木材塗裝

木材塗裝（II）
黃金城 博士
國立嘉義大學林產科學系 教授
Ⅰ. 前言
塗裝之主要目的為(1)保護價值和耐久性，(2)藝術美觀，(3)增加產品附加價值。良好的塗裝是家具買賣的重要因素，倘若塗裝不佳，影響家具之品質及售價甚鉅。吾人皆知家具必須要有良好的設計，但外觀上，如顏色、光亮性、深度、木材價值……等則非優良塗裝無法表現其造型之特色，所以塗裝乃為現代家具工業重要的一環。
木材係由多種細胞組成的不均質天然有機物，常因樹種、樹齡、立地條件、伐採期間、部位、心邊材、組織構造形態、鋸切方式，而顯現不均勻的材色和紋理變化。木材亦是多孔性和吸濕性材料，大氣濕度改變，其體積就產生膨脹與收縮，膨脹時材面之纖毛豎起，而影響染色及塗裝材料之效果。其塗裝作業比金屬或塑膠及別種材料更複雜。
木質家具具有溫暖感，適度的柔軟性及特有之材質感，自古即為人們所喜愛，所以木製品被要求須充分顯現出木理、材色和柔和等自然美的材質感。因之為了獲得良好塗裝，必需徹底瞭解木材特徵，就材種、外觀特性，考慮不同的著色、填充、塗料、光澤、塗面狀態、銷售對象，實施有效之作業。
由上知，一件家具產品要獲得優良的塗裝，除了須對木材性質，木材塗料有深刻認識之外，尚須重視塗裝各種技術、生產線配置、工具及乾燥設備。尤其重要者，所有塗裝過程亦須詳加計畫，每一步驟確實品管及控制，不能偷工減料或減少應有步驟，始能達到良好塗裝之目的。
Ⅱ. 木材之構造與特性
一般木材分為針葉樹與闊葉樹兩種。前者又稱軟材(Soft wood)，材質較輕，加工容易，如松、檜、杉等屬之。後者又稱硬材(Hard wood)，材質堅硬而紋理優美，廣被用為家具材料，如櫸、櫻桃、泡桐、橡木、楠木……等。針闊葉樹材構造上最大差異，則為組織細胞之不同，針葉樹的組織大部分由管胞(假導管)構成，木肌細緻。闊葉樹以導管和木纖維為主體，占70～90％，另含少數的放射組織與薄膜細胞，依導管分佈狀態，分為散孔材、環孔材、輻射孔材、紋孔材，一般木肌較粗糙，木材表面的視覺狀態，則以木肌、木理、木紋表示之。
木肌：肉眼所看的感覺謂之，依導管或假導管的相對性大小判定，而以粗或密表示。
木理：係指木材構成要素的排列、方向、或細胞狀態與大小，機械切削面等木材組織的綜合表現，例如徑切面或弦切面。
木紋：出現在木材表面的不規則紋理稱之，具工藝價值。
Ⅲ. 木材塗裝所需適當的含水率
乾燥不完全的木材容易發生變形，在塗裝過程及塗裝後會產生不良之影響。木材含水率高，則塗膜乾燥延遲，附著性不佳，易龜裂等缺點。那麼適合塗裝之木材含水率大概多少呢？屋外用木製品則在年平均含水率範圍即可，屋內因受冷暖氣機之影響，必須酌予降低。本省一般將木材乾燥至8～10％，而外銷家具，需視當地環境及用途而異，表1 為依使用場所說明木製品的含水率及乾燥終了時的平均含水率標準。一般將木材乾燥至低於平衡含水率2～4％左右時再塗裝，則可減少塗裝缺點發生，惟靜電塗裝時，木材最低含水率應為7～8％以上，否則需加以調濕處理，理想之含水率是12～15％。

表1 木製品各使用場所之平衡含水率及乾燥時之含水率
使用場所及用途
平衡含水率
(％)
乾燥終了時之含水率(％)
調節處理終了之含水率(％)
美國西部家具
6～8
5
5～6
完全冷暖房室內家具
7～9
6
6～8
白天冷暖房室內家具
8～12
7
7～10
一般家具
9～14
8
8～12
倉庫內壁板
11～15
10
8～14
不淋雨之屋外家具
13～17
12
9～17
電器配電盤
9～12
7
7～9
機器箱
8～12
7
7～9
飛機、汽車用木板
9～12
8
7～10
船用門框
9～13
8
8～11
室內運動器具
9～13
9
8～12
室外運動器具
11～15
11
10～15

Ⅳ. 木材常用塗料
(Ⅰ)硝基纖維素噴漆(Nitrocellulose Lacguer，簡稱N. C Lacguer)：
1. 定義：它是將樹脂、可塑劑、溶劑或其他塗膜形成的副要素中加入硝基纖維素所成的塗料。
2. 特性：
(1) 乾燥迅速，溶劑揮發後及硬化成膜，7分鐘內指乾，60分鐘硬化。作業簡單，所以儘管其塗膜之物化性質不如下述三種塗料，但目前仍是本省木器業最常多用塗料。
(2) 比多液反應型之塗料，其膜厚及光澤度較差，可撓性差，密著性不完全。
(3) 濕氣大、溫度高之環境下噴塗，塗膜易起白化。
(Ⅱ)聚月尿酯塗料（Polyurethane Coatings ，簡稱PU）：
1. 定義：係利用含異氰酸鹽基（－N＝C＝O）與含多官能性羥基（－OH）的化合物，如醇解的乾性油，聚酯、聚醚、蓖麻油等反應而生成聚酯樹脂。分為單液型及二液型兩大類，依其硬化機構而有下述五種塗料：









