擎天树人工林木材涂饰漆膜性能初探

蒋汇川 孙金菊 李宁

摘 要 在不同的砂光条件下，采用2种不同油漆对擎天树人工林木材进行涂饰处理。通过对涂饰木材的漆膜附着力、耐磨性、抗冲击性能、硬度等4个指标进行测定，并初步分析不同油漆及不同砂光条件对木材漆膜性能的影响。结果表明：从整体性能而言，聚氨酯漆要优于硝基漆，使用的砂纸目数在360～600目比较合适，但漆膜的抗冲击性能不良。

关键词 擎天树 ；涂饰 ；漆膜性能

中图分类号 S725.7 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.07.022

擎天树（Parashorea chinensis），又名望天树，学名为Shorga wangtianshuea Y. K. Yang et J. K. Wu nom. Nov.龙脑香科植物，是中国一级重点保护珍稀树种[1-2]。1975～1976年间，中国林业科学工作者在云南、广西2省区发现了这种稀有珍贵阔叶树种，从此引起了中国林业科技工作者的高度重视。擎天树其树体高大，树干通直圆满，径级大，出材率高，具有纹理直、节少、硬度中等、力学强度较高、加工性能较好等优势，可作为船舶、房屋装修、乐器、体育器械箱盒、车辆、桥梁、建筑、家具和胶合板、各种细木工板等优良用材[1-2]。

热带东南亚地区的印度、印度尼西亚和马来西亚等国家，在20世纪初就将龙脑香科中的许多树种作为主要造林树种进行大面积的造林。中国科学院西双版纳热带植物园和云南省林科院普文试验林场在20世纪80年代初就开始进行小面积的擎天树种植试验，广西那坡县林科所和巴马县林科所于1978年和1980年分别进行了造林试验。

随着试验人工林的成熟，擎天树人工林木材的有关性能成为研究重点。许多学者及林业工作者等多集中在擎天树人工林的培育及造林技术、林木生长规律、生物量及生产力等方面[3-4]。近年来，邱炳发等[5]、符韵林等[6]对擎天树人工林木材的树皮率、心材率、密度及干燥特性等进行了研究，但对于擎天树人工林木材的加工利用还未见报道。笔者对擎天树人工林木材的加工利用进行系列研究，本研究主要对擎天树人工林木材的表面涂饰性能进行初步研究，旨在为擎天树人工林木材的加工利用提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

（l）基材：擎天树木材，采自广西南宁市良凤江国家森林公园，试件尺寸为150 mm×150 mm×10 mm，气干密度为0.58 g/cm3，气干含水率为10%～11%。

（2）清漆：聚氨酯清漆（PU），主要成膜物质为聚氨（基甲酸）酯树脂，由广州市创进化工有限公司生产；硝基清漆（NC），主要成膜物质为硝酸纤维素，由广州珠江化工集团有限公司生产。

（3）主要仪器与设备：漆膜磨耗仪、冲击器、FE漆膜附着力测定仪、砂纸、羊毛刷、电子天平等。

1.2 方法

（1）工艺：分别用120#、240#、360#、600#的砂纸顺木纹方向砂磨试件，砂磨厚度约为0.5 mm，然后分别涂刷聚氨酯和硝基透明清漆底漆。待涂层实干后，用360#砂纸顺木纹方向打磨，再涂刷一遍底漆，每遍涂布量为（50±3）g/m2，在温度25℃、相对湿度70%的房间里存放10 d后进行漆膜性能测试。

（2）性能检测：根据GB 4893.4-85、GB 4893.8-85、GB/T 4893.9-92、GB/T 6739-2006[7-10]，测定试样的漆膜附着力、耐磨性、抗冲击性能及硬度，并分析砂纸及漆种对漆膜性能的影响。

2 结果与分析

2.1 漆膜附着力

漆膜表面附着力是指家具涂层与其基材表面之间或涂层之间物理和化学相互牢固粘结的能力。漆膜附着力的优劣，直接影响涂料的保护性能、装饰性能及使用寿命，因而成为评判涂料性能的一个重要指标。漆膜附着力反映了油漆对实木制品表面的附着强度，该项指标不合格，则说明该制品的油漆质量较差。根据表1规定检查木材涂层表面网格区域中漆膜剥离的程度来评定漆膜附着力的等级。

