搭建工业木器涂层体系

第二部分——根据第三代供应商和制造商的观点

作者：Robert Cox，半退休咨询师及作家，前总裁兼CEO，The Gilbert Spruance Co, 宾夕法尼亚州费城； Spruance Southern Inc., 北卡罗来纳州温斯顿塞勒姆镇

本文的第一部分刊登在2018年11月的《PCI》杂志上，内容包括木材涂料产品、供应商对涂层的设计和木器涂料的施涂。这篇文章将继续讨论木器漆及它在环境和质量方面的控制问题。自1970年美国环境保护局（EPA）成立以来，通过了许多法律法规来减少污染。在奥巴马政府的领导下，环保署的预算从10亿美元增加到2017年的80多亿美元，拥有1.5万多名员工，算上合同工数量更多。EPA仍然是一个既是执行者又是商业伙伴的机构。环境保护署的资金来自纳税人的钱，以及那些被发现不遵守保护环境立法公司的罚款。

当然，随着该机构的发展，各州相继建立了自己的环保机构，终端用户也要求该行业尽可能减少木器漆的排放，使其更安全，且对终端用户更友好。在美国，环境法规对行业的监管在20世纪80年代和90年代初达到顶峰。涂料工业受到联邦、州和地方各级机构的监管。

清洁空气法案 （CAA）

1970年通过的清洁空气法案，在1990年通过了更加严格的《清洁空气法修正案》（CAAA），该法案对前者进行了修订，并在我任职期间向木器漆行业施压，要求减少空气污染。VOCs和HAPs来源广泛，其中的一个主要来源就是木器漆的应用。当溶剂进行蒸发和木器漆表面进行干燥时，这些污染物就会从各个喷漆室散发出来。美国的木制家具和橱柜行业遵循环保署的指导方针，也需要遵守1990年通过的《清洁空气法修正案》中确定的187种HAPs的排放，作为一种持续的实践，更多的HAPs排放源正在被确定。

这份指定有害化学品的清单是根据污染物引起疾病的趋势而定的。根据每百万分之一的空气中所产生的污染物测量了空气中的阈限值（TLV）。美国环境保护署已经将190种化学物质列为有害大气污染物（HAPs）。木器漆中使用的溶剂会释放出许多这种有毒物质。所有排放信息必须由每个工厂发送到各自的州，以便环境保护局进行监测和纵览。许多其他法案和法规也都在通过，它们都涉及到废弃物的安全处理，木器漆的使用和储存，以及由美国环保署或国家环境机构对所有“固定污染源”（包括云杉的整个木材制造客户基地，包括北方和南方）对空气污染的强制减少。

国家环境空气质量标准（NAAQS）

《清洁空气法修正案》的通过触发了第I至第VI条所述的报告机制。这些法规要求固定污染源(木制家具和橱柜制造商即属固定污染源)记录和报告其VOCs和HAPs的释放情况。环境保护署根据大气中臭氧的恶化情况，对美国各地的雾霾问题进行了测量。根据臭氧层恶化的严重程度，每个地区都必须在给与的期限内达到“臭氧合规”。“未达标臭氧区被划分为临界臭氧区、中度臭氧区、严重臭氧区、重度臭氧区和极端臭氧区。

国家有毒空气污染物排放标准（NESHAPS）

1993年通过的这些标准包括基于预防严重（污染）恶化（PSD）理念的技术控制准则(CTGs)。这些CTG技术的指导原则如下:

1．最新的有效减排（LAER）；

2．合理可行的控制技术（RACT）；

3．最佳可用技术（BAT）；

4．最大化可用控制技术（MACT）。

所使用技术的选择取决于各个州地区的恶化程度和将来满足遵守臭氧指标的能力。环保署要求各州提交各州减少空气污染的实施计划（SIPs）。

1995年，EPA将控制VOCs和HAPs排放的有害气体标准纳入CTGs。每年可能释放10吨单个HAP或25吨HAPs的所有固定污染源都符合MACT标准。此外，MACT标准适用于那些在极端不达标臭氧区域排放10吨VOCs的固定污染源，以及其他不达标臭氧区域每年排放25吨的固定污染源。

