欧式木质窗木材涂装技术要求及产品

          由于木材特殊的物理机械性能、化学成分特点、木质门窗所处的建筑结构位置，要求木质门窗的木材涂料除装饰设计需要外，尚需满足防水、透气、防腐、防止变形、抗紫外线、耐机械损伤、易于维护和翻新等要求。参照欧洲和我国木质门窗行业的经验，建议采用专用木门涂料。专用木门窗涂料系统由渗透型底漆和厚膜型面漆组成，按照配方和透明程度，分成水性、溶剂型、木本色透明漆（所谓清水）和遮盖彩色漆（混水）4大系列。为单组分，开桶即可施工。此外，系统产品尚包括接缝密封膏、接头防腐剂、维护剂、上光剂、翻新手刷漆等系列产品。在涂料选择方面，需根据不同涂料的成膜特点、生产车间的喷漆条件以及最终客户的要求决定。

       新型木质窗包括实木窗、户外门（德式），德式铝包木门窗及意式木铝复合门窗。

       该类门窗或全部采用实木作为型材，或部{TodayHot}分采用实木作为框架、镶嵌，采用中空隔热玻璃，使木质门窗有特殊的隔热、隔音和装饰效果。

         由于这些木结构或多或少地经受阳光、紫外线、温差、雨水、凝结水等因素的影响，需要符合木本身特色的保护与涂装材料。

        我国从1990年中期引进欧洲技术生产新型木质门窗。今天，全国约有50个企业具有生产新型木质门窗。但在木材涂装保护方面，存在很多问题，或多或少地影响了最终客户的信心。根据德国和中国的经验，如果不很好地解决木材涂装的技术问题，规范适合的涂料和施工工艺，整个木质窗行业将会受到影响。

       例如，德国在1990年以前，实木窗的市场占有量在35%以上，在90年代上半期，滑落到30%左右。

        为调查原因，德国展开了系列的研究。在2001年，德国物理学家GuidoHoro总结了近10年的研究成果，发表了题为“涂料的质量决定了木窗质量”的论文，详细分析了涂料在木质门窗中的重要性。涂料的质量影响了最终客户的信心。

一、木质门窗木材涂料的技术要求

1、木材的特点

        化学上，木材主要由纤维素、木质素、糖分、淀粉、蛋白质、无机钾、磷盐类和其他微量成分组成。由于其化学成分的特点，容易遭受到化学作用（如暴露到空气中的氧化作用）、微生物、生物作用（如霉菌、白蚁、昆虫等），物理作用（如水汽、温差变化导致的体积变化）、紫外线损害、机械损坏（如雨、冰雹）等等，工业废气也会加速木纤维的分解。

       同时，和一般的无机材料不同的是，木材具有很强{HotTag}的吸湿性（hygroscopic），它可以从空气中吸水，产生膨胀。在吸水和放水干燥过程中产生肿胀/收缩却不均一，如径向变形为3.3－4%，玄向达7-12%，顺纹方向只有0.1-0.4%。

        按照德国工业标准分类，木质门窗的木材属于形体固定的木材，在使用过程中，不容许木材发生变形。这需要木材的涂装系统有很好的防止木材变形的能力。

        机械性能上，木材具有较高的抗压强度和很好的抗折强度，这也是为什么木材可以单独或和其他材料一起作为木质门窗的型材。

2、影响实木窗耐久性的因素

2.1实木窗耐久性的内因和外因

         实木门窗，特别是适合户外的实木门窗是最高档的门窗系列，代表人和自然融合一体的时代潮流。追踪研究成果说明（德国木窗协会的莱西特博士DrRichter，1998），影响实木木窗耐久性的外部因素是多方面的，紫外线、热辐射、温度变化、潮汽、湿度变化和环境有关的机械因素（如冰雹，风压力等等）是主要外部原因。此外，实木窗的风化程度和强度与木窗尚与下列内部因素有关：（1）使用的位置：室外的木窗受到上述外部因素的影响最大；（2）细部设计：通过设计提高木窗的抗老化的能力；（3）木材类型及质量：高质量的木材抗老化能力增强；（4）表面涂料：涂料是木窗的皮肤，符合建筑物理和化学原理的涂料可以不仅视觉上而且结构上保护木窗；德国ROSENHEIM的木窗研究所的研究发现，木窗使用出现的老化问题中，68%和表面涂料有关。