2. 特性：
(1) 塗膜富柔軟性，對割痕抵抗性強。
(2) 塗膜硬度高，光澤度高，密著性佳。
(3) 耐藥品、耐水性、耐磨耗性、耐酒精性、電器絕緣性良好。
(4) 多濕環境下，噴塗作業，易生粗糙及起泡塗膜面。
(5) 聚異氰酸鹽若為芳香族者，塗膜受紫外線照射，易變黃。
(6) 乾燥時間緩慢。
(Ⅲ)不飽和聚酯樹脂塗料（Unsaturated Polyester，簡稱PE）：
1. 定義：係無水順丁烯二酸與二甘醇（Diethylene glycol）反應而成低分子量液狀不飽和醇酸樹脂，再以苯乙烯單體二價結合所成之塗料。為一種無溶劑塗料，目前歐美各國普遍流行使用之UV塗料即為此型。
2. 特性：
(1) 全量固化，塗膜厚，一次膜厚可達200～300μ。
(2) 硬度高，以Sward硬度指數表示，若玻璃硬度為100，則PE達85，N.C Lacguer只有35。
(3) 耐濕、耐藥品、耐摩擦性、耐污染性優良，光澤度高，耐衝擊性佳。
(4) 木材若含有多量樹脂等抽出成分，會阻礙硬化及降低附著性。
(5) 木材含水率高，收縮時易造成塗膜龜裂，不宜用為戶外塗裝。
(Ⅳ)胺基醇酸樹脂塗料（Amino-alkyd coatings，簡稱Amino）：
1. 定義：胺基樹脂與醇酸樹脂為主要原料，使用酸為觸媒的二液型塗料。
2. 特性：
(1) 膜厚約噴漆之2倍。
(2) 硬度高、光澤度高，具玻璃肌感。
(3) 耐油性佳、耐熱性高，難燃。
(4) 耐酸、耐溶劑優良、耐堿性差。
(5) 可撓性不良，稍乏耐水性。
(6) 塗裝作業，不能與鹼性物質接觸，否則塗膜不會乾燥，附著性不佳，易色變。
(7) 不能與其他塗料混合使用，否則塗膜會剝離，所以採用此種塗料塗裝時，底漆和面漆宜使用同一系統之塗料。
(8) 乾燥過程中易游離甲醛，造成環境污染。
茲就上述四種塗料之塗膜性能歸納於表2 。

表2 木材用透明塗料塗膜性能
試驗條件
NC
PU
PE
AA
乾燥
指觸硬化
20℃ 75％RH
7分
60分
20分
16小時
40分
3小時
15分
12小時
膜 厚
噴 塗 1 回
15μ
30～40μ
200～300μ
30～40μ
硬 度

1日後
12
17
33
14
sward
2日後
14
25
33
23

5日後
16
25
33
23
光 澤
60°光澤計
85
95
80～85
90
耐衝擊性
JIS(高)荷重300克
50㎝
50以上㎝
20㎝
10㎝
附 著 性
棋盤目
良
優
良
良
耐 熱 性
120℃2小時
略為變黃
略為變黃
良
良
耐 水 性
40℃24小時
略為軟化
良
良
略為軟化
耐汽油性
20℃8小時
略為軟化
良
良
略為軟化
不黏著性
40℃18小時400克
些微黏著
良
良
良
耐酒精性
20℃8小時
略為軟化
良
良
略為軟化
冷熱循環
-20℃＋50℃各1小時
15回無異狀
20回以上
無異狀
15回無異狀
15回無異狀
註：NC：硝基纖維素噴漆，PU：聚脲酯樹脂塗料，PE：不飽和聚酯樹脂塗料，
AA：酸硬化胺基醇酸樹脂塗料。
Ⅴ. 一般家具塗裝工程及作業要點
(Ⅰ)東方式家具塗裝工程：
家具塗裝基本工程為1. 材面整修(含漂白)，2. 著色，3. 填充，4. 下塗(一度底漆)，5. 砂磨，6. 中塗(二度底漆)，7. 砂磨，8. 上塗(面漆)，9. 研磨拋光。
實際應用上，端視產品用途及價值而酌予調整增減塗裝工程，茲將各工程簡述如下：
1. 材面整修：
塗裝效果良好與否，百分之八十與材面整修有關，良好的材面整修為塗裝成功之第一要件，材面如保持乾淨與平坦狀態，不但塗裝容易，節省塗料費用，並可得到高精確度及牢固密著的處理面。丹麥賴斯勒教授指出：「丹麥能成為世界第一流的家具輸出國家，乃材面整修甚為嚴格，其不容許有小瑕疵、變色、蟲孔、逆紋、裂痕、剝離、加工不良及其他缺點。」有關材面檢查及處理要領，列示於表3 。
表3 材面檢查及整修要領
目 標
材 面 缺 點
處 理 要 領
材面平滑
打傷、摩擦痕跡。
起毛。
刀刃而引起之傷痕。
膠磨。
膠磨或燒除。
溫濕布。
去污
油脂。
殘留膠紙、膠合劑。
溶劑擦拭。
熱水(或溶劑)，研磨及刀具切除。
去樹脂
樹脂等木材抽出成分。
1.塗上透明護漆。
2.樹脂過多，利用噴火快速燒除。
填補
蟲孔、接合部細縫。
1.鋸粉加膠合劑填補。
2.合成樹脂填充劑填補。
材色均一
不均勻之材色。
漂白或著色。

