王艷偉 何嘯宇 李小科 姜 俊 楊志武

（1.久盛地板有限公司，浙江 南潯 313009；2.湖州市檢驗檢測中心，浙江 南潯 313009）

實木復合地板是一種以實木拼板、單板或膠合板為芯層或底層基材，以實木拼板或單板（含重組裝飾板）為裝飾貼面，經(jīng)組合疊拼組坯層壓加工制成的地面裝飾材料[1-3]?；耐ǔＳ绍涃|(zhì)木材組成，常用的材種有桉木、楊木、松木等；表層貼面多是闊葉硬木單板[4]，常用的有紅橡、印茄木、柚木、黑胡桃、水曲柳等；底層由單板組成，材種多為楓木等。

實木復合地板外觀、腳感、舒適性與實木地板差異較小，兩者導熱效能較為接近[5]，除上述優(yōu)勢外，實木復合地板基材質(zhì)地更均勻，各層拼板紋理相互垂直，克服了天然木材各向異性的缺陷，具有更高的尺寸穩(wěn)定性[6-7]。同時，實木復合地板基材多為軟質(zhì)、劣質(zhì)木材組成，提高了木質(zhì)資源利用率，具有相對強化地板能源、膠黏劑消耗少，TVOC釋放量低[8]等優(yōu)點，因此實木復合地板被廣泛應用于民用建筑供暖工程中[9]。

為提高實木復合地板的視覺效果與質(zhì)感，保護基材，延長地板使用壽命，一般通過表面涂飾油漆，在地板表層形成高硬度、高耐磨、抗刮擦、易清潔、光潔度高的漆膜，使地板可以長時間保持尺寸穩(wěn)定，增加其使用壽命[10]。但當實木復合地板處于溫度濕度變化較大的環(huán)境（如地熱環(huán)境），由于漆膜與基材對于變形量的適應性不同[11-12]，會出現(xiàn)類似圖1 所示的表面開裂現(xiàn)象，影響地板的外觀質(zhì)量與使用壽命。目前業(yè)內(nèi)對于該現(xiàn)象的主要解決思路是針對實木復合地板基材進行穩(wěn)定化處理，以減少其干縮濕脹時的尺寸變化[13]。除此方法外，還可以利用具有較高韌性的涂料對地板表面進行涂飾[14]，減少因地板基材尺寸變化而產(chǎn)生的漆膜開裂問題。UV涂料是一類成膜速度快、應用范圍廣、污染排放小的涂料[15]，常被應用于地板涂裝、家具制造[16]。本研究擬對比普通UV底漆和韌性UV底漆涂飾的實木復合地板，分析不同涂飾工藝對實木復合地板防開裂等性能的影響。

圖1 表面漆膜開裂的實木復合地板Fig.1 Cracking case of film on the surface of engineeredwood flooring

1 材料與方法

1.1 材料

1）3 種不同材種面板的實木復合地板坯料（基材均為楊木膠合板）自制，面板層分別為紅櫟（Quercus rubraL.）、樺 木（Betula platyphyllaSuk.）、硬槭木（Acer saccharumMarsh.）。每個材種坯料試件數(shù)量52 片，結(jié)構(gòu)如圖2 所示，坯料規(guī)格：910 mm×132 mm×15.2 mm。

圖2 實木復合地板坯料結(jié)構(gòu)Fig.2 The structure of engineered flooring blank

2）UV漆，型號及參數(shù)如下：

（1）韌性底漆：黏度（室溫）8 000～10 000 mPa·s，固體含量≥90%，聯(lián)合開發(fā)；

（2） 普通底漆：型號12803811，黏度（室溫） 3 200～3 600 mPa·s，固體含量≥97%，江蘇海田技術(shù)有限公司；

（3） 耐磨底漆：型號H-D5300，黏度（室溫） 6 500～7 500 mPa·s，固體含量≥97%，江蘇海田技術(shù)有限公司；

（4） 高彈面漆：型號FG-129200，黏度（ 室溫）8 000～9 500 mPa·s，固體含量≥88%，江蘇海田技術(shù)有限公司。

1.2 設備

所用儀器設備如表1所示。

表1 儀器設備表Tab.1 The experimental equipment

1.3 試驗方法

1）板坯含水率調(diào)節(jié)：通過恒溫恒濕箱將不同材種貼面的實木地板坯料各26片的初始含水率調(diào)至(20±1)%，用于干縮試驗；另外各26片地板坯料的初始含水率調(diào)至(5±1)%，用于濕脹試驗。

