芮英宇
【立邦涂料(中国)有限公司,上海 201201】
摘要:当前罩面清漆耐沾污性测试方法涉及HG/T 5065-2016和GB/T 9780-2013两个标准,其中存在两个主要问题经常引发测试结果争议。第一个问题是由于疏水型罩面清漆的疏水特性导致HG/T 5065-2016中耐沾污性试验的涂刷过程均匀与涂刷结果均匀的分离现象,而对HG/T 5065-2016引用GB/T 9780-2013耐沾污性试验方法中“均匀涂刷”这一表述的理解差异导致又产生了两种涂刷方法:本文将保证涂刷过程均匀,不强求涂刷结果均匀的涂刷方法称为“自然刷”;将保证涂刷过程和涂刷结果都均匀的涂刷方法称为“刻意刷”。通过实验设计考察并分析了疏水型罩面清漆耐沾污性试验过程中的三要素:涂刷时间、配制灰溶液损耗量和样板增重,发现“刻意刷”涂刷方法实际与GB/T 9780-2013中相关规定相悖离,“自然刷”的涂刷方法是符合标准各项规定的正确方法,才能依据HG/T 5065-2016标准正确评估疏水型罩面清漆的耐沾污性。第二个问题是HG/T 5065-2016中在罩面清漆耐沾污性测试中引入了白色涂料,但是对白色涂料没有具体的规定。通过实验设计考察了白色涂料相关的三要素:白色涂料的明度、白色涂料的制板方法和白色涂料的养护时间。结果表明白色涂料的制板方法对罩面清漆的耐沾污性没有明显影响;白色涂料若未充分干燥会导致罩面清漆耐沾污性下降,而经过充足的养护时间干燥后该现象消失;白色涂料的明度对非疏水型罩面清漆耐沾污性没有显著影响,但对疏水型罩面清漆耐沾污性的计算结果产生明显影响。建议HG/T 5065后续修订时应对白色涂料作出进一步的规定以避免白色涂料差异导致罩面清漆耐沾污性测试结果的争议。
关键词:疏水型、罩面清漆、耐沾污性、测试方法
Analysis of the cause and its influence of DPUR test methods on DPUR test results of varnish
RUI Yingyu
Abstract: The current test method for the DPUR of varnish involves two standards: HG/T 5065-2016 and GB/T 9780-2013. There are two main problems that often cause disputes over the test results. The first one is that as the hydrophobic characteristics of the hydrophobic varnish, the “uniform” of brushing process of the DPUR test in HG/T 5065-2016 is separated from the brushing result, and the difference in understanding of the expression “brush uniformly” in GB/T 9780-2013 has led to two brushing methods. This test operation that the brushing process must be uniform and the result do not have to be uniform called “natural brushing method”; The test operation that ensures the process and result of brushing method is uniform is called "deliberate brushing method". Through the experimental design, the three key points in the DPUR test of the hydrophobic varnish were investigated and analyzed: the brushing time, the loss of the experiment solution and the weight gain of the test panels. It was found that the “deliberate brushing method” is actually contrary to the relevant regulations in GB/T 9780-2013, and the “natural brushing method” is the suitable test operation that meets the requirements of the standard. The DPUR results of the hydrophobic varnish can be correctly evaluated in accordance with the HG/T 5065-2016 standard by the “natural brushing method”. The second problem is that according to HG/T 5065-2016 standard, white paint is introduced in the DPUR test of varnish. However, there are no specific regulations for these white coatings. Through the experimental design, the three key points of the white paint used in the DPUR test of the varnish were investigated: the brightness of the white paint, the application method and the curing time of the white paint. It is found that different application method has no effect on the DPUR results of varnish; the DPUR results of varnish will degraded until the curing time of white paint is enough; The brightness of the white paint has no significant effect on the DPUR results of non-hydrophobic varnish, but it has a obvious impact on the DPUR results of hydrophobic varnish. In current experiments, the lower the brightness of white paint, the worse the DPUR results. It is recommended that in the subsequent revision of HG/T 5065, further regulations should be made on white paint to avoid disputes DPUR test results of varnish caused by differences in white coatings.