(1) 材面研磨：
木材加工完成，送入塗裝部門之前，材面因鉋光機迴轉輪所壓擠之波狀痕、刀刃缺口所造成之瑕疵、鈍刀鉋光痕、逆紋、起毛、有齒餒筒壓痕、導管壁之起毛等足以引起塗裝障礙之缺點，均須藉助研磨作業磨至平滑。研磨方法容後再詳述。
(2) 漂白
木材為獲得良好的塗裝面及鮮明色彩，及保有充分透明性，必須先將木材漂白成非常淺的底色（undertone）。漂白另外之目的為使濃淡不均之材色均勻化，並除去各種原因所產生的污染變色部分。
a. 漂白藥劑：
木材中含有基本變色團的苯環、蒽醌、側鏈的碳基、羧基、羰基及助色團的氫氧基、甲氧基而顯現不同的材色變化。木材漂白原理，係將此類著色物質或其他污染物質藉助氧化劑或還原劑使其還原或氧化成為淡色或淺色之效果。常用漂白劑及漂白助劑有：
氧化劑：過氧化氫、亞氯酸鈉、次氯酸鈉
還原劑：硼氫化合物、氨月尿、草酸
漂白助劑：氨水、碳酸氫銨、氫氧化鈉、碳酸鈉、醋酸、檸檬酸、安息香
酸、鄰苯二甲酸
b. 漂白方法：
木材漂白是將漂白劑配製成適當濃度的液體，使用毛刷、噴槍、浸漬（單板薄片用）等方法塗佈於材面，經過30～60分鐘，水洗再以60℃以下溫度乾燥，重複漂白至所希望材色為止。
(a)材面污染漂白：
a-1 鐵污染：
鐵離子與木材中的單寧反應，生成青黑色的單寧化合物。可先以4％草酸處理，再以7％第一磷酸鈉處理之。
a-2酸污染：
pH2以下的酸，使木材中的單寧受紫外線照射而呈淡赤色。使用2～10％過氧化氫溶液，配合氨水調整至pH7～8去除之。
a-3 鹼污染：
木材受pH11以上的鹼作用，生成黃～按褐色的污染。使用2～10％過氧化氫溶液調整pH7，處理之。
a-4藍變色：
松、Jelutong、Ramin、Apitong等木材易受菌類侵入而呈藍變色。使用次氯酸鈉，或pH12以下之漂白粉溶液去除之。
(b)材色之漂白：
b-1過氧化氫溶液漂白法：過氧化氫（35％）溶液，配合氨水（28％）溶液，使用前等量混合，予以塗佈，可使用時間30分鐘。若分別塗佈時先以氨水塗佈，或2％碳酸鈉溶液充分塗佈材面，再以紗布滲出於表面之抽出成分，然後以28％過氧化氫處理。
b-2亞氯酸鈉溶液漂白法：將5％亞氯酸鈉水溶液，與1％醋酸，使用前混合予以塗佈，或先塗佈醋酸，室溫下靜置5分鐘，在塗上亞氯酸鈉溶液。
c. 材面起毛之處理：
材面研磨一般使用乾磨，雖然可獲得平坦材面，但塗裝時會產生起毛而造成粗糙的塗膜面。為了防止起毛以獲得良好塗裝素材，一般採用水磨、汽油磨、肥皂水磨或膠磨等方法。而最有效方法係使用材面膠固塗料（Wash coatings），此類塗料為一種不揮發成分3～8％的低黏度塗料，需能充分滲透材面，並對材面有膠固作用。常用六材面膠固劑有油性假漆、虫膠、拉卡木材底漆、胺基醇酸樹脂、聚脲酯樹脂效果最佳。塗膜乾燥後以＃180～240砂紙輕磨。
2. 著色：
著色係賦予色彩給木材，其目的(1)在表現素材之材質感，強調固有色彩或均勻材色，(2)將低價位木材著色成高級材，提高產品價值。
木材著色因著色式樣及著色劑而異。著色式樣分為素材著色、木紋著色、塗膜著色等。素材著色係直接在木材上著色；木紋著色是在管孔之著色，使木理顯現；塗膜著色乃著色劑加入塗料中進行素材著色後的修補色之用。
著色劑分為染料、顏料、化學藥品三種，而以染料及顏料為主。一般著色劑必須具備如下條件：(1)透明性高，具木質感，(2)耐光性好，(3)作業性良好，(4)不會滲出而影響以後的塗裝工程，(5)透明性高。目前使用之木材著色劑種類及性質，列示於表4 。




表4 木材著色劑的種類、著色樣式及性質
分

類
著 色 劑 的 種 類
溶 劑
著 色 式 樣
性 質
色的種類
素材著色
木紋著色
塗膜著色
耐光性
透明性
浸透性
素材的膨潤性
染

料

著

色
染





料
酸

性

染

料
一般酸性染料
水〞
適
－
－
小~中
大
中~大
大
多
金屬錯塩染料
水〞
適
－
－
中~大
大
小~中
大
多
甲醇、乙醇
適
－
適
中~大
大
中
小
多
(2)二甘醇-乙醚＋醇類
乙二醇＋醇類
二甘醇＋醇類
適
－
適
中~大
大
中
小
多
直 接 染 料
水〞
適
－
－
小~中
大
中~大
大
多
油溶性染料
甲苯，二甲苯＋礦物精(mineral Spirit)
適
－
－
小
大
中
小
多
顏料著色
顏


料
微粒子顏料
有機
顏料
水
適
－
－
大
小~中
小
大
多
無機
顏料
礦物精＋稀釋劑
適
適
適
大
小~中
小
小
多
化



學



著



色
發色化學藥品
金屬
塩
重鉻酸鉀、
過錳酸鉀、
硫酸亞鐵、
氯化鐵等
水
適
－
－
中~大
大
－
大
少
鹼
碳酸鈉、
碳酸鉀等
水
適
－
－
－
大
－
大
少
氨氣
－
適
－
－
中
大
大
小
少
酸
硝酸等
水
適
－
－
－
大
－
－
少
火 燄
－
適
－
－
大
－
－
－
少
色
素及助劑
天然色素和化學藥品
(例1 )
紫檀抽出物(3)及木醋酸鐵、氫氧化鈉
(例2 )
阿仙抽出物(4)及硫酸亞鐵
水
適
－
－
中~大
大
中~大
大
少
化學藥品和化學藥品
(例1 )
塩酸苯胺和硫酸銅
重鉻酸鉀、塩酸
(例2 )
苯三酚和重鉻酸鉀
水
適
－
－
中~大
大
中~大
大
少

註：1.為防止染斑，水溶劑中可加少量(10~15﹪)的醇類。
2.不起毛著色劑(NGR stain)及加入此溶劑。
3.中南美產Haema thoxylon campechlanum心材抽出物，主成分為haematoxylin(C16H14O6)。
4.印度產Acacia catechu心材抽出物，主成分為單寧(tannin)。