2）板坯定厚：采用精砂機對地板坯料的面板層進行砂光，定厚至(15±0.1) mm。

3）表面涂飾：將1）中制得的26片坯料均分為2組（每組13片），按圖3工藝進行涂飾，區(qū)別在于涂層工藝不同，分別以韌性底漆、普通底漆進行涂飾，見圖3線框中標記。

圖3 實木復合地板表面涂裝工藝Fig.3 Painting technology of engineered wood flooring

4）干縮/濕脹試驗：將涂飾完成后所制成的地板置于恒溫恒濕箱中。干縮試驗所用地板置于溫度40 ℃，相對濕度30%環(huán)境下；濕脹試驗所用地板置于溫度40 ℃，相對濕度90%環(huán)境下。

5）以2 d為一個周期，測量地板寬度方向尺寸、質(zhì)量、開裂條紋數(shù)量，持續(xù)測定30 d。

1.4 性能測試

1.4.1 含水率測定

含水率測定采用絕干法。在試驗中記錄地板質(zhì)量mn，待30 d測試試驗完成后，測量其絕干質(zhì)量ma。

計算公式如下：

式中：mn和ma分別為試驗過程地板質(zhì)量和絕干質(zhì)量，精確至0.01 g；W為含水率，精確至0.1%。含水率取相應各試驗組的平均值。

1.4.2 寬度方向尺寸變化率

本部分參照GB/T 18103—2013《實木復合地板》中6.2.2.2 進行檢測，獲得地板相應3 處的寬度Wa、Wb、Wc，并計算得到其平均值作為該地板寬度Wavg，其中將試驗開始前測量計算所得的地板平均寬度作為初始平均寬度W0。

計算公式如下：

式中：Wa、Wb、Wc分別為按照GB/T 18103—2013 規(guī)定測定的3 處地板寬度，mm；Wavg為地板平均寬度，mm；W0為地板初始寬度，mm；ΔW為地板寬度方向尺寸變化率，%。

1.4.3 漆膜附著力

漆膜附著力參照GB/T 18103—2013 中6.3.5 的方法進行取樣，并根據(jù)GB/T 4893.4—2013《家具表面漆膜理化性能試驗 第4 部分附著力交叉切割測定法》進行漆膜附著力檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 涂飾工藝對寬度方向尺寸變化率的影響

如圖4所示，在濕脹試驗中，紅櫟、樺木及硬槭木貼面的實木復合地板的平衡后寬度方向尺寸變化率分別為：0.43%/0.38%、0.50%/0.46%、0.60%/0.53%（普通底漆/韌性底漆）。在干縮試驗中，上述3種實木復合地板的平衡后尺寸變化率分別為：1.05%/0.98%、0.75%/0.69%、0.89%/0.82%。普通底漆涂飾的地板尺寸變化率略大于韌性底漆涂飾的地板，這與后期漆膜開裂有關(guān)，具體參見文中2.3 部分結(jié)合圖6的說明。

圖4 不同涂飾工藝的寬度方向尺寸變化率Fig.4 Dimensional change rate in width of engineered wood flooring with different painting

試驗中發(fā)現(xiàn)，在相同涂飾工藝條件下，濕脹試驗寬度方向尺寸變化率為：硬槭木>樺木>紅櫟；干縮試驗尺寸變化率：紅櫟>硬槭木>樺木。可見，不同材種貼面實 木復合地板的尺寸變化存在一定差異。

2.2 涂飾工藝與漆膜附著力的關(guān)系

本試驗檢測了實木復合地板在含水率為12%時的漆膜附著力，結(jié)果如圖5 所示，地板的初始漆膜附著力等級在濕脹試驗中均為0 級，干縮試驗中則均為1 級；含水率達到12%后，各地板試樣的漆膜附著力均出現(xiàn)一定程度的下降。實木復合地板是木質(zhì)材料，漆膜是一種疏水高聚物，水分對二者尺寸的影響存在較大差異，在地板含水率改變后，涂料與地板的界面之間產(chǎn)生了較大的內(nèi)應力，該部分內(nèi)應力會抵消漆膜附著力，導致漆膜附著力下降[17-18]。將圖5 中同材種貼面、同試驗環(huán)境的地板漆膜附著力進行比較，韌性底漆涂飾地板的漆膜附著力始終大于普通底漆涂飾地板，表明韌性底漆通過吸收部分能量，減少了漆膜界面產(chǎn)生破壞的可能性，一定程度上改善了漆膜附著力下降的現(xiàn)象[19]。

圖5 不同涂飾工藝實木復合地板的漆膜附著力等級Fig.5 The film adhesion grade of engineered wood flooring with different painting