2.2木铝窗木材的耐久性

铝包木和木铝复合窗的木材不直接遭受雨水和阳光暴晒，相对而言耐久性会比较长。但是，该类窗户仍然会因为结露而变形、发霉，同时阳光和紫外线会导致变色，仍然需要不同与室内家具的保护材料。

3、木质窗木材专用涂料的技术要求

从1995年开始，德国IFT研究所、联邦德国涂料与保值技术委员会：“BFSFederalBoardforPaintsandtheProtectionofValues”和德国窗户与外立面制造工业协会VFF（VFF＝VerbandderFenster-undFassaden-hersteller，e.V）相继颁布规范，明确规定木质窗涂料的技术要求。

从1999年起，欧洲户外木材保护涂料工业标准EN927（LackeundAnstichstoffe：BeschichtungsstoffeundBeschichtungssystemefuerHolzimAussenbereich，Teil2：Leistungsanforderungen.March1999）试行，提出了作为木门窗专用涂料须达到的技术要求，必须要通过的检测和建议的检测项目及检测标准方法。

根据上述规范和欧洲30余年的经验。木质窗的木材涂料需达到如下基本要求：防腐、防虫、防水与透气、韧性、耐紫外线、耐老化和生态安全等。

3.1防腐防虫

木材含有一定的糖分、淀粉、蛋白质等，容易遭受到微生物、细菌的损害。由此，木材需要进行防腐、防霉变的处理。一般在底漆中添加防腐剂就可以达到目的，但是，其有效性、耐久性需经过专门机构的检测，有证书，如德国权威RAL证书，证明。

一般情况下，使用到木质窗的木材遭受昆虫和白蚁的可能性比较小，所以一般不需要对木材进行防虫防白蚁的处理。但是在中国南方如广东与福建地区，空气潮湿，平均相对空气湿度在70%左右，参照德国工业标准DIN68800规定，需要进行防虫、防白蚁的处理。

3.2防水与透气性

安装到墙体中的木材变形，一方面会导致集成材本身和型材的接头部位的开裂，另一方面会导致密封胶的脱落，影响窗户的密实性。此外，当木材含水率超过20%时，木材容易发生霉变。所以涂料必须有很好的防水功能。

根据欧洲标准DINEN927-5，涂装后的木材的72小时吸水量小于175克。

水包括外部雨水、外部与内部的凝结水（结露）。液态或气态的水均会导致木材体积的变化，在不可见的部位也需要有防水涂料，防止结露及潮汽进入集成材。

在保证涂料防水的同时，需要其有一定的透气性，否则，漆膜会起泡、脱落。需求木门窗涂料的透气性和密封性到达一平衡。最理想的是单向呼吸：木材外部的水不进入木材，而木材内部的水可以挥发掉。

有关透气性，目前尚没有统一的标准。一般认为（VFF，1999；URBAN，2000；），按照德国工业标准DIN52615测定的sd＝0.5-1.2m，即在23℃时，在相对湿度95%-50%（湿杯法）的条件下，24小时水汽透过量为17-40克，比较合适。这样既保证涂料有很好的密封性，又具有一定的透气性。

3.3韧性与硬度

木材为具韧性的有机材料，要求涂装与其表面的漆膜具有一定的弹性和韧性，这样涂料才会耐久，不容易脱落和分离。今天聚酯改性的醇酸树脂和核壳机构的PU-丙烯酸脂漆均有一定的强度和韧性。相反，木门窗漆不需要象木地板漆那样的硬度。高硬度的涂料会开裂、脱落。

3.4耐紫外线

木材含有的木质素，如同我们人类的皮肤一样，容易受到紫外线的损害。在紫外线作用下，木质素会变色，常见的是发灰，白色木材会发黄，木材由此而变脆，强度降低，涂料的附着力会由此而失去。