3. 填充:
其目的乃是填平木材表面之管孔，並使塗料滲入木材內(滲透型塗料不應施行材面填充)，以獲得材面塗裝及著色能夠均勻。
一般填充劑必須具備如下條件:
● 滲透性或填充性良好。
● 透明性及附著性佳。
● 作業性或乾燥性良好。
● 與上層塗料層附關係良好。．
(1) 填充劑組成及種類：
填充劑係由顏料、結合劑、展色劑、著色劑、稀釋劑所組成。一般分為水性填充劑、油性填充劑、合成樹脂填充劑，水性者易引起素材膨脹或起毛，木理變成不顯明而影響塗面，甚少被使用；油性者不會使素材表面膨脹並能獲得有深度的塗面，但乾燥緩慢；合成樹脂者作業性良好，可獲堅固美麗木理的塗面。
(2) 填充方法:
填充劑可使用毛刷、噴槍、機械滾筒填充法。工廠則使用噴塗為主，係將8~10磅填充劑溶入4加侖稀釋劑，以噴槍作業，噴塗後立刻以毛刷在上端或前端補刷，使填充劑流入紋孔內，再以其有皮質墊子的填充機進一步填充、壓緊、乾淨布擦拭，並使用棉花棒清除凹陷及不易觸及之處，擦拭動作應與紋理垂直，但最後擦拭則順木理方向輕拭。
填充、壓緊、清除手續，應在填充劑濕潤狀態下進行，才能得到良好之填充。過份潮濕下壓緊，易導致填充劑乾燥後過份收縮現象，過乾下壓緊，則附著力不良。填充不良亦會產生灰孔(gray pore)及針孔現象，宜避免之。
4. 下塗：
目的在防止木材的樹脂成分，著色劑或填充劑之滲出與上層塗料被吸收
，並膠固木材纖毛，作成與中塗塗料良好的塗裝面。可使用各種木器塗料的
一度底漆(Wood sealer)。
5. 中塗：
作成上塗所必要的平滑表面及適當的膜厚。中塗塗料又稱二度底漆(Sanding
sealer)，塗料含有易砂磨的樹脂酸塩類，所以缺乏韌性，易產生塗膜龜裂及
附著性不良，因此必須充分砂磨，使表面變得光潔平滑。
6. 上塗：
為木材塗裝之最後工程，因此塗膜狀態，直接影響家具品質，所以非常重要，
其必須塗成美觀及性質良好之塗膜面。所用塗料包括硝基纖維素塗料、壓克力
拉卡透明塗料，酸硬化胺基透明塗料、不飽和聚酯樹脂塗料、聚脲酯樹脂透明
塗料，中國漆等。
7. 拋光打膳：
為了使塗裝表面更平滑，必須拋光打腊，增加產品外觀美。首先用直線砂光機，
使用井800~＃1000的耐水砂紙作整修研磨，然後再用＃0000的鋼絲絨拋光，
最後塗膜面塗上研磨膏或腊，以rpm 2000以上之高速羊毛輪拋光機，拋光至
所需亮度。
(Ⅱ)材面與塗膜研磨：
1. 研磨的目的：
研磨包括了使材面及塗膜得到平滑表面的研削，及磨出所需光澤的拋光等二種
意義；前者有屑粉產生，後者無。若將研削與拋光綜合敘述，則塗裝研磨的目
的有：
(1) 去除污染及傷痕：木材最後加工完成後，送入塗裝部門時需進行材面檢查，此時材面的缺點，如搬送時的手垢，殘留膠合劑、機械油、刀刃傷痕、鉋紋、導管壁之起毛，壓痕、切削之逆紋等等，均須加以去除。
(2) 提高塗料附著性：材面研磨平滑，塗料的附著性會增加；塗面研磨時，其塗料間的結合性亦會較強固。
(3) 使塗面平滑：得到平滑的表面是塗裝作業必備要件。
(4) 獲得所需的光澤：光澤是由塗膜獲得只要材面及下、中塗膜平滑，加上優良且正確的塗佈技術，大致上均可達此目的。
2. 研磨的原理：
研磨作用實際上可分為三項：(1)切削(刮削)、(2)研削(砂磨)、(3)研磨(拋光)。惟塗裝作業上，往往以 "研磨"一詞來代表之，其原理如表5 所示：

表5 研磨之原理
分類
切削
研削
研磨
作業種類名稱
刮刀作業(Scraping)
砂磨(Sanding)
鋼絲絨作業(Steel wooding)
拋光作業(Polishing)
定義或現象
刀刃或尖端對材面或塗膜面成銳角(θ)，以單一刀刃或尖端行切削作用。刀刃形狀及加壓程度依切削程度而決定。


刀刃或尖端對材面或塗膜面保持鈍角(θ)(有時為銳角，但大部分為鈍角)，以多數刀刃或尖端行研削作用，會有屑粉產生。



無刀刃或尖端，稍有屑粉產生。研磨膏(Compound)所含之研磨材料微粒子，研磨塗膜面，使其由粗度變成更細，其溶劑可以去油污，溶劑蒸發後，留下油脂磨出光澤，而砥粉則以其微粒子磨細塗膜，同時去除附著油脂、塵埃而磨出光澤。

3. 研磨材料：
早期的研磨材料，大都取自天然物，如朴樹葉、砥草(木賊)、砥石及木炭。而現在則廣泛利用砂紙砂布。研磨材料必須依其性能、特徵、用途及被研磨物的材質、形狀、研磨目的、研磨方式、研磨條件等加以適當的選用。以下是常用的研磨材料：
(1) 砂布、砂紙：
砂布(紙)的種類可細分為砂布、砂紙及耐水砂紙。係將砥粒利用動物膠或合成樹脂(環氧樹脂等)粘在洋紙(牛皮紙)，和紙(構樹皮紙)或棉布等基材上而成。
砥粒分為天然及人工合成二種。天然物如燧石(Flint)，柘榴石(Garnet)，金剛砂(Emery)；人工合成者如氧化鋁(Aluminum oxide)，碳化矽(Silicon carbide)，鋁氧化物(Zirconia alumina)等。砂布紙之切削研磨能力，大部份取決於砥粒的形狀、硬度及韌性。
燧石為一種蒼白顆粒，由次級石英壓碎而成，較其他砥粒軟，只適用於較軟木材研磨，較硬木材則易磨耗不耐用。柘榴石是一種紅色顆粒，比燧石硬，研磨容易，主要用於木工之乾磨，適用於手工及機械研磨。金剛砂是一種黑色顆粒，主要用於金屬研磨，木工方面則不採用。氧化鋁是一種褐色顆粒，碳化矽是一種灰黑色顆粒，兩者耐磨耗性大，使用時間長，適合大量生產作業時用。鋁鋯氧化物是由氧化鈦、氧化鋁及氧化鋯組合而成的超級合金砂，是一種藍色顆粒，其顆粒尖端磨損後可再生成新的銳鋒，適合大量的砂光處理砥粒種類及用途綜合如表6 所示：

表6 砥粒的種類及用途
類別
砥粒名
JIS記號
硬度
(以鑽石為10 )
用 途
天
然
材
燧 石
F
6.8~7.0
砂紙
木材用、塗膜用、手工研磨
柘榴石
C
7.5~8.5
砂紙、砂布
木材用、塗膜用、手工研磨、機械研磨
金剛砂
E
8.5~9.0
砂紙、砂布
金屬用、拋光研磨處理用
人
工
材
氧化鋁
AA( 1級)
A ( 2級)
9.4
耐水砂紙
砂紙、砂布
木材用、金屬用、手工研磨
機械研磨用
碳化矽
CC( 1級)
C ( 2級)
9.6
耐水砂紙
砂紙、砂布
木材用、塗膜用、手工研磨
機械研磨用