Key words: hydrophobic; varnish; white paint; DPUR; test method
0. 引言
随着对市场建筑外墙装饰、美观要求的不断提高,真石漆、砂壁漆、水包水涂料、水包砂涂料等质感装饰效果涂料不断推陈出新,极大拓展了建筑外立面的各种装饰效果[1]。新兴的外墙涂装体系为了模拟大理石等高档石材的花纹和质感,涂膜表面凹凸不平,孔隙率较高,外界污染及雨水等容易侵入涂层,破坏涂层性能及装饰效果;此外外墙表面常年暴露于各种气候环境中,如何提高涂装体系的使用寿命,防止涂层老化等也是外墙建筑涂料的重要课题。
为了解决这两大关键问题,外墙建筑涂料用罩面清漆成为了大多数厂商的共同选择[2-5]。罩面清漆使用丙烯酸树脂等作为成膜物质,配以水、成膜助剂、防冻剂等助剂,再通过添加消光粉调节光泽,提高涂装体系的防护性和装饰性。HG/T 5065-2016是目前行业内仅针对罩面清漆执行的标准,其中关于外墙罩面清漆的性能要求与GB/T 9779-2015和JG/T 24-2018相比更为全面,被广泛采用[6]。其性能要求对比见表1。
表1 罩面清漆相关标准的性能要求
Table 1 Property requirements of standards of finishing varnishes for architecture coatings
我们长期从事罩面清漆等建筑涂料的技术研发工作,在应用HG/T 5065-2016中发现不同区域,不同机构,不同测试人员在依据标准进行相关测试时,疏水类罩面清漆产品的耐沾污性结果会出现较大差异。本文的目的在于通过分析梳理HG/T 5065-2016中耐沾污性测试方法,探究产生耐沾污性结果测试差异的原因并探索解决这一现象的方法,供业界讨论。
1、 HG/T 5065-2016标准中耐沾污性测试方法存在的问题
根据HG/T 5065-2016中5.4.16的规定“按GB/T 9780-2013第5章涂刷法(试验步骤采用B法)的规定进行两次循环实验”,该测试方法可分解成7个步骤:①样板处理;②白色涂料制板;③罩面清漆制板及养护;④配制污染源悬浮液;⑤涂刷法刷涂污染源悬浮液;⑥烘箱快速法进行耐沾污性试验;⑦耐沾污性结果计算。前3个步骤由HG/T 5065-2016规范,后4个步骤则根据GB/T 9780-2013的规定进行试验。将试验流程拆分后综合2个标准中的具体规定,可分析比对出HG/T 5065-2016中对耐沾污性试验方法中存在的未明确规定的地方,如表2所示。
表2 标准对罩面清漆耐沾污性试验的规定
Table 2 Requirements of test methods of DPUR of finishing varnishes for architecture coating
从表2中我们发现HG/T 5065-2016对耐沾污性测试方法中存在的未明确的地方恰是该方法对应的2个标准中容易被忽略的问题:一是GB/T 9780-2013中存在对标准描述理解不同而在具体产品测试中衍生了不同的试验操作;二是HG/T 5065-2016对测试方法中引入的白色涂料及其制板条件只规定了由涂料供应商提供,没有作出更具体的要求。前者的理解差异导致了试验操作的差异,后者的规范不明导致了试验材料的差异,两者均会对罩面清漆耐沾污性测试结果产生影响,在相关工作实践中带来众多实际问题。
1.1 对GB/T 9780-2013中理解不同导致的试验方法差异
我们和广州实验室同时测试同一款疏水型罩面清漆的耐沾污性后结果如表3所示。同一疏水型罩面清漆产品在上海和广州测试的结果大相径庭,在上海测试出优异的耐沾污性而在广州测试则不合格。经过与广州试验人员多次交流后,我们注意到了两地测试人员不同的试验操作导致疏水型罩面清漆的耐污效果呈现出截然相反的测试结果。这一现象并非孤例,而是疏水型罩面清漆耐沾污性测试中经常出现的争议问题。
表3 两地实验室疏水型罩面清漆耐沾污性测试结果
Table 3 DPUR results of the same hydrophobic varnish tested in 2 laboratories