根据德VFF 1999技术规范，紫外线的透射率＜3%时，才适合作户外木质木窗的涂料，紫外线的透射率为3－10%，有条件地可作为木铝复合类窗的涂料，而紫外线的透射率＞10%时（如普通透明PU-家具漆等），因为不具有防止紫外线的作用，不适合作为木质窗涂料的专用漆。

今天，德国专业木门窗生产企业要求涂料生产厂家提供抗紫外线的测试数据，以保证其窗户的耐久性。

3.5耐老化

无论在人工老化实验还是天然实验（1年时间），需要涂料不开裂、不脱落不起泡，附着力好。

3.6生态安全

在使用过程中，需要涂料不对人体产生危害，特别是重金属（如铅等，需通过欧洲标准DINEN71-3或中国标准GB18581-2001检测）。

二、专用木门窗漆系统

根据上述要求，一完整的系统由底漆、中涂漆和面漆组成（表1）。

表1木质门窗涂料系统及漆膜厚度要求（参照德国规范整理）工艺施工的部位漆膜厚度浸渍防腐防虫所有表面－底涂所有表面 30微米中涂可见部位 60-80微米（透明漆）100微米（遮盖漆）面涂可见部位专业木门窗企业可以生产4大类30余种以上的产品，以满足不同的需要（表2）表2雷马士参照德国规范生产德专用木门窗漆类型木本色透明漆白色/彩色遮盖漆溶剂型水性溶剂型水性底漆 AidolGL-350 AidolGW-300 AidolGL-251 AidolGW-200/201找平漆（中漆）－ AidolZW-500－ AidolDW-400面漆 AidolLL-750 Aidol LW-700/LW-720 Aidol DW-650/LL-751 Aidol DW-600/601/6021、底漆溶剂型浸渍漆采用改性醇酸树脂为粘结剂，渗透到木材的微孔隙中，保留木材纹理。耐候，憎水，具很好透汽性-木材可呼吸。

水性底漆采用特种树脂的乳液为粘结剂，有一定的渗透性，增加面漆和底层的附着力。实验证明，采用专用溶剂型底漆处理的基材，其粗糙程度只增加25%，而采用普通水性底漆，增加116%。这是不经过特殊处理的水性涂料的漆膜不如溶剂型漆平整的原因之一。

2、面漆

溶剂型面漆由改性的特种醇酸树脂作为粘结剂，添加颜料和助剂等制成。当溶剂挥发后，固化成膜。

水性面漆由丙烯酸树脂乳液之间发生聚合，形成耐水耐候的漆膜。面漆一般添加特殊的颜料（如透明氧化物颜料），这些颜料一方面可以弥补基材的部分色差，起装饰效果，另一方面起紫外线屏蔽作用，保护木材不受紫外线的损害。

普通氧化物颜料尽管可以屏蔽紫外线，但透明度差，遮盖住木材的纹理，是不适合作为木窗木本色透明漆的颜料。

与底漆不同的是，面漆一般为厚膜型，高固含量，固化后形成明显的漆膜。

3、溶剂型面漆与水性面漆的施工工艺要求溶剂型面漆是通过溶剂的挥发而固化成膜，而且面漆喷涂到涂有底漆的木材上，溶剂聚集在漆膜的表层，使漆膜有很好的流平性。所以当溶剂型漆表干后，漆膜基本已经固化。当然，改性的溶剂型漆完全固化需约7天左右。由此，只要保持良好的通风，使溶剂充分挥发，溶剂型漆会固化很好。

水性面漆是在水分挥发后，乳液之间发生聚合而固化。该过程受湿度、温度影响非常明显。一方面，要求温度不能低于10-15℃，另一方面，要求刚喷涂的漆膜处于77-55%的理想的湿度环境中。如果满足不了水性漆的成膜温度湿度条件，面漆一方面视觉上浑浊，成为亚光，另一方面，树脂乳液之间不发生充分的交联反应，达不到理想性能。水性底漆起毛，直立的木纤维会成为将来的雨水的通道，降低涂料的防水功能。

