聚氨酯清漆涂飾松木家具表面抗沖擊的研究

(國家木制家具及人造板質量監督檢驗中心(徐州)，江蘇 邳州 221300)

摘 要:現行國家標準規定家具木制件的漆膜涂層要檢測表面理化性能，抗沖擊項目檢測是其中重要的 一項。目前松木家具，尤其是樟子松家具非常流行，但該標準并不適用于檢測其抗沖擊性能。從某產業集聚 區抽取若干件松木家具，這些家具可充分代表現在該行業的家具水平，按標準規定分別以不同試驗高度進行 試驗并加以分析。試驗表明，聚氨酯清漆涂飾的松木家具漆膜抗沖擊能力較低，在沖擊高度為 15 mm 時大多 數試樣可以符合要求;漆膜厚度對抗沖擊能力也有一定影響，200 μm 厚度漆膜的沖擊性能要優于 100 μm 厚 度漆膜。

關鍵詞:清漆;松木家具;抗沖擊性能;國家標準
中圖分類號:TS612 文獻標識碼:A 文章編號:2095 －2953(2017)05 －0026 －03

松木是家具的主要用材之一，尤其適用于兒童 家具制作。天然實木材料自然環保，經清漆涂飾后 顏色淡雅、紋理自然、氣味芳香，為廣大消費者所喜 愛。從俄羅斯進口的樟子松是現在使用最為廣泛的 家具用材之一 ［1］ ，江蘇省徐州市賈汪區的樟子松木 家具集聚區已形成以樟子松木家具為主的規?；?、品牌化發展格局，其在我國家具產業中占有重要地位。

在家具產品檢測中，漆膜表面抗沖擊性能的檢 測引發了較大爭議。漆膜抗沖擊性能是家具檢測項 目中的重要指標之一，相關標準 GB 28007 － 2011 《兒童家具通用技術條件》 ［2］ 、GB/T 3324 －2008《木 制家具通用技術條件》 ［3］ 等對此都有明確規定，即漆 膜抗沖擊性能統一要求為“沖擊高度 50 mm 不低于 3 級”。

為提高漆膜表面抗沖擊性能，不少學者做了相 關研究。如莫引優研究發現，加入改性 SiO 2 的聚氨 酯漆膜耐沖擊性能優于普通的聚氨酯漆及未改性的 SiO 2 聚氨酯漆膜 ［4］ ;柴宇博發現密實化處理可使木 材的某些涂飾性能得到小幅度提高 ［5］ 。

目前，在聚氨酯清漆涂飾松木家具漆膜抗沖擊 性能方面的研究較少，本試驗的目的是測試聚氨酯 清漆涂飾松木家具漆膜表面的抗沖擊性能，為家具 產品制訂出科學合理的產品標準及改進現有標準的 不合理之處提供數據支撐，為家具生產、出廠檢驗、 產品驗收、質量監督等環節提供科學依據。

1 試驗材料及方法 

1. 1 試驗材料 

本試驗以樟子松為基材，經聚氨酯清漆涂飾，制 作成漆膜厚度分別為 100 μm 和200 μm 的兩種家具 樣板試件。

樟子松的主要物理、力學性質為:紋理直、結構 較均 勻、輕 而 軟、密 度 較 低、氣 干 密 度 約 為 0. 45 g/cm 3 ，硬度較低、徑面和弦面 的 硬 度 約 為 210 kgf/cm 2 ，干縮程度一般、強度中等偏弱、沖擊韌 性一般 ［6］ 。

清漆涂飾的工藝為:素材砂光→白坯打磨(粗 磨) →封固底漆→一底打磨(底磨) →二次底漆→二 底打磨(細磨) →噴面漆。

1. 2 試驗方法

 GB/T 4893. 9 －2013《家具表面漆膜理化性能試 驗 第9 部分:抗沖擊測定法》規定了家具中木制件表 面漆膜抗沖擊性能的試驗方法 ［7］ 。將試件和沖擊器 按標準要求放置，使鋼球處于沖擊部位中心，然后將 沖擊塊提升至規定高度向鋼球沖擊。

每個 高 度 沖 擊 5 個 部 位。按 照 標 準 GB/T 4893. 9 －2013 中 6. 2 的要求，各沖擊部位中心距試 件邊沿不小于 50 mm，各沖擊部位中心的間距不小 于 20 mm。沖擊部位的中心位置采用畫網格的方法 確定，沖擊部位為標準規定的 30 個沖擊部位中心點 隨機選取的 5 個。

根據 GB/T 4893. 9 －2013《家具表面漆膜理化性 能試驗 第9 部分:抗沖擊測定法》中關于沖擊高度的 選擇，評定漆膜最大抗沖擊性能時，可逐級提高沖擊 高度，直至最大沖擊高度為止。從實際測定中可知， 清漆涂飾的松木基材在沖擊高度為 50 mm 的條件下， 漆膜抗沖擊性能的合格率幾乎為零。因此在本試驗 中，為了尋找合適的沖擊高度，將逐級降低沖擊高度， 具體為10 mm、15 mm、20 mm、25 mm、50 mm。

