陈勇，吴指军，孙超明
浙江厦光涂料有限公司
摘要：阐述了一种新型仿石灰石涂料的发展背景及目前存在的问题,介绍了该产品的乳液种类与用量的选择,颜填料及核心助剂的选择原则与注意事项.探讨了高品质仿石灰石涂料的关键性能指标、施工工艺以及发展方向.
关键词：仿石灰石涂料 乳液 颜料 填料 性能指标 发展方向
0 引言
随着我国经济的高速发展，人民物质生活水平不断提高，城市面貌日益改善，人们对建筑墙体的装饰要求也越来越高。天然石材以其绚丽自然的特质和良好的防护性能而备受推崇。但天然石材施工工艺复杂，造价高，另外天然石材受产地和环境等因素影响，使用和发展均有一定的局限性。于是仿石类涂料，包括真石漆、岩片真石漆、多彩涂料等产品应运而生。
近几年国内部分地产公司大力推出法式风格与现代简约风格的建筑，这使得米黄类欧式品类石材得到大量的应用，这类石材主要有德国米黄、法国米黄、葡萄牙米黄等，因为这些石材均产自欧洲，所以对这类石料我国只能依靠进口，成本与造价要比国产石材高很多，另外，石材在施工难度、安全性等方面也存在很大的局限性，与其他所有石材一样，用仿石涂料替代此类石材在国内外墙装饰中也是大势所趋。于是一种仿这类石材的新型仿石涂料就诞生了，这类仿石涂料在国内市场上习惯性统称为仿石灰石涂料或仿莱姆石涂料。仿石灰石涂料的装饰效果见图1。
1 仿石灰石涂料的现状与发展
仿石灰石涂料在2014 年左右在国内少数地产公司的项目中开始萌芽，到目前为止越来越多的工程项目中已经开始应用此类涂料，随着应用的广泛，其装饰效果越来越丰富，通过不同的施工方法能打造出不同的纹理效果。
尽管该产品的应用范围在不断扩大，但是相应的问题也逐渐暴露出来，目前存在的主要问题有：
1.1 一味注重纹理的研究而忽视产品性能的研究
仿石灰石涂料是一款厚浆型高装饰性外墙仿石涂料，通过批涂施工的方式使漆膜达到一定的厚度，然后用专用喷枪与工具施涂饰面的修色涂料（起到实现表面纹理的作用），再通过打磨的方式达到逼真的仿石效果。国内目前少数涂料生产企业采用平面型水包水涂料仿石灰石，因为水包水涂料只能喷点，无法获得石灰石复杂而具有层次感的纹理，并且平面型水包水涂料漆膜太薄，从装饰效果上根本无法达到石灰石那种石材的感觉。正因为仿石灰石涂料在装饰性上非常重要，同时国内针对此产品暂无专门标准可依，这使得行业内很多涂料企业只专注于纹理、仿真度的研究，往往忽视了涂料本身的性能，如耐候性、耐水性等。通过对施工后的项目调查发现，几年前施工的项目有些已经开始褪色、粉化。
1.2 忽略打磨性与其它关键性能之间的平衡
仿石灰石涂料施工的一大特性就是需要打磨达到平整、光滑的漆膜表面。批涂完主材，施工好修色涂料（点材与丝材、擦色涂料）后，必须通过砂纸打磨来得到平整、光滑的漆膜及有层次感的仿石效果，因此，国内一些涂料制造企业一味地满足施工队的要求，为使涂料易打磨、好施工，一味降低乳液的含量（通常≤ 10%），这么低的乳液含量，产品本身的耐候性会大打折扣，易产生粉化、裉色等现象。同时漆膜柔韧性也较差，对基层的抗裂性变差，时间久了产品会开裂，雨水通过裂纹渗入漆膜，又会影响漆膜的耐久性。
1.3 仿石灰石涂料的发展
仿石灰石涂料主要用于一些法式风格的欧式建筑，其均为高端建筑，即仿石灰石涂料必须是一款高端、高性能、高装饰性的外墙涂料，但由于国内目前针对此款产品的执行标准暂不明确，造成一些涂料企业一味地追求施工性与装饰性，而不注重与其它关键性能之间的平衡，若此状况得不到有效解决，势必影响该产品的长期健康发展。因此必须通过各种技术手段使其各项性能都达到高品质外墙涂料的水平。