木工用時，以砂紙最多，在日本可分為洋紙(牛皮紙)及和紙(構樹皮紙)二類。和紙一般用於材面研磨及下塗研磨，而洋紙則是一般最常使用的研磨材料基材。砂布則可分為J基重型(斜紋布Jeans)，X基重型(棉麻布Drills)，Y基重型(重型棉麻布 Heavy Drills )，H基重型(Heavy Duty)及S 基重型(假緞布 Sateen)等。砂布(紙)一般可分為單張、捲狀及機械研磨用的循環帶狀等。其種類如表7 所示：

表7 砂布(紙)的種類
名稱
適用
基材
形狀
尺寸(mm)
砥粒(記號)
粒度(＃)
砂
布
金屬、
木材等
布
單張
捲狀



280 ×228
寬：20、40、50、
65、75、100、
200、300
長：36.5 m
氧化鋁(AA) (A)
碳化矽(CC) (C)
金剛砂(E)
榴石(G)

各
種
規
格
砂
紙
金屬、
木材等
洋紙




和紙

單張


捲狀

單張

280 ×228
280 ×190
290 ×200
寬：指定寬
長：45.7 m
280 ×190
270 ×190
氧化鋁(AA) (A)
碳化矽(CC) (C)
金剛砂(E)
柘榴石(G)
燧石(F)


各
種
規
格
耐
水
砂
紙
塗裝面等
之研磨用
AW
CW
DW

單張
單張
捲狀

280 ×228
280 ×228
寬：指定寬
長：指定長
氧化鋁(AA) (A)
碳化矽(CC)(C)


各
種
規
格
註：砂布之基材可分為J、X、Y、H、S等基重型多種。
洋紙為牛皮紙類基重65 g/m2以上，和紙為構樹皮紙類基重3.3 g/m2以上。
耐水砂紙之基材AW基重 65 ~ 85 g/m2，CW： 90 ~ 120 g/m2，DW: 135 ~ 200 g/m2，
EW：220 ~ 250 g/m2。

砥粒依其表面分佈，可分為疏砂(Open coated)(砥粒佔基材面積50-70%)及密砂(Closed coated)( 砥粒100﹪覆蓋基材)等二種。疏砂易將研磨所產生的屑粉排除，適用於木材的手工研磨，密砂則適用於塗膜的機械研磨。砂布紙的粒度及選用號數如表8 所示。
耐水砂紙用於塗膜水磨或汽油磨(Gasoline Sanding)，效率高且可得細緻平滑的塗面。高級品的塗裝，乾磨無法除去的缺點，仍要使用水磨。

表8 砂布紙之粒度(號數)及選用
(2) 鋼絲絨：
鋼絲絨又稱鋼毛，可用於消光及研磨，為研磨用之特殊材料，是以高錳鋼(high magan)及其他特殊鋼材等，以切削機切削斷面呈三角型的金屬細纖維，其種類甚多如表9 所示：

表9 鋼絲絨的種類及用途
號數
名稱
用途
木工
塗裝
＃0000

＃000
＃00

＃0
＃1

＃2

＃3
＃4
＃5
＃6
The Finest

Extra Fine
Very Fine

Fine
Medium

Medium Coarse

Coarse
Fine Steel Shavings
Medium Steel Shavings
Coarse Steel Shavings





木製品的磨光
顯出木理

材面磨光、顯出木理、清掃材面粗放研磨
塗膜之最後研磨，微細消光研磨。
平滑，消光研磨。
平滑，消光研磨，中塗研磨。
中塗研磨。
下塗研磨，金屬塗裝前處理。
下地研磨，剝離塗膜。

剝離塗膜。

市售鋼絲絨通常是平行成束，約7~8 m長的捲狀物，使用時再切取適當長，如圖1 。
若以手提研磨機或帶狀研磨時，則可交錯編織，且在背面貼基布而成帶狀，如圖2 ，鋼絲絨研磨係每根鋼絲絨三角型斷面之頂點，集成尖刃面而行研磨，故每根最好能平行整齊，將捲握鋼絲絨方向與木材纖維方向成直角，向纖維平行方向輕磨。


圖1 鋼絲絨 圖2 鋼絲絨帶

(3) 刮刀
此係一種，長150mm ，寬50~60mm ，厚0.4~1mm 的長方形特殊鋼板，用於材面整修及塗膜面的刮削用。平板鋼板用砥石及三角形銼刀，將平板邊緣磨成適當的刀刃，再利用此刀刃刮削，其原理如表5 之切削圖。
木工用刮刀應比塗裝用刮刀刀刃寬些，而塗裝用刮刀刀刃，須比木工用者銳利且須為直線，全長刃尖端亦須均勻否則易刮傷塗膜，此外曲面刮刀亦需用適當的銼刀與砥石磨出彎曲部份的曲率半徑。
欲利用刮刀行刮削作業之塗裝，塗膜需要噴塗較厚，且刮削後按最終目標予以砂紙乾磨，或水磨或鋼絲絨研磨等，則可得高效率的研磨作業。
4. 拋光材料：
生漆與卡秀漆之拋光修飾作業最常用的是鹿角粉，此係由鹿角燒成粉，成分為碳酸鈣，為一種堅硬極小粒子，研磨效果佳，可得光亮塗膜。使用時與植物油配合成油砥粉，在塗膜上先塗植物油，再灑少量鹿角粉，用構樹皮紙或手掌輕磨，可得極富光澤之產品，通常用於高級漆器上。
塗裝家具之拋光可塗佈蠟加以研磨，有磨光及消光兩種，磨光係以蠟中之溶劑去污，殘留的蠟顯出光澤。消光蠟則在蠟內混合微粒的磨料進行研磨，使塗面產生極微細的凹凸不平而達到消光的目的。
目前拋光作業使用最多的是研磨膏，可是平滑而富光澤的塗面，其主要成分是10﹪輕石粉(Pumice stone)，硅藻土等加入溶劑如萜品油(Terpene oil)45﹪及蜜蠟45﹪等調煉而成，可分為極粗目、粗目、中目、細目、極細目等多種。
5. 研磨設備：
木工製品的研磨，雖然手工砂磨作業佔大多數，但為了省力化及提高效率，機械化研磨乃未來之趨勢。表10 為砂磨機械一覽表，以供參考。
















