擎天樹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種不同油漆對擎天樹人工林木材進行涂飾處理。通過對涂飾木材的漆膜附著力、耐磨性、抗沖擊性能、硬度等4個指標進行測定，并初步分析不同油漆及不同砂光條件對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 ；涂飾 ；漆膜性能

中圖分類號 S725.7 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.07.022

擎天樹（Parashorea chinensis），又名望天樹，學(xué)名為Shorga wangtianshuea Y. K. Yang et J. K. Wu nom. Nov.龍腦香科植物，是中國一級重點保護珍稀樹種[1-2]。1975～1976年間，中國林業(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種，從此引起了中國林業(yè)科技工作者的高度重視。擎天樹其樹體高大，樹干通直圓滿，徑級大，出材率高，具有紋理直、節(jié)少、硬度中等、力學(xué)強度較高、加工性能較好等優(yōu)勢，可作為船舶、房屋裝修、樂器、體育器械箱盒、車輛、橋梁、建筑、家具和膠合板、各種細木工板等優(yōu)良用材[1-2]。

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

隨著試驗人工林的成熟，擎天樹人工林木材的有關(guān)性能成為研究重點。許多學(xué)者及林業(yè)工作者等多集中在擎天樹人工林的培育及造林技術(shù)、林木生長規(guī)律、生物量及生產(chǎn)力等方面[3-4]。近年來，邱炳發(fā)等[5]、符韻林等[6]對擎天樹人工林木材的樹皮率、心材率、密度及干燥特性等進行了研究，但對于擎天樹人工林木材的加工利用還未見報道。筆者對擎天樹人工林木材的加工利用進行系列研究，本研究主要對擎天樹人工林木材的表面涂飾性能進行初步研究，旨在為擎天樹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：擎天樹木材，采自廣西南寧市良鳳江國家森林公園，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）酯樹脂，由廣州市創(chuàng)進化工有限公司生產(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℃、相對濕度70%的房間里存放10 d后進行漆膜性能測試。

（2）性能檢測：根據(jù)GB 4893.4-85、GB 4893.8-85、GB/T 4893.9-92、GB/T 6739-2006[7-10]，測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性能、裝飾性能及使用壽命，因而成為評判涂料性能的一個重要指標。漆膜附著力反映了油漆對實木制品表面的附著強度，該項指標不合格，則說明該制品的油漆質(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評定漆膜附著力的等級。

通過不同目數(shù)砂紙砂光后，對使用2種不同油漆涂飾木材的漆膜附著力進行測定，得到的漆膜附著力等級見表2。由表2可知，對聚氨酯漆而言，除經(jīng)600目砂紙砂光的木材漆膜附著力為2級外，其他的均能達到1級標準。對硝基漆而言，經(jīng)600目砂紙砂光的木材漆膜附著力達到1級標準，其他的均為2級標準?？傮w來看，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載下，用標準橡膠砂輪，經(jīng)過規(guī)定的磨轉(zhuǎn)次數(shù)后，以漆膜的失重（g）來表示其抗磨能力的試驗方法，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。本次試驗對不同砂光條件下的2種油漆涂飾后板材的漆膜磨耗值進行了測試，結(jié)果見表3。

由表3可知，經(jīng)過2種不同油漆涂飾后，擎天樹人工林木材的耐磨性并無顯著差異，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評價，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號來表示漆膜。不同砂光條件下2種油漆漆膜硬度見表4。

由表4可知，經(jīng)2種油漆涂飾后木材硬度均達H級及以上，屬于中等硬度級別，經(jīng)360目砂紙砂光的聚氨酯涂飾的木材硬度達到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)來判定漆膜抗沖擊性等級。在6組等級中，當某個等級出現(xiàn)的次數(shù)不小于3時，則判定該漆膜的抗沖擊為該等級。漆膜抗沖擊性能等級分級標準見表5。

通過不同目數(shù)砂紙砂光后，對使用2種不同油漆涂飾的木材的抗沖擊性能進行測定，得到的抗沖擊性能等級見表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，說明擎天樹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砂光的擎天樹人工林木材進行涂飾處理后，漆膜附著力達到2級以上水平，漆膜硬度達到H級以上水平，但漆膜抗沖擊性能不良；使用360～600目砂紙進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。

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

參考文獻

[1] 擎天樹協(xié)作組. 廣西珍貴樹種擎天樹[J]. 植物分類學(xué)報，1977，15（2）：22-30.

[2] 吳家坤，楊永康. 望天樹學(xué)名訂正[J]. 中國藥科大學(xué)學(xué)報，1994，25（2）：74-75.

[3] 黃松殿，段文雯，蘇 勇，等. 桂西南地區(qū)擎天樹人工林生長規(guī)律[J]. 林業(yè)科技開發(fā)，2011，25（2）：66-69.

[4] 蘇 勇，秦武明，黃松殿，等. 桂西南擎天樹人工林生物量、生產(chǎn)力研究[J]. 林業(yè)實用技術(shù)，2011，54（9）：16-19.

[5] 邱炳發(fā)，符韻林，蒙好生，等. 擎天樹木材干燥特性研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011，33（4）：738-742.

[6] 符韻林，黃松殿，韋鵬練，等. 擎天樹樹皮、心材率及木材密度研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（9）：5 274-5 277.

[7] GB 4893.4-85. 家具表面漆膜附著力交叉切割測定法[S]. 1985-4-1.

[8] GB 4893.8-85. 家具表面漆膜耐磨性測定法[S]. 1985-02-01.

[9] GB/T 4893.9-92. 家具表面漆膜抗沖擊測定法[S]. 1992-6-2.

[10] GB/T 6739-2006. 色漆和清漆 鉛筆法測定漆膜硬度[S]. 2006-12-29.