2 高品质仿石灰石涂料制备的核心因素
仿石灰石涂料漆膜体系的核心部分为主材与修色涂料（起到实现表面纹理的作用），其它配套部分，如腻子、底漆、罩面漆与真石漆一样，在此不作过多探讨。而仿石灰石涂料主材是决定漆膜性能的关键因素，漆膜的厚度、抗裂性、耐候性、耐水性、耐碱性、吸水量等主要取决于主材的性能。
2.1 仿石灰石涂料主材乳液的选择及用量
2.1.1 乳液种类的选择
仿石灰石涂料为高端仿石涂料，需有良好的耐久性，成膜物应选用耐水性及耐水白良好的纯丙乳液或硅丙乳液，目前国内这类乳液的玻璃化温度通常在20~30 ℃，软硬适中、技术成熟。仿石灰石涂料为厚浆型涂料，其本身固含量较高，在生产搅拌时剪切力较大，所以要求乳液的机械稳定性良好，否则生产搅拌时容易破乳。
2.1.2 乳液添加量
仿石灰石涂料在施工时需要考虑打磨性，所以乳液添加量不能过高，否则不易打磨，影响施工速度。而乳液添加量过低，会造成涂料的耐候性、耐水性、耐碱性下降，所以乳液添加量的确定原则为满足基本打磨性的前提下的最高添加量。不同乳液添加量下涂层打磨性与柔韧性的测试结果见表1。
由表1 可见，乳液添加量以17% 为宜。
2.2 仿石灰石涂料主材颜填料的选用
2.2.1 颜料
因为是外用涂料，所以颜料需要考虑耐候性与保色性。钛白粉选用金红石型，有色颜料应采用稳定性良好的无机颜料，目前建筑涂料常用且性价比较高的无机颜料为铁黄、铁红、铁黑，仿石灰石涂料基本色相均以米黄为主，所以黄色颜料占主导，红、黑为辅助色。
2.2.2 填料
填料对于仿石灰石涂料来说最为关键，因为其是厚浆型批涂施工的涂料，填料是整个漆膜的骨架与主要成分。从综合性能角度考虑，采用石英砂作为仿石灰石涂料的填料较好，石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要成分是SiO2，石英砂的颜色为乳白色或无色半透明状，莫氏硬度7。相对于重钙来说，石英砂的硬度及化学性能更稳定，且耐酸雨。
针对石英砂粒径的选择，仿石灰石涂料仿制的是光面石材效果，要求表面平滑、手感细腻，所以不能选择过粗的石英砂，粒径过粗还会影响打磨性。但也不能太细，因为粒径过细会影响一次性批涂施工的厚度，同时厚浆型涂料骨料太细的话，吸油量大，在同等乳液添加量的前提下造成涂料PVC 增高，影响涂料的耐候性与耐水性等，存在粉化与开裂的风险。所以填料粒径的选择原则是在满足批刮性与打磨性、漆膜具有一定光滑度的前提下，尽量偏粗。石英砂粒径与涂膜性能的关系见表2。由表2 的数据可见，选择200 目的石英砂较为合适。
2.3 关键助剂的选用
仿石灰石涂料为批刮型厚浆涂料，其对助剂选择的敏感性没有水包水涂料、乳胶漆等建筑涂料高，但也有几个比较重要的环节需要注意。
2.3.1 增稠体系的选用
水性涂料的增稠剂体系种类比较多，选择范围广，需要根据涂料本身的生产工艺、施工性要求与贮存稳定性来选择合适的增稠体系，以达到相应的流变状态。目前较为常用的增稠剂品种有无机膨润土类、羟乙基纤维素（HEC）、碱溶胀丙烯酸系乳液（ASE）、疏水改性碱溶胀丙烯酸系乳液（HASE）、疏水改性环氧乙烷聚氨酯（HEUR）等。仿石灰石涂料要求批涂施工性要好，批涂施工性包括批涂轻松顺畅、施工后不流挂、干速不能太快，需要漆膜有较好的保水性。除施工性外，因其原漆外观为高固含量膏状体，所以贮存稳定性要好，不能在贮存后发生结块、沉淀现象。结合上述仿石灰石涂料对施工性与贮存性的需求，目前最为常用、也较为成熟的方式是选用对水相增稠且具有良好保水性的羟乙基纤维素（HEC）与增稠效率较高的低剪切黏度的疏水改性碱溶胀丙烯酸系乳液（HASE）搭配使用。
