拭动作应与纹理垂直，但最后擦拭则顺木理方向轻拭。 填充、压紧、清除手续，应在填充剂湿润状态下进

21、行，才能得到良好之填充。过份潮湿下压紧，易导致填充剂干燥后过份收缩现象，过干下压紧，则附着力不良。填充不良亦会产生灰孔(gray pore)及针孔现象，宜避免之。4. 下涂： 目的在防止木材的树脂成分，着色剂或填充剂之渗出与上层涂料被吸收，并胶固木材纤毛，作成与中涂涂料良好的涂装面。可使用各种木器涂料的一度底漆(Wood sealer)。5. 中涂：作成上涂所必要的平滑表面及适当的膜厚。中涂涂料又称二度底漆(Sanding sealer)，涂料含有易砂磨的树脂酸塩类，所以缺乏韧性，易产生涂膜龟裂及附着性不良，因此必须充分砂磨，使表面变得光洁平滑。6. 上涂：为木材涂装之最后工程，因此涂膜状态，

22、直接影响家具品质，所以非常重要，其必须涂成美观及性质良好之涂膜面。所用涂料包括硝基纤维素涂料、压克力拉卡透明涂料，酸硬化胺基透明涂料、不饱和聚酯树脂涂料、聚脲酯树脂透明涂料，中国漆等。7. 拋光打膳：为了使涂装表面更平滑，必须拋光打腊，增加产品外观美。首先用直线砂光机，使用井8001000的耐水砂纸作整修研磨，然后再用0000的钢丝绒拋光，最后涂膜面涂上研磨膏或腊，以rpm 2000以上之高速羊毛轮拋光机，拋光至所需亮度。()材面与涂膜研磨：1. 研磨的目的： 研磨包括了使材面及涂膜得到平滑表面的研削，及磨出所需光泽的拋光等二种意义；前者有屑粉产生，后者无。若将研削与拋光综合叙述，则涂装研磨的

23、目的有：(1) 去除污染及伤痕：木材最后加工完成后，送入涂装部门时需进行材面检查，此时材面的缺点，如搬送时的手垢，残留胶合剂、机械油、刀刃伤痕、刨纹、导管壁之起毛，压痕、切削之逆纹等等，均须加以去除。(2) 提高涂料附着性：材面研磨平滑，涂料的附着性会增加；涂面研磨时，其涂料间的结合性亦会较强固。(3) 使涂面平滑：得到平滑的表面是涂装作业必备要件。(4) 获得所需的光泽：光泽是由涂膜获得只要材面及下、中涂膜平滑，加上优良且正确的涂布技术，大致上均可达此目的。2. 研磨的原理： 研磨作用实际上可分为三项：(1)切削(刮削)、(2)研削(砂磨)、(3)研磨(拋光)。惟涂装作业上，往往以 研磨一词

24、来代表之，其原理如表5 所示：表5 研磨之原理分类切削研削研磨作业种类名称刮刀作业(Scraping)砂磨(Sanding)钢丝绒作业(Steel wooding)拋光作业(Polishing)定义或现象刀刃或尖端对材面或涂膜面成锐角()，以单一刀刃或尖端行切削作用。刀刃形状及加压程度依切削程度而决定。刀刃或尖端对材面或涂膜面保持钝角()(有时为锐角，但大部分为钝角)，以多数刀刃或尖端行研削作用，会有屑粉产生。无刀刃或尖端，稍有屑粉产生。研磨膏(Compound)所含之研磨材料微粒子，研磨涂膜面，使其由粗度变成更细，其溶剂可以去油污，溶剂蒸发后，留下油脂磨出光泽，而砥粉则以其微粒子磨细涂膜，同

25、时去除附着油脂、尘埃而磨出光泽。3. 研磨材料：早期的研磨材料，大都取自天然物，如朴树叶、砥草(木贼)、砥石及木炭。而现在则广泛利用砂纸砂布。研磨材料必须依其性能、特征、用途及被研磨物的材质、形状、研磨目的、研磨方式、研磨条件等加以适当的选用。以下是常用的研磨材料：(1) 砂布、砂纸：砂布(纸)的种类可细分为砂布、砂纸及耐水砂纸。系将砥粒利用动物胶或合成树脂(环氧树脂等)粘在洋纸(牛皮纸)，和纸(构树皮纸)或棉布等基材上而成。砥粒分为天然及人工合成二种。天然物如燧石(Flint)，柘榴石(Garnet)，金刚砂(Emery)；人工合成者如氧化铝(Aluminum oxide)，碳化硅(Sili

26、con carbide)，铝氧化物(Zirconia alumina)等。砂布纸之切削研磨能力，大部份取决于砥粒的形状、硬度及韧性。燧石为一种苍白颗粒，由次级石英压碎而成，较其它砥粒软，只适用于较软木材研磨，较硬木材则易磨耗不耐用。柘榴石是一种红色颗粒，比燧石硬，研磨容易，主要用于木工之干磨，适用于手工及机械研磨。金刚砂是一种黑色颗粒，主要用于金属研磨，木工方面则不采用。氧化铝是一种褐色颗粒，碳化硅是一种灰黑色颗粒，两者耐磨耗性大，使用时间长，适合大量生产作业时用。铝锆氧化物是由氧化钛、氧化铝及氧化锆组合而成的超级合金砂，是一种蓝色颗粒，其颗粒尖端磨损后可再生成新的锐锋，适合大量的砂光处理砥粒

27、种类及用途综合如表6 所示：表6 砥粒的种类及用途类别砥粒名JIS记号硬度(以钻石为10 )用 途天然材燧 石F6.87.0砂纸木材用、涂膜用、手工研磨柘榴石C7.58.5砂纸、砂布木材用、涂膜用、手工研磨、机械研磨金刚砂E8.59.0砂纸、砂布金属用、拋光研磨处理用人工材氧化铝AA( 1级)A ( 2级)9.4耐水砂纸砂纸、砂布木材用、金属用、手工研磨机械研磨用碳化硅CC( 1级)C ( 2级)9.6耐水砂纸砂纸、砂布木材用、涂膜用、手工研磨机械研磨用木工用时，以砂纸最多，在日本可分为洋纸(牛皮纸)及和纸(构树皮纸)二类。和纸一般用于材面研磨及下涂研磨，而洋纸则是一般最常使用的研磨材料基材。

28、砂布则可分为J基重型(斜纹布Jeans)，X基重型(棉麻布Drills)，Y基重型(重型棉麻布 Heavy Drills )，H基重型(Heavy Duty)及S 基重型(假缎布 Sateen)等。砂布(纸)一般可分为单张、卷状及机械研磨用的循环带状等。其种类如表7 所示：表7 砂布(纸)的种类名称适用基材形状尺寸(mm)砥粒(记号)粒度()砂布金属、木材等布单张卷状280 228宽：20、40、50、65、75、100、200、300长：36.5 m氧化铝(AA) (A)碳化硅(CC) (C)金刚砂(E)榴石(G)各种规格砂纸金属、木材等洋纸和纸单张卷状单张280 228280 190290 200宽：指定宽长：45.7 m280 190270 190氧