简述现代木窗表面处理技术

一近几年通过对门窗行业的观察与参与，深切感受到了中窗行业的快速发展和飞跃。产能的急剧扩张，技术的不断提升，各种体现科技成果的原辅材料纷纷进入门窗市场，再加上也许是世界上*的巨大市场潜力，为门窗行业的进一步发展和产业升级奠定了坚实的基础。

　　然而，仍有一个因素可能会制约行业的健康发展。行业的参与者，尤其是终端用户，过多地关注生产门窗所需的各种原辅材料的选择，如型材、玻璃、胶条、五金、保护涂料等，而忽视了将门窗产品作为一个整体即门窗系统来对待，在实际操作过程中带来了诸多负面效果。

　　来自德国的VBH，作为德国乃至欧洲zui大的门窗系统集成商，多年来致力于门窗系统的开发，为市场提供全面的产品、服务与解决方案。

　　木材作为一种zui古老、zui经典、zui贴近自然的窗材料，伴随着科技创新的活力和返朴归真的时尚，重新进入了我们的生活空间，也逐渐成为引导门窗行业向纵深发展与突破的重要力量。

　　当然，现代意义上的实木门窗，与历*曾经出现过的传统木窗相比，从原材料的选择与深加工，到断面与窗型的设计，以及门窗制作工艺与设备，辅材和五金件的配套，直至对木材的各种保护，已经*脱胎换骨，成为*门窗的代名词。

　　在这篇文章里，我们首先讨论木窗表面处理技术这个课题。*，木材资源稀缺，再生周期比较长。我们之所以选择木材作为窗材料，是充分利用了其一系列*的性能与优势，如果通过恰当的表面处理，显著延长门窗的使用寿命，就可实现资源的有效利用，创建人与自然更为和谐的氛围。

　　二、为什么木材需要保护木材来源于大自然，本身具有生命，即使在经过多种加工手段、转变了多次形态后，仍然具有活性。具有活性的物质自然会参与生态循环，而导致其物理、化学以及机械力学性能的变化。木材保护的目标在于，通过恰当的处理，使木材在我们所期待的产品生命周期内，基本保持其形态与性能的稳定。

　　木窗在使用过程中，长期受到雨水侵蚀、日光紫外线照射、各种外力的接触和碰撞以及微生物的侵扰，需要通过恰当的处理和涂装，在木材表面形成一道连续的保护膜，使基材免遭上述因素的破坏。

　　由于制作木窗的材料，已经经过精心的选材和处理，如自然干燥、指接和层间压合，在很大程度上消除了由于各相异性、湿涨干缩所导致的材料变形。在门窗制作过程中，也经历了多道精加工和连接组合工序。这些工序形成的接缝或连接点，日后有可能成为致命的薄弱环节。有效的表面处理与涂装，将对这些部位形成特殊的保护。

　　对于木窗而言，表面处理与涂装还具有另一层含义，即赋予产品丰富的表面持久的颜色、光泽与质感，提高了门窗作为建筑室内外装饰元素的特殊价值。

　　三、木窗涂装材料与其它基材的涂装材料相类似，用于木材的涂料大体分为油性（溶剂型）和水性（水基）涂料。如今，水性涂料在漆膜弹性、光洁度、耐水性和附着力等方面，已经与传统的油性涂料不相上下，再加上水性漆在环境保护与劳动保护方面的双重优势，水性漆已成为木窗行业的主导技术趋势。