Michael K. Dugan教授所著的《家具战争》一书，讲述了家具行业一个长达40年的“美国如何失去了一个价值500亿美元产业”的故事。劳动效率是主要的驱动力，但离岸宽松的环境法规也是一个驱动力。

1994年，美国签署了《北美自由贸易协定》（NAFTA）之后，那些不存在或几乎不存在环境问题和法规的国家显然具有明显的短期优势。美国85-90%的家具工人都被解雇了，而且他们很难找到与以前的经济和社会环境相匹配的工作。

另一个关于搬移和关闭企业的好例子来自加利福尼亚州。由于南加州臭氧问题的严重（被标记为极端），一些木制家具和橱柜制造商要么迁往墨西哥，要么关闭。墨西哥的污染控制没有美国严格。事实上，公共消息来源指出，超过40家家具制造商构成的洛杉矶家具制造商主体，将工厂搬到了墨西哥北部。这些新家具制造商称“法规是他们搬离的主要原因”。事实上，已经有记录表明，来自墨西哥的空气污染飘过了加州一些严重和极端的非达标地区。1995年，我在国会参众两院的基础设施委员会作证时，谈到了北美自由贸易协定对美国工业的不公平。一群像我一样来自美国工业界的人士作证称:“北美自由贸易协定绝不是公平的贸易协议。

木器漆的污染预防机会评估

在我任职期间，环保局最喜欢用的一个“流行词”是“污染预防机会评估”(PPOAs)。在全国范围内，PPOAs强调所有利益相关方之间的伙伴关系，让大家参与减少污染的谈判过程，并提高效率。PPOAs的实施是非常资本密集的，它们所期望的成功也并不总是确定的。

这一早期试验的结果已导致硬件(应用)体系和木器涂料产品的改进。

硬件改进

碳的吸收与焚烧

碳的吸收和焚烧装置将抓住和摧毁木器涂料生产过程中排放的高达98%的VOCs和HAPs。这是资金密集的选择，安装成本可能超过七位数，具体取决于涂装车间的配置。

装置购买昂贵，在我工作的这段时间里，如果工厂以85%或更高的产能运转，焚化/碳吸收过程运转良好。在低于85%的产能下，则有必要添加燃料来维持焚烧炉的运转并捕获大部分污染物。对于一些生产商来说，这可能是无法接受的费用。

在我从事这一行业的时候，焚化和碳吸收装置是否能够达到合适的温度，以确保销毁所有有毒物质，比如多氯联苯（PCBs），也是一个问题。这损害了监管机构正确监测污染物销毁情况的能力。

UNICARB喷涂设备

这项技术用液态二氧化碳代替了一些快速挥发的溶剂（稀释剂）。使用无气喷枪，二氧化碳会迅速挥发，剩余的少量高沸点溶剂缓慢挥发作用于基材，在基材上按传统方法进行固化。这项技术尚未被普遍接受，商业方面仍在评估中。早期的试验表明，在木器漆配方中，固体和粘度等方面仍存在一定的局限性。

水性体系的产品改进

上世纪70年代末，水性木器漆在家具市场上展出，从污染的角度来看，水性木器涂料具有一定的优势。然而，在表现上仍有不足，并未保持它们的时尚吸引力。自1970年以来，水性木器漆得到了改进。在木质家具和橱柜生产商的模拟生产条件下，对以Spruance公司为原型的产品进行了试验，并取得了一些成功。它们与用于橱柜的硝基木器漆和一些催化涂料不同，既不容易应用，也不容易在出问题时被洗掉；而且，在水性木器漆准备施工时，要求在应用和干燥过程中有一套更科学的标准。