三、结论和讨论

1、木质门窗木材涂料需要达到的基本要求由于木材特殊的物理机械性能、化学成分特点、木质门窗所处的建筑结构位置，要求木质门窗的木材涂料需满足防水、透气、防腐、防止变形、抗紫外线、耐老化、耐冲击等机械损伤、易于维护和翻等要求。

参照欧洲和我国木质门窗行业的经验，建议采用经过检测的专用木门窗涂料。

2、专用木门窗漆的产品系统

专用木门窗涂料系统由渗透型底漆和厚膜型面漆组成，按照配方和透明程度，分成水性、溶剂型、木本色透明漆（所谓清水）和遮盖彩色漆（所谓混水）4大系列。为单组分，开桶即可施工。此外系统产品尚包括接缝密封膏、接头防腐剂、维护清洁剂、上光剂、翻新手刷漆等系列产品。

在涂料选择方面，需根据木材的自身特点、涂料的成膜特点、生产车间的喷漆体积以用最终客户的要求决定。

3、不同类型涂料的性能及选择标准

水性涂料可降低大气中有机溶剂VOC的排放量，在欧洲、美洲等国家地区严格的法规下，成为一种建筑漆的主流产品类型。在木材水性漆方面，欧洲水性木质漆本身也已经成熟，成为门窗的主要涂料类型。

在性能方面，水性丙烯酸类漆具有一定的优点（Dr.Hein，2003），例如：（1）气味较弱，低VOC；（2）喷漆工艺得当，可以达到比较长的使用寿命；（3）有相对比较好的的透气性；（4）黄化比较弱，特别是白色和彩色漆表现明显；（5）在常温（15-25℃）下，干燥比较快；（6）老化后变脆的程度低。

但是，根据本人的调研，由于多种原因，我国大多数的木质门窗生产企业，不具备施工水性漆需要的温度与湿度条件，不能充分发挥水性漆的长处。例如，北方气候干燥，需要加湿设备，以达到水性漆需要的湿度条件。长江中下游地区冬季寒冷，无暖气，冬季施工，水性漆膜无法正常固化。

溶剂型木门窗漆由于对喷涂条件要求比较低，容易达到类似聚酯漆的亮丽、平滑的漆膜效果。此外，根据德国海茵博士（Dr.J.Hein）2003年的总结，尚有很多的优点：(1)可溶性好；(2)渗透性好，可渗透到木材的深部；(3)封闭型好，木材中的活动成分不容易溢出而破坏漆膜；(4)抗机械磨损比较好；(5)很好的耐水性和很好的耐化学腐蚀（如日常清洁剂）；(6)耐软化剂，抗再粘结强度高；(7)恶劣气候条件下（如过低和过高的湿度），仍然能够很好地固化成膜；(8)操作时间长；(9)流平性好，平整度和光泽度高；(10)和旧油漆的附着力好。

上述优点是欧洲今天户外木材漆仍然采用以溶剂型醇酸树脂类漆的原因。

在目前中国窗业企业的生产条件下，改性的醇酸树脂漆应该是“符合国情”的适合木质门窗木材表面涂装的材料，特别适合作为刚刚起步的中小企业。

聚酯、PU等系列的木材家具涂料，不适合木质门窗的木材涂装。主要原因是聚酯漆为脆性，延伸率低，漆膜处于玻璃态，适合刚性底材如钢铁或不受温差变化潮湿交替影响的室内木材（如地板、家具）的涂装。涂刷聚酯油漆的室外木窗，会在水汽、紫外线和热等因素的作用下，开裂、剥落。此外，一般聚酯漆不抗紫外线，透气性差，一旦开裂，不容易维修和翻新。

4、发展方向展望

“木材涂料的质量决定木窗的质量”，希望这能够成为木质木窗行业的共识。建议在规范木质窗业的同时，参照欧洲经验和规范，制订中国的木质门窗木材涂装的规范，以保证该行业健康、持续发展。欧洲木材涂料标准实施后，有效地制止了不合格材料进入木门窗行业，帮助最终客户对木质门窗的信心。

在材料选择方面，应根据木材自身的特点和类型、木质门窗的建筑结构特点、不同涂料的成膜特性及对湿度温度的要求以及企业所具有的生产条件决定系统和工艺。

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