GB/T 9780-2013中5.4涂刷法中规定“用软毛刷将污染源悬浮液按先横向、后竖向均匀涂刷在涂层试板的表面”,我们结合工作实践并和各地测试人员交流后发现对“均匀涂刷”有理解基本都有两层:一是涂刷过程均匀,即先横向后竖向均匀全面地将污染源悬浮液刷涂在样板上,样板上不存在没有涂刷到的区域;二是涂刷结果均匀,即刷涂直至目视可见污染源悬浮液均匀涂布在样板上,样板上不存在污染源悬浮液未附着的区域。如能在试验中兼顾两者,当然属于毫无争议的“均匀涂刷”,然而为了提高罩面清漆的耐沾污性,业界早期通过添加疏水助剂赋予清漆涂膜明显的疏水效果以达到污染物难以沾染在涂膜表面。疏水型罩面清漆的这一特性导致了涂刷过程均匀与涂刷结果均匀两者发生分离,即涂刷过程均匀时涂刷结果不均匀,如图1所示。
图1 疏水效果导致涂刷过程均匀与涂刷结果均匀分离
Figure 1 Hydrophobic effect leading to separation of brushing process and the brushing result
这一结果的分离直接导致了在测试疏水型罩面清漆耐沾污性时两种理解倾向不同的涂刷方法最终测试出的耐沾污性结果出现严重差异。追求涂刷结果均匀的试验人员会不断向疏水型罩面清漆表面涂刷污染源悬浮液直至涂满样板表面,如图2所示。
图2 对“均匀涂刷”理解不同导致的试验操作差异
Figure 2 Differences in operations caused by different understanding of “uniform brushing”
本文中将追求涂刷过程均匀的试验操作称之为“自然刷”,将追求涂刷结果均匀的试验操作称之为“刻意刷”。导致这一试验操作差异出现的主观因素就是不同试验人员对GB/T 9780-2013中“均匀涂刷”的理解差异;客观因素则是疏水型技术路线的罩面清漆导致涂刷过程均匀和涂刷结果均匀的分离现象。
针对这一问题,本文通过考察耐沾污性试验方法中的三个要素:涂刷时间、配置灰溶液损耗量、样板增重,比较了两种涂刷方法的差异并分析了两种涂刷方法耐沾污性结果差异巨大的原因,最后通过对标准中耐沾污性试验操作相关规定的再次解读分析评判两种涂刷方法的正误,为准确测试疏水型罩面清漆耐沾污性找出更为符合标准要求的试验操作。
1.2 HG/T 5065-2016中在耐沾污性测试中未明确规范白色涂料
HG/T 5065-2016中首次引入了涂有白色涂料的样板进行耐沾污性测试,但同时又对白色涂料给出了“白色涂料和制板条件由涂料供应商提供”这一笼统规定。由此就带来了与之相关的三个主要问题:①什么涂料是白色涂料?②白色涂料应该如何制板?③白色涂料制板后需要养护多久才能用于测试罩面清漆的耐沾污性?本文根据这三个主要问题,通过考察白色涂料的明度、白色涂料的制板方法和白色涂料的养护时间三个要素对罩面清漆耐沾污性的影响,尝试分析其原因并提出我们的建议。
2、 实验部分
2.1 实验原料及设备
原料:去离子水;建筑涂料涂层耐沾污性试验用灰标准样品,上海市建筑科学研究院(集团)有限公司;丙烯酸乳液,上海保立佳化工股份有限公司;成膜助剂,伊士曼化工公司;消泡剂、蜡助剂,毕克助剂(上海)有限公司;防冻剂,国药集团化学试剂有限公司;杀菌剂,托尔国际贸易(上海)有限公司;增稠剂,巴斯夫(中国)有限公司;白色涂料、黑色浆,立邦涂料(中国)有限公司。
设备:高速分散机、C84-Ⅱ型反射率测定仪、涂层耐沾污性冲洗装置,上海天辰现代环境技术有限公司;恒温鼓风干燥箱,上海一恒科学仪器有限公司。
表4 罩面清漆基础配方
Table 4 The basic formulation of varnish
2.1 疏水型罩面清漆的制备
将水、丙烯酸乳液加入分散用容器中,高速分散机转速设置300 rpm,混合均匀后依次投入防冻剂、成膜助剂、消泡剂、杀菌剂、蜡助剂和增稠剂,转速增至600 rpm,分散15min;最后加入少量水调节粘度,制得状态良好,流动性佳的疏水型罩面清漆。各组分添加量如表4所示。
2.2 耐沾污性测试