2.3.2 防腐剂的选择
目前在水性建筑涂料中使用最为广泛的为卡松类防腐剂，此类防腐剂具有广谱与高效性，且性价比高，生产过程中，通常在配方中的第一组分的水投入后就加入，以达到杀菌效果，但是此类防腐剂的缺点是当体系温度超过40 ℃之后就容易发生分解而失去防腐效果，而仿石灰石涂料黏度较高，在生产搅拌时会升温，特别是夏季生产时，搅拌后涂料温度会达到50 ℃，甚至更高。如果控制不当，会造成贮存后产品中HEC 失效而降黏或出现变质、发臭等现象，所以在实际生产中为了有效地解决此问题，通常将卡松类防腐剂与耐高温的BIT 防腐剂搭配使用，卡松在生产投料的前期加入，而BIT 在涂料投料、搅拌混合均匀完成后添加，这样就有了双重保障。
2.4 仿石灰石涂料主材配方及生产工艺
仿石灰石涂料主材配方见表3。
生产工艺：按表3 配方依次加入水、硅丙乳液、卡松类防腐剂、分散剂、纤维素（扬尘式加入）、消泡剂、成膜助剂、乙二醇、AMP 95，搅拌至HEC 完全溶解，然后加入钛白粉、200 目石英砂，搅拌均匀，再加入HASE 调节黏度，加入BIT 防腐剂，继续搅拌均匀。
2.5 修色涂料配方及工艺
修色涂料是仿石灰石涂料表面用于表达石材纹理（点状、丝状、擦色）修饰效果的装饰性涂料，用量虽小，但因其起到装饰效果作用，所以对耐候性、保色性要求较高，不能忽视。从高耐候性与保色性角度出发，乳液采用硅丙乳液，添加量为50%。
按表4 配方量依次加入水、分散剂、气相二氧化硅、消泡剂、成膜助剂、乙二醇、AMP 95、硅丙乳液，中速（800~1 200 r/min）分散均匀；加入HASE（疏水改性碱溶胀增稠剂）调整黏度；加入BIT 防腐剂，同时用水性无机色浆调色。
3 高品质仿石灰石涂料的关键性能指标探讨
仿石灰石涂料是近几年才兴起的仿石涂料，目前还没有专门的国家或行业标准。仿石灰石涂料为厚浆型涂料，从配方结构与实际应用情况应列为砂壁状建筑涂料或复层涂料，不同于乳胶漆，若执行GB/T 9755—2014《合成树脂乳液外墙涂料》显然不合适。从目前在用的几个外墙涂料标准来看，执行建筑工业行业标准JG/T 24—2018《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》与国家标准GB/T 9779—2015《复层建筑涂料》比较适合。从技术指标的设置来看，执行JG/T 24—2018《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》外墙型更为合理，其具体指标见表5。
几个关键性能指标如下：
（1） 吸水量
吸水量的指标通常用于水泥基干粉砂浆类产品，在合成树脂乳液类涂料中使用，其目的就是控制产品的乳液含量高低及漆膜孔隙率（仿石灰石涂料漆膜孔隙率与乳液含量有直接关系）。针对仿石灰石涂料这种需要打磨性的产品来说，吸水量对其乳液添加量是一种非常好的约束。
（2） 柔韧性
建筑涂料不同的产品对弹性或柔韧性的表征不同，目前有3 种形式，弹性乳液用漆膜的断裂伸长率来表征；砂壁状类涂料由于漆膜的特殊结构不能用断裂伸长率来表征而采用柔韧性进行表征；水性多彩建筑涂料采用复合涂层的覆盖裂缝能力来表征。仿石灰石涂料其本质就是砂较细致的合成树脂乳液砂壁状建筑涂料，所以用柔韧性来表征其漆膜柔性较为合理。