　　从涂料主要组分即成膜物质来看，以丙烯酸树脂为主材的水性涂料占据了木窗行业的主体地位。

　　四、从原材料到成品窗从处于自然生长状态的树木，到安装在建筑物上的成品窗，木材经历了十分复杂的工艺过程。在示意图中，我们以木材表面处理为主线简述了这一过程。

　　在集成材的生产、木型材的加工过程中，木材内部及表面也经历了一系列的保护和预处理，为进一步的表面处理和涂装打下了良好的基础。

　　下一步对木材表面进行浸渍与底涂，干燥后进一步打磨修补。

　　接下来进行一道或多道人工或自动涂装，此时需要对喷涂区域进行加湿处理，过度喷涂的漆料可以进行回收再利用，在经过自然或强制干燥工序后，在窗表面形成稳定坚固的的漆膜。

　　经过恰当表面处理的木窗，能够持久地保持木材优雅的外观和杰出的性能。

　　五、木材涂装前的加工处理在进入正式的涂装工序之前，需要对木材表面进行下列加工和预处理：

　　去皮：将木料在橡胶输送带上向前推进，通过固定的刀刃。在去皮过程中几乎不产生木纤维或毛刺，中间打磨因而非常容易。处理效率比较低，刀具使用寿命短，因而成本较高。

　　刨平：是一个旋转切削过程，刀具切入与离开之间会在木材表面产生刨痕。刀具的使用寿命取决于切削速度、切削类型（顺切或反切）、切削厚度以及卡具的直径。刨平效率很高，但由于不的张紧会导致明显的刨痕。明显的纤维取向和刨痕，加大了中间打磨的工作量。

　　液压刨平：是对上述刨平工艺的改进，卡具通过液压方式在轴上保持对中，明显提高加工精度，无规运动及刨痕几乎消除。所有的刀都参与切削，因为所有的刀具都被缩至相同的长度。当刀具变钝时，表面挤压效应明显，使用锋利的刀具才能降低中间打磨工作量。

　　打磨：需要使用锋利的砂纸（不低于120目）打掉木材表面的毛刺。有不同的机器可供选用，如粗磨和精磨。使用不合适的或钝的砂纸，或者压紧力过大，会导致打磨效果不好。采用精磨甚至于可以省却后续的中间打磨工序。

　　经过上述预处理后，在理想的状态下，木材表面应呈现下列形态：

　　六、浸渍和底涂浸渍与底涂实际上是两个过程，但在很多情况下没有被区分。

　　配方合理的浸渍料中含有分子量较低的聚合物树脂，能够深入渗透至木材毛孔中，形成“锚固”效应，显著提高表面附着力。浸渍料中含有的防腐剂成分，能够有效保护木材，防止色变，*封闭木材表面。这一工序对于防止白色涂层变黄以及消除某些树种较大的天然色差尤其重要。

　　此外，较低分子量的聚合物树脂能够将木材毛刺固定，打磨时直立的毛刺能够被*打掉，结果是表面变得更加光滑流畅。

　　而在普通配方的底漆中，单个的木材毛刺被大分子丙烯酸树脂包裹，在打磨过程中可能发生移动，之后毛刺无法被*打掉，而仅仅被压平。结果：需要越来越多的砂纸进行打磨，表面粗糙。

　　浸涂可以针对单根的木料，也可以针对已经组框的窗体。针对单个部件的浸涂，可以有效提高榫头和榫槽部位的防霉菌和防霉变性能，也是对横断木料的附加保护。

　　浸渍与底涂可以采用传统的浸涂方式，也可以采用改进的淋涂方式。淋涂类似于喷涂，只是在较低的压力下工作，而且喷嘴的直径较大。淋涂是一种连续的涂装，需要配置的漆料收集与回收系统。

　　浸渍与底涂层经过充分的自然或强制干燥后，进行适当的再打磨和修补，进入中间涂层和面涂工序。

　　七、中间涂层与面涂喷涂过程分为人工和自动涂装。

　　人工喷涂可以采用传统的杯枪，或者采用高压无气喷枪。与通常的空气雾化相反，在无气雾化过程中，物料仅仅通过物料本身的压力，而不借助空气实现雾化。通过一台电动、气动或汽油泵给物料加压，并将一定数量的物料在250 bar的压力下挤压通过喷头。在那里物料被分散呈喷射料流。