通过不同目数砂纸砂光后，对使用2种不同油漆涂饰木材的漆膜附着力进行测定，得到的漆膜附着力等级见表2。由表2可知，对聚氨酯漆而言，除经600目砂纸砂光的木材漆膜附着力为2级外，其他的均能达到1级标准。对硝基漆而言，经600目砂纸砂光的木材漆膜附着力达到1级标准，其他的均为2级标准。总体来看，经聚氨酯漆涂饰的木材漆膜附着力优于硝基漆。

2.2 漆膜耐磨性

耐磨性是指漆膜表面抵抗磨损的程度。在规定的磨耗仪上及一定的负载下，用标准橡胶砂轮，经过规定的磨转次数后，以漆膜的失重（g）来表示其抗磨能力的试验方法，漆膜的磨耗值为前后2次的重量之差。磨耗值越低，漆膜质量越好，表面就越耐磨。本次试验对不同砂光条件下的2种油漆涂饰后板材的漆膜磨耗值进行了测试，结果见表3。

由表3可知，經过2种不同油漆涂饰后，擎天树人工林木材的耐磨性并无显著差异，聚氨酯漆总体上优于硝基漆。从砂光效果看，经600目砂纸砂光后的聚氨酯漆的漆膜磨耗值最低，经360目砂纸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变形的能力。一般采用铅笔硬度来评价，即使用具有规定尺寸、形状和硬度的铅笔芯的铅笔刮划漆膜表面，以使用的已知铅笔硬度标号来表示漆膜。不同砂光条件下2种油漆漆膜硬度见表4。

由表4可知，经2种油漆涂饰后木材硬度均达H级及以上，属于中等硬度级别，经360目砂纸砂光的聚氨酯涂饰的木材硬度达到2H。

2.4 漆膜抗冲击性能

将一钢球圆柱形冲击块，分别从10、25、50、100、200、400 cm的高度沿着垂直导管跌落，冲击到放在试件表面的具有规定的直径和硬度的钢球上，根据漆膜表面破裂的圈数来判定漆膜抗冲击性等级。在6组等级中，当某个等级出现的次数不小于3时，则判定该漆膜的抗冲击为该等级。漆膜抗冲击性能等级分级标准见表5。

通过不同目数砂纸砂光后，对使用2种不同油漆涂饰的木材的抗冲击性能进行测定，得到的抗冲击性能等级见表6。由表6可知，2种油漆在不同砂光条件下的抗冲击性能均为5级，说明擎天树人工林木材的抗冲击性能不良。

3 小结

使用聚氨酯漆和硝基漆对砂光的擎天树人工林木材进行涂饰处理后，漆膜附着力达到2级以上水平，漆膜硬度达到H级以上水平，但漆膜抗冲击性能不良；使用360～600目砂纸进行砂光处理漆膜性能较佳，聚氨酯漆总体性能优于硝基漆。

由于实验条件等方面的限制，研究中采用了手工砂光的方式，并且只选用了2种不同的油漆进行比较试验，试验存在一定的局限性。建议在今后的研究中使用多种不同的油漆，选择更科学的涂饰工艺进行全面系统的研究，确定适合擎天树人工林木材的涂饰油漆和工艺，为擎天树人工林木材的加工利用提供参考依据。

參考文献

[1] 擎天树协作组. 广西珍贵树种擎天树[J]. 植物分类学报，1977，15（2）：22-30.

[2] 吴家坤，杨永康. 望天树学名订正[J]. 中国药科大学学报，1994，25（2）：74-75.

[3] 黄松殿，段文雯，苏 勇，等. 桂西南地区擎天树人工林生长规律[J]. 林业科技开发，2011，25（2）：66-69.

[4] 苏 勇，秦武明，黄松殿，等. 桂西南擎天树人工林生物量、生产力研究[J]. 林业实用技术，2011，54（9）：16-19.

[5] 邱炳发，符韵林，蒙好生，等. 擎天树木材干燥特性研究[J]. 江西农业大学学报，2011，33（4）：738-742.

[6] 符韵林，黄松殿，韦鹏练，等. 擎天树树皮、心材率及木材密度研究[J]. 安徽农业科学，2011，39（9）：5 274-5 277.

[7] GB 4893.4-85. 家具表面漆膜附着力交叉切割测定法[S]. 1985-4-1.

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

[9] GB/T 4893.9-92. 家具表面漆膜抗冲击测定法[S]. 1992-6-2.

[10] GB/T 6739-2006. 色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度[S]. 2006-12-29.