针对柔韧性指标，JG/T 24—2018《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》与GB/T 9779—2015《复层建筑涂料》都有要求，厚浆型涂料的柔韧性与涂料乳液的添加量与种类有直接关系，在厚浆型涂料中柔韧性也是衡量产品抗裂性的重要指标。
（3） 耐人工老化性
JG/T 24—2018《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》中耐人工老化性要求达到600 h，相对于JG/T 24—2000《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》中Ｗ型上升了100 h，与GB/T 9755—2014《合成树脂乳液外墙涂料》中的优等品一样，比GB/T 9779—2015《复层建筑涂料》中规定的400 h，高出200 h。
除以上指标外，各生产企业还可以考虑添加耐酸雨性能来控制产品质量，当前环境污染日趋严重，耐酸雨性已成为外墙涂料使用中必须考虑的因素。耐酸雨性的测试方法可引用HG/T 4343—2012《水性多彩建筑涂料》标准。另外还需要添加打磨性指标，打磨性的测试方法可引用JG/T 157—2009《建筑外墙腻子》。
4 仿石灰石涂料的施工工艺
仿石灰石涂料常用的施工工序见表6，此为行业内较为常用的施工工艺，并非标准。
5 仿石灰石涂料的发展方向
5.1 低温柔韧性仿石灰石涂料
我国北方地区，特别是东北地区，天气寒冷、保温层较厚，对于产品的抗裂性要求较高，针对北方地区更适合使用具有一定低温柔韧性的仿石灰石涂料，产品应使用低温弹性纯丙乳液或低温弹性纯丙乳液与普通硅丙乳液复配，在保证产品基本打磨性（甚至牺牲一些打磨性）的同时，添加到最高量，这样才能使得产品更适合北方地区。
5.2 反射隔热仿石灰石涂料
在能源短缺和保护环境的大背景下，节能减排是目前建筑领域重点关注的方向，推进绿色建筑的建设将成为新趋势。随着国家提倡节能、 环保产业政策的实施，人们的节能意识不断提高，特别是建筑节能，涉及面广，更是日益受到重视，国内不少省市相继颁布实施工业与民用建筑节能法规。涂料行业中最能体现建筑节能的品种之一就是建筑反射隔热涂料。
仿石灰石涂料漆膜特征为平整、光滑，因其仿制的为米黄类石材，颜色以中、高明度为主，这种漆膜特征决定了其相对于其他仿石涂料（真石漆、水包水）来说，更容易实现稳定的太阳光反射与近红外反射性能，通过试验发现，添加一定量的近红外反射颜料，能使其反射性能达到行业标准JG/T 235—2014《建筑反射隔热涂料》的要求，此项性能又使得仿石灰石涂料的发展空间变大，特别是在南方地区。
6 结语
仿石灰石涂料是近几年来新兴的仿石涂料品种，该产品具有高装饰性，并且给目前国内外墙仿石涂料市场注入了新的活力，但由于目前暂时没有相应的标准对行业内的产品性能进行约束，造成行业内对该产品的研究与应用的现状是一味注重装饰性而忽视了应用性能研究。若想让该产品能够健康地发展下去，必须通过行业内所有制造企业、质量监督部门等共同努力，逐步完善其制造工艺及质量验收标准。
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