　　一种改进的高压无气喷涂，是借助空气辅助雾化。物料在柱塞泵或薄膜泵的作用下在较低的压力下 （30 - 120 bar） 挤压通过喷头，同时借助压缩空气 （0.5 - 2.5 bar） 的辅助作用完成雾化过程。围绕在喷头四周的空气入口，将喷射物料包裹住。这是一种新开发的喷涂技术，结合了传统的空气雾化喷涂技术和无空气喷涂技术的优点。在空气辅助无气喷涂工艺中，辅助空气在物料喷出之前沿喷嘴头部的锥面供给到喷射料流周围。这确保喷射料流的稳定，以及非常均匀的涂装。

　　越来越多的企业采用自动涂装。与粉末喷涂相类似，水性漆的涂装也可以采用静电方式，即通过喷嘴与工件表面之间的电位差，使喷射料流指向并吸附在工件表面。

　　zui为理想的喷涂是通过智能化机械手来进行操作，扫描装置能够准确地感知工件的位置、形状与面积，智能化机械手根据采集的信号有选择地、有目标地将漆料喷涂至工件表面。

　　一种比较经济的解决方案是所谓的动态喷涂 （Dynflow）。不管工件的具体尺寸与位置，只要有工件悬挂通过，移动式喷涂装置就自动在一定的区域内按预设的方式向工件喷射料流，过剩的物料即时收集回收。

　　八、喷涂区域加湿对于水性漆，要防止漆膜表面干燥过快，阻碍水分进一步向外迁移蒸发，必须对喷涂区域进行加湿处理，维持恒温恒湿的环境。

　　简单的加湿方法是定期向地面洒水。也有很多的设备，将水分散成极小的颗粒，产生水雾而不会在空气中冷凝成液滴。

　　九、漆膜的干燥漆膜的干燥工序往往成为木窗企业提高产能的瓶颈。从干燥原理上分为空气循环干燥、除湿干燥和照射干燥。

　　传统的自然干燥，将工件悬挂缓慢通过干燥区域，利用工件表面与空气中的湿度差实现水分子的迁移和蒸发，不饱和空气在流动中将潮气带走。干燥过程受气候条件影响很大，干燥效率较低，需要很大的干燥区域。

　　采用热空气干燥。悬挂的工件通过密闭的烘道，经过加热且相对湿度较低的热空气从另一端进入烘道，吸收工件表面的水分，随着空气中湿度的增加，温度也随之降低。空气重新被加热，相对湿度降低，再次循环进入烘道。漆膜干燥过程显著缩短。

　　除湿干燥又称为冷干燥，是在相对较低的工作温度区间内进行的加速干燥工艺。干燥过程也是在封闭的系统内进行的。空气在制冷过程中水分冷凝出来，湿度降低，经过加热（30 - 40 °C）后，相对湿度降低，进入干燥通道，吸收工件表面的水分，空气趋于饱和，温度降低，再次通过制冷过程除湿后，重新加热，如此循环。由于在较低温度区间内工作，漆膜得到很好的保护，涂料中的有效成分不会因高温而挥发或分解。

　　照射干燥是通过特定频率微波或红外线的照射，激发漆膜及基材表面水分子的震荡，分子之间发生摩擦，使温度升高，达到水分的迁移和蒸发。照射干燥能够将干燥时间缩短至10分钟以内。有时也辅助紫外线的照射，使干燥的漆膜在短时间内*固化。照射干燥显著提高了干燥效率，但设备投资成本相对较高。

　　十、漆料的回收由于在喷涂过程中不可避免地会喷出过量的漆料，如能有效地将过量漆料回收再利用，将显著降低木窗制作的综合成本。

　　在德国广泛采用冷却回收墙。表面为特氟隆不粘涂层，内置与压缩机相连的冷却管道，通过与空气湿度的联动控制，使回收墙表面始终处于恒定的露点温度。过量喷涂的漆雾因而能够冷凝成漆料得到有效回收。经测算，采用回收装置后，可以节省大约30-40%的漆料。