歐式木質(zhì)窗木材涂裝技術(shù)要求及產(chǎn)品
由于木材特殊的物理機械性能、化學(xué)成分特點、木質(zhì)門窗所處的建筑結(jié)構(gòu)位置,要求木質(zhì)門窗的木材涂料除裝飾設(shè)計需要外,尚需滿足防水、透氣、防腐、防止變形、抗紫外線、耐機械損傷、易于維護和翻新等要求。參照歐洲和我國木質(zhì)門窗行業(yè)的經(jīng)驗,建議采用專用木門涂料。專用木門窗涂料系統(tǒng)由滲透型底漆和厚膜型面漆組成,按照配方和透明程度,分成水性、溶劑型、木本色透明漆(所謂清水)和遮蓋彩色漆(混水)4大系列。為單組分,開桶即可施工。此外,系統(tǒng)產(chǎn)品尚包括接縫密封膏、接頭防腐劑、維護劑、上光劑、翻新手刷漆等系列產(chǎn)品。在涂料選擇方面,需根據(jù)不同涂料的成膜特點、生產(chǎn)車間的噴漆條件以及最終客戶的要求決定。
新型木質(zhì)窗包括實木窗、戶外門(德式),德式鋁包木門窗及意式木鋁復(fù)合門窗。
該類門窗或全部采用實木作為型材,或部分采用實木作為框架、鑲嵌,采用中空隔熱玻璃,使木質(zhì)門窗有特殊的隔熱、隔音和裝飾效果。
由于這些木結(jié)構(gòu)或多或少地經(jīng)受陽光、紫外線、溫差、雨水、凝結(jié)水等因素的影響,需要符合木本身特色的保護與涂裝材料。
我國從1990年中期引進歐洲技術(shù)生產(chǎn)新型木質(zhì)門窗。今天,全國約有50個企業(yè)具有生產(chǎn)新型木質(zhì)門窗。但在木材涂裝保護方面,存在很多問題,或多或少地影響了最終客戶的信心。根據(jù)德國和中國的經(jīng)驗,如果不很好地解決木材涂裝的技術(shù)問題,規(guī)范適合的涂料和施工工藝,整個木質(zhì)窗行業(yè)將會受到影響。
例如,德國在1990年以前,實木窗的市場占有量在35%以上,在90年代上半期,滑落到30%左右。
為調(diào)查原因,德國展開了系列的研究。在2001年,德國物理學(xué)家Guido Horo總結(jié)了近10年的研究成果,發(fā)表了題為“涂料的質(zhì)量決定了木窗質(zhì)量”的論文,詳細分析了涂料在木質(zhì)門窗中的重要性。涂料的質(zhì)量影響了最終客戶的信心。
一、木質(zhì)門窗木材涂料的技術(shù)要求
1、木材的特點
化學(xué)上,木材主要由纖維素、木質(zhì)素、糖分、淀粉、蛋白質(zhì)、無機鉀、磷鹽類和其他微量成分組成。由于其化學(xué)成分的特點,容易遭受到化學(xué)作用(如暴露到空氣中的氧化作用)、微生物、生物作用(如霉菌、白蟻、昆蟲等),物理作用(如水汽、溫差變化導(dǎo)致的體積變化)、紫外線損害、機械損壞(如雨、冰雹)等等,工業(yè)廢氣也會加速木纖維的分解。
同時,和一般的無機材料不同的是,木材具有很強的吸濕性(hygroscopic),它可以從空氣中吸水,產(chǎn)生膨脹。在吸水和放水干燥過程中產(chǎn)生腫脹/收縮卻不均一,如徑向變形為3.3-4%,玄向達7-12%,順紋方向只有0.1-0.4%。
按照德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分類,木質(zhì)門窗的木材屬于形體固定的木材,在使用過程中,不容許木材發(fā)生變形。這需要木材的涂裝系統(tǒng)有很好的防止木材變形的能力。
機械性能上,木材具有較高的抗壓強度和很好的抗折強度,這也是為什么木材可以單獨或和其他材料一起作為木質(zhì)門窗的型材。
2、影響實木窗耐久性的因素
2.1 實木窗耐久性的內(nèi)因和外因
實木門窗,特別是適合戶外的實木門窗是**檔的門窗系列,代表人和自然融合一體的時代潮流。追蹤研究成果說明(德國木窗協(xié)會的萊西特博士Dr Richter,1998),影響實木木窗耐久性的外部因素是多方面的,紫外線、熱輻射、溫度變化、潮汽、濕度變化和環(huán)境有關(guān)的機械因素(如冰雹,風(fēng)壓力等等)是主要外部原因。此外,實木窗的風(fēng)化程度和強度與木窗尚與下列內(nèi)部因素有關(guān):
(1) 使用的位置:室外的木窗受到上述外部因素的影響**;
(2)細部設(shè)計:通過設(shè)計提高木窗的抗老化的能力;
(3)木材類型及質(zhì)量:高質(zhì)量的木材抗老化能力增強;
(4)表面涂料:涂料是木窗的皮膚,符合建筑物理和化學(xué)原理的涂料可以不僅視覺上而且結(jié)構(gòu)上保護木窗;