由美国环保署指定的严重和极端臭氧不达标地区会触发最大可用控制技术（MACT）。根据条款，“木器涂装过程中每磅固体不可超过1.0磅的HAPs。”许多水性木器漆都符合MACT的标准。

员工的健康和安全

材料安全数据表（MSDS），在文章的第一部分讲述木器漆成本时已进行过讨论，1980年代初，在木器漆制备和生产过程中，对我们购买的在配方中混合和使用的所有产品（原材料），都是强制性的。MSDS也会随货一起发送到我们的终端用户手中。

由美国涂装协会（今天的美国涂料协会）在首府华盛顿设计的系统本身就是一个很好的模板。虽然一开始有些麻烦和困惑，环保署和职业安全与健康管理局要先进行确定各种化学物质毒性的过程，然后规定使用上述产品时需要注意的事项和设施，对于内部工人和终端用户来说，它成为了一种通用语言，用于在使用涂料及其组分时应注意的安全预防措施。毫无疑问，我认为它挽救了生命，消除了工人因长期接触导致的许多影响。

质量控制

提高漆面质量的计划必须从基材开始，由下至上，而不是从面漆开始从上到下的过程。对木器漆的质量要求，从白色木材开始，包括所有流程，甚至是包装和运输。

对成品涂料的调整不能仅仅是“创可贴”式的。如果真正的质量问题在于执行过程的不一致，那将无法提供一个令人满意的解决方案。

下面将讨论质量控制的几个原因和解决方法：

白色木材制备

白色房间木材的含水率必须一致，这会使木材基材和木器漆“呼吸”在一起。

用砂纸对木材进行打磨操作时需要注意细节。打磨程序主要由木材的孔隙度来决定。软而多孔的木材，如松木，需要有更粗的纸砂进行强力打磨。

在橡木、樱桃木、枫木、桦木和桤木等硬木上进行强力打磨（打磨木材）会对表面附着力产产生不利影响。木器漆面在孔隙很小的木材上可能会整片脱落，这种现象就像在玻璃上涂了一层漆。木器漆面仍然会“粘合在一起”，称为“内聚”，但它不会粘附在基材上。当生产商对硬木采用强力打磨过程时，我们建议用细水雾或酒精对木材进行处理，使其可以更好地接受木器漆，从而提高木器漆漆面的附着力。

砂纸和打磨工艺对木器漆面的品质和外观会产生很大的影响。在最后打磨时使用太细的砂纸会导致漆面颜色比标准颜色更浅。砂纸的磨损和/或砂纸颗粒的变化会改变木材对颜色的吸收，并导致粘附问题。

深色特别容易产生打磨和粘附，以及漆面的整体完整性等问题。

白色也容易产生附着问题，因为高浓度/体积的颜料（高PVC）通常用来获得想要的外观。如果颜料浓度太高,高于CPVC（临界颜料体积浓度—堆积粉体空间刚好被基料填充的颜料体积浓度（PVC）值），粘附就变成了问题，或者更简单来说：基本上，颜料太多将会导致附着力问题。

执行变量和建议

正确的设备维护对漆面一致性的影响怎么强调也不为过。喷涂设备必须保持清洁。喷枪头（孔）会磨损，当孔变大时，也会导致漆面的不一致。

• 所有多余的污迹应均匀擦拭，以防止产生附着和颜色不一致问题。

• 为了减少气泡和水泡的威胁，在涂下一层漆之前，厚重污渍必须适当干燥。

• 擦拭干燥后，应将污渍刷掉或吹掉，以清除多余的抹布纤维、棉絮或灰尘。

• 应在湿膜层上涂上所有清漆、罩面漆、封闭漆和面漆，以获得最佳的漆膜效果。一般来说，我建议低体积固体的膜厚在3至4湿密位为佳。

• 建议将封闭漆的涂层保持在4湿密位，面漆接近3湿密位。在更快的生产条件下，这将有助于在面漆受热时防止气泡的产生。应根据木器漆供应商的建议进行封闭底漆和面漆的应用涂刷控制，并在每个生产日都进行细致紧密地监测。过度涂刷会导致漆膜过多，从而导致漆膜表面的开裂。应用时，若涂刷不够，导致家具或橱柜有空白未被涂料覆盖，会导致水分从此处渗入，使漆膜质量受到影响。