耐沾污性试验依据HG/T 5065-2016中5.4.16规定,按照GB/T 9780-2013中第5章 涂刷法(试验步骤采用B法 烘箱快速法)的规定进行两次循环实验。其中分别采用“自然刷”(保证涂刷过程均匀,不强求涂刷结果均匀)和“刻意刷”(保证涂刷过程均匀,同时保证涂刷结果均匀)各测试了3块自制疏水型罩面清漆的耐沾污性(配套白色涂料),同时考察两种涂刷方法的涂刷时间、配置灰溶液损耗量、样板增重三个要素,比较两种涂刷方法的试验操作差异。其中涂刷时间和配制灰溶液损耗量的定义如下:
涂刷时间:涂刷操作开始到样板涂刷至增重0.7±0.1g所使用的时间;
配制灰溶液损耗量:盛有配制灰溶液的容器及涂刷用毛刷的总重量在涂刷试验前后的质量差。
白色涂料相关测试中均采用“自然刷”涂刷方式。
3 、结果与讨论
3.1 两种涂刷方法的讨论
3.1.1 、两种涂刷方法在耐沾污性测试2个循环中的三要素分析
为了更为精确比较两种涂刷方法的差异,进一步将耐沾污性试验的两次循环分别进行观察,记录两种涂刷方法在2个耐沾污性试验循环中的三要素,试验结果如表5所示。比较第一次循环的涂刷时间可知,在疏水涂膜表面追求涂刷结果的“均匀”需要花费自然刷时间的7倍左右,此外配制灰溶液损耗量与样板增重的差异都在0.1g以上。耗费时间长表明疏水涂膜表面的低表面能助剂的耐污效果正在发挥功效,即配制灰溶液难以浸润涂膜表面,污染物难以附着。然而刻意刷最终涂刷至结果“均匀”表明在涂刷过程中疏水表面被加速破坏,其低表面能表层失去了阻碍配制灰溶液浸润的能力。此外,涂刷时间的增长导致了配制灰溶液损耗量与样板增重间的差值增大,表明配制灰溶液中的水分在长时间的涂刷过程中挥发减少了。与之相对的是自然刷的涂刷时间仅为30秒左右,配制灰溶液损耗量与样板增重的质量差均在0.1g以下。
表5 两种涂刷方法的三要素测试结果
Table 5 Results of 3 key points of two brushing methods
表6 两种涂刷方法的耐沾污性结果
Table 6 DPUR results of two brushing methods
综合比较两次循环的涂刷时间,能发现第二次循环中刻意刷的涂刷时间显著减少(约减少了50%-70%),配制灰溶液损耗量与样板增重之间的质量差也减小到与自然刷相近水平。两种涂刷方法涂刷时间差异的减小说明在耐沾污性试验的第一次循环中,疏水涂膜表面的疏水能力相比第一次循环时已大大下降,导致第二次循环涂刷时配制灰溶液更容易润湿、铺展在失去疏水抗污效果的涂膜表面。
最终两种涂刷方法的耐沾污性结果见表6,刻意刷的耐沾污性测试结果比自然刷的结果高出约1倍左右,充分证明了疏水型罩面清漆的耐沾污效果被刻意刷的涂刷方法破坏,最终导致耐沾污性结果比自然刷严重劣化。
3.1.2 两种涂刷方法耐沾污性结果差异的原因分析
改善涂膜耐沾污性常采用的一种方法就是通过向涂料中添加蜡助剂等低表面能物质来降低涂膜表面的表面能。涂膜的表面能越低,涂膜与高表面能的物质(如水分子)的接触角越大(见图3)[7],耐沾污性试验中的污染源悬浮液越难在涂膜表面上润湿、铺展,表现为灰溶液难以涂覆在涂膜表面上,这就是疏水型罩面清漆的耐污机理。
图3 液固界面接触角示意图
Figure 3 Contact angle between liquid-solid interface
降低涂膜表面能虽然能提高漆膜的耐污效果,但是从长期观察的结果和理论分析上看,存在两个主要缺点。一是污染源附着在涂膜表面后覆盖了污染处的低表面能物质,导致污染处更容易进一步沾染灰尘等污染物,使涂膜耐污效果进一步劣化;二是污染源一旦附着在涂膜表面,其周围未被污染的涂膜较低的表面能同样会妨碍试验冲洗或天然雨水的水分子带走附着在涂膜上的污染物,用六个字总结疏水型罩面清漆的特点就是“难污染、难清洁”。