德國ROSENHEIM的木窗研究所的研究發(fā)現(xiàn),木窗使用出現(xiàn)的老化問題中,68%和表面涂料有關(guān)。
2.2 木鋁窗木材的耐久性
鋁包木和木鋁復(fù)合窗的木材不直接遭受雨水和陽光暴曬,相對而言耐久性會比較長。但是,該類窗戶仍然會因為結(jié)露而變形、發(fā)霉,同時陽光和紫外線會導(dǎo)致變色,仍然需要不同與室內(nèi)家具的保護材料。
3、木質(zhì)窗木材專用涂料的技術(shù)要求
從1995年開始,德國IFT研究所、聯(lián)邦德國涂料與保值技術(shù)委員會:“BFS Federal Board for Paints and the Protection of Values”和德國窗戶與外立面制造工業(yè)協(xié)會VFF(VFF=Verband der Fenster-und Fassaden-hersteller,e.V)相繼頒布規(guī)范,明確規(guī)定木質(zhì)窗涂料的技術(shù)要求。
從1999年起,歐洲戶外木材保護涂料工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EN927(Lacke und Anstichstoffe:Beschichtungsstoffe und Beschichtungssysteme fuer Holz im Aussenbereich,Teil2:Leistungsanforderungen.March 1999)試行,提出了作為木門窗專用涂料須達到的技術(shù)要求,必須要通過的檢測和建議的檢測項目及檢測標(biāo)準(zhǔn)方法。
根據(jù)上述規(guī)范和歐洲30余年的經(jīng)驗。木質(zhì)窗的木材涂料需達到如下基本要求:防腐、防蟲、防水與透氣、韌性、耐紫外線、耐老化和生態(tài)安全等。
3.1 防腐防蟲
木材含有一定的糖分、淀粉、蛋白質(zhì)等,容易遭受到微生物、細菌的損害。由此,木材需要進行防腐、防霉變的處理。一般在底漆中添加防腐劑就可以達到目的,但是,其有效性、耐久性需經(jīng)過專門機構(gòu)的檢測,有證書,如德國權(quán)威RAL證書,證明。
一般情況下,使用到木質(zhì)窗的木材遭受昆蟲和白蟻的可能性比較小,所以一般不需要對木材進行防蟲防白蟻的處理。但是在中國南方如廣東與福建地區(qū),空氣潮濕,平均相對空氣濕度在70%左右,參照德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN68800規(guī)定,需要進行防蟲、防白蟻的處理。
3.2 防水與透氣性
安裝到墻體中的木材變形,一方面會導(dǎo)致集成材本身和型材的接頭部位的開裂,另一方面會導(dǎo)致密封膠的脫落,影響窗戶的密實性。此外,當(dāng)木材含水率超過20%時,木材容易發(fā)生霉變。所以涂料必須有很好的防水功能。
根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)DIN EN927-5,涂裝后的木材的72小時吸水量小于175克。
水包括外部雨水、外部與內(nèi)部的凝結(jié)水(結(jié)露)。液態(tài)或氣態(tài)的水均會導(dǎo)致木材體積的變化,在不可見的部位也需要有防水涂料,防止結(jié)露及潮汽進入集成材。
在保證涂料防水的同時,需要其有一定的透氣性,否則,漆膜會起泡、脫落。需求木門窗涂料的透氣性和密封性到達一平衡。最理想的是單向呼吸:木材外部的水不進入木材,而木材內(nèi)部的水可以揮發(fā)掉。
有關(guān)透氣性,目前尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。一般認為(VFF,1999;URBAN,2000;),按照德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN52615測定的sd=0.5-1.2m,即在23℃時,在相對濕度95%-50%(濕杯法)的條件下,24小時水汽透過量為17-40克,比較合適。這樣既保證涂料有很好的密封性,又具有一定的透氣性。
3.3 韌性與硬度
木材為具韌性的有機材料,要求涂裝與其表面的漆膜具有一定的彈性和韌性,這樣涂料才會耐久,不容易脫落和分離。今天聚酯改性的醇酸樹脂和核殼機構(gòu)的PU-丙烯酸脂漆均有一定的強度和韌性。相反,木門窗漆不需要象木地板漆那樣的硬度。高硬度的涂料會開裂、脫落。
3.4 耐紫外線
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