• 在更简单的表面处理操作中，应尽早检查工件是否存在木材表面处理缺陷，最好在封闭底漆应用之前进行处理，然后再涂上面漆。在面漆应用时，调整封闭底漆比纠正不良外观或颜色更容易。根据配方，可以对封闭底漆进行着色和打磨，以准备最后面漆的喷涂。因此，在面漆应用之前，做好基材与封闭处理是应该要遵循的规则。面漆喷涂后，若质量不一致将需要更昂贵的修复操作，无论在时间上还是在金钱上都将付出更多。

• 建议在使用前适当加热基材表面，尤其是在寒冷的气候中。确保流动性对所有的木器漆产品都非常重要，尤其是清漆。如果材料是冷的，粘度会很高，成品的质量将受到影响；如果漆面太暖，则可能产生流挂现象（在应用过程中留下凹痕）。

光照的重要性

众所周知，颜色在不同的光源下呈现不同的效果。灯光影响家具或橱柜的整体外观。灯箱可以用来模拟房间内不同的照明条件。这样做将有助于项目的成功实施。这些灯箱提供了在不同灯光下检查木制品的可能性，如日光、白炽灯、紫外线灯、百货商店的灯光等。

在家具或橱柜上搭配准确的颜色对于木器漆是至关重要的。色彩搭配是艺术与科学的结合。虽然计算机可以用了匹配高度不透明颜色和彩色，但透明到半不透明的颜色仍是由人眼来配制的。

颜色应该在日光下调配，在颜色上有一个清晰的罩面。日光使人真实地看到颜色及其色调、色度和明度。从木材装饰的角度来看，颜色搭配必须注意以下几点：

在陈列室里，照明主要是白炽灯和一些散射灯的组合。相比之下，许多工厂在装饰区域使用荧光灯，然后窗户会提供一些散射的日光。

白炽灯的配色仅次于日光。白炽灯显示的颜色比白天更暖、更红。

荧光灯虽然是最便宜的，但却是最不适合涌来配色的。如果木材装饰是在荧光灯下进行的(通常是在阴天，很少或没有散射的日光进入工厂的情况下)，饰面看起来将是绿色或黄色的，以及如水洗过的外观。正常的处理是加强颜色，使其变暖。如果饰面进行了调整，在家里或零售商店里，它又会显得颜色太强烈、太红。

这些类型的灯箱，例如byko-spectra, BYK-Gardner公司生产的color guard II(见图1)，均可在市面上买到。为确保颜色的一致性，建议采用以下方法:

• 生产商必须选择一个家具或橱柜成品作为在日光下可接受的条件标准，并在样件上签字。

• 家具和橱柜随着老化会改变它们的外观。随着时间的推移，棕色色调可能会显得偏暖色调一些或冷色调一些。因此，标准颜色应该只以六到九个月为标准。

• 对于可重涂的饰面，涂料供应商必须确保新批次的颜色，与上批次和厂家认可的标准一致。

• 按批次进行旋转很重要，规则是：“先入先出。”

结论

木器饰面是科学与艺术的结合。通过将时尚和耐用性相结合，木饰面可作为美化和保护木材的“封套”。木材装饰是家具或橱柜制造的最后一道工序之一，也是零售店看到的第一件事。它通过视觉和感觉激发消费者的情感反应。饰面可以加强突出木材的美观，也可以掩盖木材基材的瑕疵。这篇由两部分组成的文章集中讨论了木器漆的四个相互依赖的方面：产品、应用、环境法规和质量控制。