表10 研磨設備之種類
種 類
機 構
機 種 名 稱
摘 要
研


削


機


械
定


置


型
直線型
帶狀研磨機
縱型帶狀研磨機
橫型帶狀研磨機
寬帶式帶狀研磨機
可變式帶狀研磨機
側面式(Profile)帶狀研磨機
Coping 帶狀研磨機
Brush back turning 帶狀研磨機
圓棒研磨機
一般的平面研磨
加壓型
邊緣研磨機，曲面可
幅寬，研削精度及效率大
縱，橫，斜可變式
複雜曲面之研削
二次曲面之研削
複雜圓棒之研削
圓棒研削
圓筒型
軸式(Spindle)研磨機
鼓狀研磨機
二次曲面研削
平面研削
回轉式
刷式研磨機
砥石研磨機
圓盤式研磨機
曲面
聚乙烯砥石複雜曲面
手
提
型
直線方式
前後運動方式
圓軌道運動方式
橢圓軌道運動方式
回轉式
帶狀研磨機
電動拋光機
氣動拋光機


拋光機械
定
置
型
帶狀式
羽毛回轉式
帶狀拋光機
羽毛布拋光機
磨出光澤
磨出光澤
手提型
前後運動方式
圓軌道運動方式
橢圓軌道運動方式
回轉式
電動拋光機
氣動拋光機
可繞式拋光機




6. 研磨目標與注意要點：
(1) 材面研磨的目標：
a. 透明塗裝需顯出材面，將木材的材質感充分發揮，故需以除去材面的一切缺點為目標。
b. 不透明塗裝不必顯露材面，訴求的是表面及色澤效果，其目標應較透明塗裝為寬。
c. 髹油(Oil Finish)油修飾，髹蠟(Wax Finish蠟修飾)之塗裝，材面研磨，即為最後研磨，故以磨成最高精度之平滑度為目標。
d. 特殊塗裝如裂紋(Cracking Finish)或多色塗裝(Zola Coat Finish)之塗面較粗，故在不影饗塗膜範圍之內，可定較寬鬆的目標。
(2) 塗膜研磨的目標：
a. 以去除塗膜凹凸不平，磨成平滑面為目標。
b. 磨成下次塗裝之平坦基面或適合基面。
c. 隨每次塗裝研磨作業進行，需由粗糙面變成愈平滑細緻的塗面。
d. 塗面上磨成微小瑕疵凹凸不平，而達成消光塗裝的目標。
研磨可分為手工及機械研磨兩種，不論手工研磨或機械研磨，在材面整修
上，研磨方向均必須與木材纖維方向平行；否則研磨後的砂痕在塗裝後會很清
楚的顯露出來，影響塗裝後之美觀，此點在材面研磨時應特別注意。
手工研磨時為提高效率，於平面研磨時，可用一片軟木或硬質橡膠或毛氈
作為墊板，再依材面或塗膜狀態選擇合適的墊板，如圖3 。例如要除去材面凸
起部分可以選用硬質墊板，其後再用軟質墊板加以整修；下、中、上塗則使用
軟質墊板予以輕磨，由於軟質墊板能吸收局部不均一的壓力，產生全面均等的
加壓，並順塗面的狀態，可得均勻研磨效果。

圖3 材面狀態與墊板選用之關係

研磨作業叉可分為下研磨與上研磨二個階段來實施，最有效果。例如用寬
帶研磨機來研磨材面時，下研磨用＃80~100砂帶(約佔全部研磨工程的80﹪)，之後再以＃150~180的砂帶進行上研磨，如此可以將下研磨的砂痕整修而得平滑材面，如果一開始就以很細的砂帶研磨，則較不易得到所需平坦度的表面且費時費工；若以手工研磨，下研磨用＃120，上研磨再用＃180，而化粧單板最初以＃180來研磨則可得到優良的效果。
塗膜研磨作業時，以平行木材織維方向研磨後，再依垂直方向交互研磨，
裹住墊木的砂紙不可鬆脫滑動，但是中央部份有感覺研磨過多，而兩周邊及前後相對地感覺研磨不足時，譬如最後要以＃320的砂紙研磨，則先以比＃320細的砂紙橫向研磨，其次再以＃240砂紙縱向研磨，最後再以＃320砂紙橫向研磨，則可將砂痕消除且效率優良。又塗膜研磨時，加壓要適當，不可將角或面的下地補土或材面露出，若研磨面狹小時，所使用的墊板必須此研磨面更狹小，如此研磨較為安全。另外，砂紙砥粒空隙完全為屑粉所堵塞，砂面平滑而無研削能力時，必須及早更換砂紙，否則僅在研磨面滑過，只能將突起的纖毛壓入導管，研磨效率顯著降低，徒然浪費時間而已。
7. 如何降低研磨成本：
如果判斷塗裝研磨的成本是否過高呢? 當然若和其他材料相比，研磨成本看起來不會很顯著，有一個快速核對的方法，就是看研磨的費用是否佔全年銷售額的1％為標準，低於此值，則合於製造成本範圍，若高於此值時，則要仔細的去分析檢討研磨材料購置及使用情形了。此外，尚必須考慮到膠合砥粒與基材的膠合劑種類、基材、砥粒種類等因素。
要降低成本，先要根據上述的分析來實施，使用前先核對砂布紙的基材，例如一台橫型帶狀研磨機是用布基材的砂帶，則試試看用紙基材的砂帶是否能同樣的運作，拋光機的情形也是一樣，經驗就是最好的導師，且小量試驗不會造成其他的損失，反而有利。
其次，核對一下膠合劑的種類，天然膠雖較價廉，但動物膠是一種熱可塑性的物質，遇熱會軟化，當研磨時會因磨擦所產生的高熱而使其失去剛性，且木屑容易堵塞在砥粒的空隙間，而使砂布紙失去效用，這些都是事先需先有的認知。
最後檢查砥粒的種類，目前柘榴石經高溫處理後，其韌性增加且沒有其他雜質，比其他人工合成的砥粒來的經濟，且研磨效率亦佳。圖4 顯示，柘榴石比氧化鋁更具耐久性。


