歐式木質窗木材涂裝技術要求及產品
由于木材特殊的物理機械性能、化學成分特點、木質門窗所處的建筑結構位置,要求木質門窗的木材涂料除裝飾設計需要外,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門窗行業的經驗,建議采用專用木門涂料。專用木門窗涂料系統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,系統產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品。在涂料選擇方面,需根據不同涂料的成膜特點、生產車間的噴漆條件以及最終客戶的要求決定。
新型木質窗包括實木窗、戶外門(德式),德式鋁包木門窗及意式木鋁復合門窗。
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,使木質門窗有特殊的隔熱、隔音和裝飾效果。
由于這些木結構或多或少地經受陽光、紫外線、溫差、雨水、凝結水等因素的影響,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生產新型木質門窗。今天,全國約有50個企業具有生產新型木質門窗。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。根據德國和中國的經驗,如果不很好地解決木材涂裝的技術問題,規范適合的涂料和施工工藝,整個木質窗行業將會受到影響。
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。
為調查原因,德國展開了系列的研究。在2001年,德國物理學家Guido Horo總結了近10年的研究成果,發表了題為“涂料的質量決定了木窗質量”的論文,詳細分析了涂料在木質門窗中的重要性。涂料的質量影響了最終客戶的信心。
一、木質門窗木材涂料的技術要求
1、木材的特點
化學上,木材主要由纖維素、木質素、糖分、淀粉、蛋白質、無機鉀、磷鹽類和其他微量成分組成。由于其化學成分的特點,容易遭受到化學作用(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、溫差變化導致的體積變化)、紫外線損害、機械損壞(如雨、冰雹)等等,工業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,產生膨脹。在吸水和放水干燥過程中產生腫脹/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%。
按照德國工業標準分類,木質門窗的木材屬于形體固定的木材,在使用過程中,不容許木材發生變形。這需要木材的涂裝系統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、濕度變化和環境有關的機械因素(如冰雹,風壓力等等)是主要外部原因。此外,實木窗的風化程度和強度與木窗尚與下列內部因素有關:
(1) 使用的位置:室外的木窗受到上述外部因素的影響**;
(2)細部設計:通過設計提高木窗的抗老化的能力;
(3)木材類型及質量:高質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原理的涂料可以不僅視覺上而且結構上保護木窗;
德國ROSENHEIM的木窗研究所的研究發現,木窗使用出現的老化問題中,68%和表面涂料有關。
2.2 木鋁窗木材的耐久性
鋁包木和木鋁復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露而變形、發霉,同時陽光和紫外線會導致變色,仍然需要不同與室內家具的保護材料。
3、木質窗木材專用涂料的技術要求
從1995年開始,德國IFT研究所、聯邦德國涂料與保值技術委員會:“BFS Federal Board for Paints and the Protection of Values”和德國窗戶與外立面制造工業協會VFF(VFF=Verband der Fenster-und Fassaden-hersteller,e.V)相繼頒布規范,明確規定木質窗涂料的技術要求。
從1999年起,歐洲戶外木材保護涂料工業標準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要求,必須要通過的檢測和建議的檢測項目及檢測標準方法。
根據上述規范和歐洲30余年的經驗。木質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、耐老化和生態安全等。
3.1 防腐防蟲
木材含有一定的糖分、淀粉、蛋白質等,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、耐久性需經過專門機構的檢測,有證書,如德國權威RAL證書,證明。
一般情況下,使用到木質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,空氣潮濕,平均相對空氣濕度在70%左右,參照德國工業標準DIN68800規定,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,一方面會導致集成材本身和型材的接頭部位的開裂,另一方面會導致密封膠的脫落,影響窗戶的密實性。此外,當木材含水率超過20%時,木材容易發生霉變。所以涂料必須有很好的防水功能。
根據歐洲標準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、外部與內部的凝結水(結露)。液態或氣態的水均會導致木材體積的變化,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,而木材內部的水可以揮發掉。
有關透氣性,目前尚沒有統一的標準。一般認為(VFF,1999;URBAN,2000;),按照德國工業標準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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