比較同材種貼面、相同涂飾工藝的實木復合地板干縮/濕脹試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，干縮試驗所得漆膜附著力小于濕脹試驗。該現(xiàn)象與地板基材涂飾前的含水率有關(guān)，一般木材的涂飾要求為含水率小于等于15%[20]，而干縮試驗所用地板基材的初始含水率達到了20%，高含水率阻礙了漆膜的形成，降低了涂料與木材之間的界面結(jié)合強度，導致漆膜附著力下降。

2.3 不同涂飾工藝的漆面防開裂性能

涂飾工藝對于漆面的防開裂性能影響較大，圖6統(tǒng)計了濕脹和干縮試驗中漆面平均裂紋數(shù)量。在濕脹試驗中的最終裂紋數(shù)量排序為：硬槭木>樺木>紅櫟；干縮試驗中則為：紅櫟>硬槭木≥樺木。裂紋數(shù)量多少與2.1 中尺寸變化率大小基本保持一致，裂紋數(shù)量越多對應材種的地板尺寸變化率越大，而以韌性底漆涂飾工藝涂裝的地板均未出現(xiàn)漆面開裂的現(xiàn)象。

圖6 不同涂飾工藝的實木復合地板漆面防開裂性Fig.6 The anti-cracking property of the film of engineered wood flooring with different painting

在圖4 中黑色實線標記處，普通底漆涂飾地板的含水率與尺寸變化率發(fā)生了較大變化，其時間與圖6相應地板裂紋出現(xiàn)時間接近，說明普通底漆涂飾的地板在濕漲/干縮試驗中分別出現(xiàn)了如圖7（a）、（b）所示的開裂現(xiàn)象[21]。當漆膜出現(xiàn)裂紋后，其對地板的保護作用降低，地板與空氣中水分交換速度加快，水分更加容易進入或釋放，使地板的含水率增加或減少，導致相應的尺寸增大或減小。韌性底漆涂層的存在，使漆面具有一定的延展能力，能一定程度上適應地板基材的尺寸變化，因此未發(fā)生開裂現(xiàn)象，水分無法發(fā)生快速交換，無開裂的韌性底漆涂飾地板含水率、尺寸變化率均低于普通底漆涂飾的地板。因此，漆膜在滿足硬度、耐磨性等要求的同時還應具有一定的韌性，以適應地板基材的尺寸變化，防止漆面開裂。

圖7 漆膜開裂示意圖Fig.7 The sketch diagrams of film cracking modes

3 結(jié)論與展望

本研究以普通底漆和韌性底漆涂飾實木復合地板為研究對象，對比分析了不同涂飾工藝對實木復合地板防開裂等性能的影響，得出以下結(jié)論：

1）地板的尺寸變化會導致表面漆膜產(chǎn)生裂紋，漆面開裂，進而導致地板起拱變形、拼裝離縫等質(zhì)量問題，嚴重影響地板外觀及使用壽命。在漆膜涂層中引入韌性底漆涂層，能夠在較為極端的環(huán)境中有效防止地板漆面的開裂。

2）漆膜附著力隨著復合地板含水率變化的增大而逐漸降低。韌性底漆涂飾地板的漆膜附著力降低程度遠低于普通底漆，因而韌性底漆涂層可以提高漆膜附著力，防止漆膜出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。

3）韌性底漆涂層使漆面具有一定的延展收縮性，進而能適應地板基材的尺寸變化，而普通漆面不具有該性能，因而漆膜易發(fā)生開裂，進而使地板可以和空氣中的水分發(fā)生快速交換，最終在宏觀上表現(xiàn)為發(fā)生鋪裝質(zhì)量問題[22]。因此漆面在滿足耐磨性、硬度等技術(shù)指標的同時應兼具一定的韌性，以提高實木復合地板品質(zhì)。

實木復合地板的外觀、觸感與實木地板類似，檔次及品位明顯高于強化地板，而價格遠低于實木地板，具有明顯的市場優(yōu)勢。在崇尚健康環(huán)保、追求高質(zhì)量生活的今天，木質(zhì)地板基材用膠黏劑也應順應市場消費需求，向無毒化、環(huán)?；较虬l(fā)展[23-24]，大豆膠等無醛膠產(chǎn)品受到科研機構(gòu)和大專院校的高度重視[25]。可以預見，隨著我國房地產(chǎn)精裝修的發(fā)展及其執(zhí)行標準的提高，具有超強防開裂性能、高尺寸穩(wěn)定性[26]、健康環(huán)保等特性的實木復合地板將成為該類產(chǎn)品的發(fā)展方向。