圖4 柘榴石與氧化鋁耐久性之比較
註1：1.兩種砥粒均製成＃100號砂布帶
2.被研磨材為楓木(hard maple)



此外，要降低木器工廠研磨成本的另一個重要的事項，就是砂布紙的貯存問題，理想的貯存環境為相對濕度RH35~55％，溫度21℃左右，在此環境下可保持基材和砥粒間強的結合力，且基材不會變脆。濕度過高或太低均會影響砂布(紙)的品質，例如在RH18％貯存數小時，砂布紙的使用效率會降低80~90％，所以切忌將砂布紙貯存在窗戶下、牆腳、熱源近及潮濕的地板上，最好每個工廠均有專用的貯存櫃、櫥櫃內可設一燈泡，加濕設備，溫度計及濕度計，隨時控制溫度及濕度以確保砂布紙的品質。
(Ⅲ)木質家具常用塗料的塗裝實例：
木材塗裝工程之實施步驟，可視塗料種類，塗膜要求條件，產品價格…‥等因素，酌予增減。現列舉幾種塗料之塗裝方法，說明於表11~14 。



表11 透明蠟卡塗裝
NO.
工程
使用材料
作業
塗佈量(kg/m2)
放置時間
1
材面整修
砂紙 ＃150~180
除去污染、溢出膠合劑，
磨平滑素材面


2
著色
水性著色劑、
油性著色劑、
不起毛染料
刷塗或噴塗

水性著色劑、不起毛
料2小時以上，油性
染著色劑5小時以上
3
下塗
木材底漆
噴塗或刷塗
0.10
2小時以上
4
砂光
砂紙 ＃240
輕輕乾磨


5
填充
油性填充劑
刷塗、半乾式擦拭、
然後拭清

24小時以上
6
固著填充
木材底漆
噴塗或刷塗
0.10
2小時以上
7
砂光
砂紙 ＃240
乾磨


8
中塗
砂光底漆
噴塗
0.15
每次2小時以上
9
砂光
砂紙 ＃240~280
乾磨


10
上塗
透明蠟卡
噴塗
0.12~0.15
第1次2小時以上，
第2次24小時以上
11
砂光
耐水砂紙
＃400~600
濕磨


12
拋光
混合磨料、蠟
紗布塗混合磨料予以磨
光，然後以液體蠟拋光


註：在刷塗、綿球包磨光時在工程NO.12實施。


表12 蠟卡瓷漆塗裝工程(真漆瓷漆)
NO.
工程
使用材料
作業
塗佈量(kg/m2)
放置時間
1
材面整修
砂紙 ＃150~180
除去材面污染
研磨材面平滑


2
下塗
木材底漆
刷塗或噴塗
0.01
1小時以上
3
砂光
砂紙 ＃240
輕輕乾磨


4
中塗
蠟卡面漆
噴塗
0.12
1小時以上
5
填充
(油灰)
蠟卡油灰或
油性油灰
以抹板填油灰於凹下
部分

5小時以上
6
砂光
耐水砂紙 ＃280
濕磨填油灰部分


7
中塗
蠟卡面漆
噴塗
0.12
2小時以上
8
砂光
耐水砂紙 ＃320
濕磨、研磨全面平滑


9
上塗
蠟卡瓷漆
噴塗
0.12
第1次1小時以上，
第2次2小時以上
10
砂光
耐水砂紙 ＃400
濕磨


11
面漆塗
瓷漆
透明漆
等量混合噴塗


註：鏡面塗裝時，紗布塗佈混合磨料予以磨光，再以蠟予以拋光。
表13 聚月尿酯樹脂塗料塗裝
NO.
工程
使用材料
作業
塗佈量(kg/m2)
放置時間(常溫)
1
材面整修
砂紙 ＃150~220
除去污染、磨平滑材面


2
著色
水性著色劑、
不起毛染料
刷塗或噴塗

2小時以上
3
下塗
聚月尿酯木材底漆
刷塗或噴塗
0.10
18小時以上
4
砂光
砂紙 ＃220~240
輕輕乾磨


5
填充
聚月尿酯樹脂填充劑
刷塗、半乾後予以擦磨，
然後拭清

8小時以上
6
砂光
砂紙 ＃240
輕輕乾磨


7
中塗
聚月尿酯樹脂砂光底漆
噴塗
0.12
18小時以上
8
砂光
砂紙 ＃320



9
上塗
聚月尿酯樹脂透明漆
噴塗
0.10
第1次2小時以上，第2次2小時以上
註：拋光時，上塗後以耐水砂紙 ＃400~600予以砂光，紗布塗佈混合磨料(中目~細目)予以磨光，然後以蠟拋光。


表14 不飽和聚酯樹脂塗料塗裝工程
NO.
工程
使用材料
作業
塗佈量(kg/m2)
放置時間(常溫)
1
材面整修
砂紙 ＃150~180
除去污染、
研磨材面平滑


2
著色
水性著色劑、
不起毛著水劑
刷塗或噴塗

2小時以上
3
下塗
聚月尿酯木材底漆
(一度底漆)
刷塗或噴塗
0.08
4小時以上
4
研磨
砂紙 ＃240
輕輕乾磨


5
上塗
不飽和聚酯樹脂透明
塗料，觸媒(1﹪)，
促進劑(0.5﹪)
刷塗或噴塗
0.25
16小時以上
6
砂磨
耐水砂紙 ＃400~600
濕磨


7
拋光
混合磨料、腊
磨光機或羊毛
輪拋光機拋光




(Ⅳ)美式家具塗裝工程
我國外銷家具70％以輸往美國，其塗裝方式，與早期我國東洋式的塗裝方法略有差異。喬治歌魯茲(George Grortz)說：它是以塗裝的技術可使一套新家具一夜之間成為高價的古典家具。意謂美式塗裝之新家具，外觀看起來不但要陳舊，且兼具高雅脫俗的古董氣息。其特點為使用軸彩(Glaze)陳化材面，劃明暗(Hi-lite)，噴黑點，繪牛尾紋，做襯影等附加工程，而使整個被塗物顯現天然木紋，清晰的色澤及明暗深淺的立體感。
傳統的美式塗裝其流程如下：1.素材整修、2.封邊底漆、3.砂磨、4.基漆(Base coat) 、5.砂光、6.封邊底漆、7.材色調整、8.整體著色、9.底色漆(Toner) 、10.材面膠固漆(Wash coat) 、11.砂光、12.釉彩、13. Hi-Lite、14.敲打、15.二度底漆、16.砂磨、17.釉彩、18.Hi-Lite、19.面漆、20.砂磨、21.做襯影、22.噴黑點、23.繪牛尾紋、24.面漆、25.拋光打腊、26.鋼絲絨拋光、27.羊毛輪高速拋光。圖5 為美式古典塗裝之作業流程佈置圖。