结合两次耐沾污性试验循环的试验数据,第一次循环中刻意刷的涂刷时间长(是自然刷时间的约7倍),配制灰溶液损耗量大,都印证了疏水型罩面清漆表面的低表面能物质强大的疏水能力,阻止了污染源悬浮液在清漆表面的润湿铺展;而为了追求涂刷结果均匀,反复不断涂刷直至污染物覆盖了低表面能表层,使得在第二次循环中刻意刷的涂刷时间和配制灰溶液损耗量相比第一次循环大大下降,清漆表面变得更容易污染,而水冲洗后污染物也更难以去除,最终刻意刷的耐沾污性结果比自然刷高出1倍左右。
3.1.3 “刻意刷”涂刷方法的谬误
两种涂刷方法的出现的根本原因是疏水型罩面清漆疏水功效导致耐沾污性试验中“涂刷过程均匀”与“涂刷结果均匀”的分离。(在非疏水型罩面清漆中这一问题不存在。)经过本文实验测试,两种涂刷方法的耐沾污性结果差异巨大,“自然刷”的结果表明疏水型罩面清漆优异的耐污效果;而“刻意刷”的结果则恰恰相反,表明此类罩面清漆的耐污效果毫无优势。由此,对于疏水型罩面清漆而言,甄别两种涂刷方法究竟哪一种更符合HG/T 5065-2016和GB/T 9780-2013的要求,决定了疏水性罩面清漆技术路线是否具有实际意义。
再次细读GB/T 9780-2013中5.2.2中规定“称取适量试验用灰标准样品,试验用灰与水的质量比为1:1,充分搅拌均匀制成悬浮液,每次试验前应现配现用。”,该项中规定了标准灰与水质量比为1:1,实际应当暗含整个试验涂刷过程中需要尽量保证配置灰溶液的水灰比接近1:1。刻意刷对标准中“均匀涂刷”的极致追求表面上似乎非常符合标准的要求,但是结合本文三要素分析中的配制灰溶液损耗量和样板增重这两个要素的质量差可知刻意刷这一涂刷方法的配制灰溶液损耗量和样板增重的质量差相比自然刷要大的多。配置灰损耗量与样板增重的差异一定程度从侧面反映了涂刷到样板上的配置灰溶液的水灰比:差异越小,说明水灰比越接近1:1。但是刻意刷为了追求涂刷结果的“均匀”,导致涂刷时间过长,在涂刷过程中水灰比与标准规定的1:1产生偏离的概率就越高。换言之,涂刷过程越长,涂刷在样板上的配制灰溶液的水分不断挥发使样板增重有所减小;而为了满足标准中涂刷至GB/T 9780-2013中5.4.1.1中规定的“污染源悬浮液涂刷量至(0.7±0.1)g”,刻意涂刷会使得样板上沾染更多的标准灰。
通过试验分析和对GB/T 9780-2013中各项规定的仔细解读,“刻意刷”的涂刷方法在过分追求标准中5.4的“均匀涂刷”时,反而背离了标准中5.2.2 “试验用灰与水的质量1:1”的规定。试验过程对标准的背离使得试验样板上涂刷了更多的标准灰,耐沾污性结果相比兼顾了两项标准规定的“自然刷”严重下降,最终导致试验结果失去准确性及可靠性。因此保证涂刷过程均匀,不强求涂刷结果均匀的“自然刷”涂刷方法相对更符合标准要求,其测试的结果也更能反映疏水型罩面清漆的耐沾污性结果。
3.2 白色涂料各要素的讨论
3.2.1 白色涂料明度对罩面清漆耐沾污性结果的影响
由于标准对白色涂料没有明确规定,各个检测机构均可自行选择白色涂料或使用供应商提供的白色涂料进行测试,所选择的白色涂料使用的粉体组成和白色颜料种类各不相同必然会导致白色涂料的外观、颜色存在细微差异。而耐沾污性结果的计算依据GB/T 9780-2013中5.4.2规定:
其中,X-涂料涂层的反射系数下降率;
A-涂层初始平均反射系数;
B-涂层经沾污试验后的平均反射系数。
由上式可知,A值和A-B的绝对值直接影响耐沾污性的计算结果,而涂层的初始反射率与配套的白色涂料的明度有密切的关系,因此白色涂料的明度是在选择白色涂料时需要纳入考量的参数。
为了评估不同明度白色涂料对反射率的影响,我们通过向白色涂料中添加微量黑色浆来调节涂料明度,近似模拟原材料及配方组成差异导致的白色涂料明度差异,黑色浆添加量及对应白色涂料明度值和反射率如表7所示,再将添加黑色浆各样品的反射率均值与明度值作线性拟合,如图4所示。可知两者存在良好的线性关系,反射率与明度成正比。
表7 不同黑色浆添加量白色涂料反射率和明度的测试结果
Table 7 Reflectance & brightness results of white paint added different amount of black coloran
图4 白色涂料反射率与明度的关系