試驗后用放大鏡檢查各沖擊部位的損傷程度。 沖擊部位等級評定分為 5 級:1 級為無可見變化(無 損傷);2 級為漆膜表面無裂紋，但可見沖擊印痕;3 級為漆膜表面有輕度裂紋，通常有 1 ～2 圈環裂或弧 裂;4 級為漆膜表面有中度到較重裂紋，通常有 3 ～4 圈環裂或弧裂;5 級為漆膜表面有嚴重破壞，通常有 5 圈環裂、弧裂或漆膜脫落。沖擊部位等級評定如圖 1 所示。

2 試驗結果與分析

由表 1 可知，按照 GB/T 3324 － 2008 要求沖擊 部位等級評定“應不低于 3 級”，沖擊高度為 10 mm 時，該批樣品合格率為 100%。所有樣品均滿足 要求。

 沖擊高度為15 mm 時，該批樣品合格率為80%。 大多數樣品滿足要求。

沖擊高度為20 mm 時，該批樣品合格率為50%。一半樣品滿足要求，且合格的部分樣品在合格限附近，很容易誤判。

沖擊高度為25 mm 時，該批樣品合格率為40%。
沖擊高度為 50 mm 時，該批樣品合格率為 0%。所有樣品均不能滿足要求。

2. 2 數據分析
2. 2. 1 沖擊高度的影響

松木家具漆膜表面抗沖擊性能主要受沖擊高度的影響，隨著沖擊高度的增加，其質量等級不斷降低，沖擊高度與合格率的關系如圖 2 所示。

沖擊高度是影響油漆表面抗沖擊性能的主要因 素，沖擊高度越高，漆膜表面抗沖擊性能越差，以樟 子松為基材的清漆涂飾家具在現行標準沖擊高度 50 mm的條件下均不能滿足要求。

樟子松較軟，當遇到堅硬的鋼球沖擊時會發生 凹陷，沖擊高度越高，凹陷變形越大。表面漆膜在鋼 球壓力和基材拉力的共同作用下也隨之發生變形， 隨著變形的增大，最終突破漆膜的變形界限，導致漆 膜由無裂紋到輕度裂紋，再到中度和較重裂紋，直至 出現環裂、漆膜脫落。

2. 2. 2 漆膜厚度的影響

在試驗中發現并不是所有試樣表現都相同，如 在沖擊高度為 15 mm 和 25 mm 時，試樣表現差別較 大，如試樣 1、2、3、6 等在沖擊高度為 15 mm 時不合 格，而試樣 4、5、15 等在沖擊高度 25 mm 時仍然 合格。

經分析，試樣 1、2、3、6 等漆膜的厚度約為 100μm，而試樣 4、5、15 等漆膜的厚度約為 200μm。 由此可知，原材料一致、生產工藝一致的清漆涂飾松 木家具，其漆膜厚度也是影響抗沖擊性能的因素。 漆膜厚度與抗沖擊性能等級的關系如圖 3 所示。

由圖 3 可知，漆膜厚度影響其抗沖擊性能，相同 條件下抗沖擊性能較好的是漆膜厚度約為 200 μm 的樣品，如試樣 5;抗沖擊性能較差的是漆膜厚度約 為 100 μm 的樣品，如試樣 1、2、3、6 等。

3 結論

(1)聚氨酯清漆涂飾的松木家具，在原材料相 同、生產工藝一致的條件下，沖擊高度是影響漆膜抗 沖擊性能的主要因素，沖擊高度越高，對漆膜破壞越 大;漆膜厚度是次要因素，200 μm 厚度的漆膜，其抗 沖擊性能要優于 100 μm 厚度的漆膜。

(2)樟子松材質相對較軟，以統一的50 mm 高度 作為指標來評定樟子松家具油漆表面抗沖擊性能不盡合理。建議修訂相關產品標準，針對不同產品特 性制訂不同的指標要求，對于聚氨酯清漆涂飾的松 木家具，其漆膜抗沖擊高度應設為 15 mm。

 (3)為了提高樟子松家具的漆膜抗沖擊性能，建 議生產企業從木材改性、油漆種類及改良配方、涂布 量、涂布工藝等多方面著手，不斷改進生產工藝，提 高產品質量。

參考文獻: 

［1］ 孫龍祥，趙有科，呂建雄，等． 熱處理溫度與時間對樟子松木材 顏色的影響［J］． 木材工業，2014(6):16 －19． 

［2］ GB 28007 －2011，兒童家具通用技術條件［S］．

 ［3］ GB/T 3324 －2008，木制家具通用技術條件［S］． 

［4］ 莫引優，陳奎，何其飛，等． 用二氧化硅聚氨酯涂料改良木材表 面性質的研究［J］． 北京林業大學學報，2012(7):154 －159． 

［5］ 柴宇博． 人工林木材密實化處理技術及性能評價［D］． 北京:中 國林業科學研究院，2007． 

［6］ 成俊卿，楊家駒，劉鵬． 中國木材志［M］． 北京:中國林業出版 社，1992． 

［7］ GB/T 4893. 9 －2013，家具表面漆膜理化性能試驗 第9 部分:抗 沖擊測定法［S］．