圖5 美式古典家具塗裝流程圖


以上是較嚴謹複雜之步驟，可因實際狀況而減少某些步驟。茲就其步驟中異於東洋式者分別略述說明如下：
1. 釉彩(glaze)：
它主要由體質顏料，展色劑等所組成之擦拭性著色劑，茲舉Madison配方為例說明之。
煮亞麻仁油
3
加侖
礦油精
1
加侖
石臘油或石臘
1
磅
樹脂酸鋅
2
盎斯
五氯酚(5％soln.)

加侖

(外部塗裝用)
＊油性燒黃土
1
品脫
＊油性生棕土
1
品脫
＊註：視所希望釉彩顏色而選用適當之顏料。
釉彩能擦出木材紋理，增加顏色深度，但在雕刻或邊緣處會留下許多污點；因此材面整修不良之產品，反而加深缺點的顯現。
釉彩作業程序如下：
(1) 將被塗物噴塗均勻。
(2) 用抹布擦拭稍為乾燥。
(3) 用毛刷均勻殘留的釉彩，桌邊使用毛刷或粗紗的抹布拉出假木紋。
(4) 以＃0000的鋼絲絨劃明暗(Hi-Lite)條紋，順著木紋方向劃，再以毛刷均勻之。
(5) 靜置乾燥5~10分鐘後，檢查合格隨即噴底塗料。
2. 牛尾紋(Cow-tail)：
使家具看起來具古典之美，以毛筆或細塑膠繩沾黑色著色劑在塗膜面繪出細緻的牛尾紋。
3. 噴黑點(Spatter)：
在底漆或第一道面漆之後完成。此為國外俗稱之 〝Fly Speck〞。，通常有黑色、咖啡色，不透明到透明之著色劑。噴黑點之要領是均勻的噴而非局部不規則的噴點，使整個被塗物有分佈均勻的大小黑點。
(Ⅴ)家具塗裝作業要領：
塗裝作業主要項目為1.塗佈，2.乾燥，3.研磨，4.擦拭(含拋光)。依其所用材料，製品形狀，生產量，所用塗料或塗面狀態，而略有變化。茲分述如下：
1. 塗佈：
塗佈可藉由刷塗、壓縮空氣噴塗，無氣噴塗，滾輪塗裝，靜電塗裝，幕流式塗裝等方式達成。塗佈中作業者對於塗料性質、粘度、稀釋劑種類，空氣壓力、被塗物距離、塗佈量，必裘要有正確瞭解。目前最簡易且使用最廣者為壓縮空氣噴塗法，但對環境污染甚為嚴重。為符合環保要求，降低成本，提高生產力，往後塗裝必復走向自動化，省力化之方向。
2. 乾燥：
乾燥方法分為常溫乾燥、強制乾燥(包括熱風、紅外線、紫外線、電子線．…‥)。在強制乾燥之場合，必須要有充分的放置時間，否則塗膜易發生缺陷。
3. 研磨：
研磨為塗裝作業重要之步驟，一般手砂磨與機械砂磨併用，手砂磨宜慎選研磨墊，注意木紋方向，才可獲得平滑的表面。
4. 擦拭(含拋光)：
著色劑、填充劑及釉彩的擦拭作業，應注意均勻性。拋光應按粗到細進行，才可獲得平滑光亮之塗面。
VI. 結論
木質傢俱自古至今一直被人們所喜愛，究其原因乃是木材具有特殊的材質感與紋理之美，非其它材料可比擬。木材塗裝的生命就在於表現原有優雅的美感，若塗裝不良則產品往往被譏為 。〝似塑膠〞。，直接降低品質與售價。木材因種類繁多，材質變異性大，欲得良好之塗裝甚感困難，但若充分瞭解木材性質，並對塗料、塗裝工程、研磨技術、塗裝設備、塗裝方法等技術，詳細認識，必可運用自如，生產高雅美觀的木質家具。
塗裝是一項污染性高，勞力密集的工作，為因應日益高漲的環保抗爭及國外對塗膜釋出有毒物質之限制與競爭，今後必須趨向無污染，省力化、自動化的塗裝工程，提高塗裝品質與附加價值，以增強外銷家具的競爭能力。
VII. 參考資料
1. 丁昭義 1984 林產學 (上冊) P.563~639 台灣商務書局。
2. 葉昆明 1986 木器家具之美式塗裝系統 P.54~60 塗料與塗裝技術第一期 P.54~60。
3. 陳貞文 1985 塗料樹脂 復文書局。
4. 鄒茂雄 1985 木材塗裝 淑馨出版社。
5. 盧崑宗 1987 木製家具之塗裝 塗料與塗裝技術 第二期 P.68~78。
6. 盧崑宗 1987 木材塗裝之材面與塗膜研磨 塗料與塗裝技術 第四期 P.66~77。
7. 賴耿陽譯 山岸壽治者 1980 塗裝機器設備 復漢出版社。
8. 西條博之 1987 木製家具之塗裝與研磨 日本木器家具專家塗裝及砂光技術研討會講義 中國生產力中心中區服務處。
9. 佐藤昭 赤坂省造 牧文男 藪浩 1987 省化．FA塗裝設備將來展望，塗裝塗料NO.424 P.37~50。
10. 足立匡廣 1986 木製品塗料 塗裝進步今後展望，塗裝塗料 NO.403 P.49~67。
11. 高橋正男 1983 漂白(摘自：木材利用化學) 共立出版株式會社 P.228~239。
12. 基太村洋子 1983 木材染色、著色(摘自：木材利用化學) 共立出版株式會社 P.240~225。
13. 戶顯司 1987 木工家具塗裝今日的情況問題點 塗裝技術 1987年4月號 P.67~70。
14. W. E. Martin etc 1977, Furniture production, furniture finishing textbook, Furniture Production Magazine.