Figure 4 Relation between the reflectance and brightness of white paint
鉴于疏水型罩面清漆的疏水特性对罩面清漆耐沾污性测试结果的特殊影响,我们首先考察了白色涂料明度对普通罩面清漆耐沾污性结果的影响,其测试结果如表8所示。
表8 不同白色涂料明度对应非疏水型罩面清漆耐沾污性测试结果
Table 8 DPUR results of non-hydrophobic varnish tested with different brightness of white paint
整合数据后以A值为横坐标,A-B的绝对值为纵坐标作图,如图5所示。图中将各点对坐标轴原点作直线,该直线斜率即为各样品的耐沾污性结果。从图中可直观看出各样品的耐沾污性没有显著差异,说明白色涂料的初始反射率(明度)对非疏水型罩面清漆的耐沾污性结果没有明显影响。这一结果表明耐沾污性作为涂膜的固有性能(类似比重,属于物质的特性)之一,在制板、养护等条件相同的情况下不会因为初始反射率的变化而发生明显改变。
图5 不同明度白色涂料与非疏水型罩面清漆耐沾污性的关系
Figure 5 Relation between different brightness of white paint & DPUR of non-hydrophobic varnish
我们同样选取不同明度的白色涂料样板测试了疏水型罩面清漆的耐沾污性,其测试结果如表9所示。
表9不同白色涂料明度对应疏水型罩面清漆耐沾污性测试结果
Table 9 DPUR results of hydrophobic varnish tested with different brightness of white paint
同样整合数据后以A值为横坐标,A-B的绝对值为纵坐标作图,如图6所示。从图中可以明显看出对于疏水型罩面清漆,白色涂料的初始反射率(明度)对耐沾污计算结果产生了明显影响,表明疏水型罩面清漆的疏水特性改变了A值和A-B的绝对值之间的关联性,导致白色涂料的明度对罩面清漆的耐沾污性产生明显影响。在本次实验中白色涂料明度越低,疏水型罩面清漆的耐沾污性越差。
图6 不同明度白色涂料与非疏水型罩面清漆耐沾污性的关系
Figure 6 Relation between different brightness of white paint & DPUR of hydrophobic varnish
综合两组实验结果比较分析,能得到两个重要结论:1. 耐沾污性作为罩面清漆的固有性能,不会随计算公式中初始反射率改变而改变,白色涂料明度对非疏水效果的罩面清漆的耐沾污性计算结果影响极小;2. 疏水型罩面清漆的疏水效果会引发白色涂料明度影响罩面清漆耐沾污性的计算结果,但是影响的效果仅凭本次实验结果尚无法简单预估。(本次实验结果是白色涂料明度越低,耐沾污性结果越差)
3.2.2 白色涂料制板方式对耐沾污性的影响
白色涂料的制板方法在HG/T 5065-2016中同样没有作明确规定而是由供应商提供。我们选用的白色涂料是我司的一款常规外墙产品,除了一般施工使用的刷涂和辊涂方法以外,我们也依据该白色涂料的对应标准GB/T 9755-2014中的制板方法使用线棒进行制板。其测试结果如表10所示。
表10 不同白色涂料制板方法下罩面清漆耐沾污性测试结果
Table 10 DPUR results of varnish tested with white paint applied by different methods
从表10中的结果可知,无论是疏水型罩面清漆还是非疏水型罩面清漆,白色涂料制板方法对耐沾污性结果的影响都很小;且制板方法不同最终制得的白色涂料样板初始反射率也没有明显差异。该实验表明白色涂料的制板方法对罩面清漆耐沾污性没有明显影响,我们的观点更倾向于线棒制板,省去了计算涂布量等步骤同时又符合白色涂料对应的国标要求,简单规范。
3.2.3白色涂料养护时间对耐沾污性的影响
参考GB/T 9755-2014中测试样板均养护7天后开始相关国标测试,白色涂料的养护时间上限选定为7天,同时比较了白色涂料不同养护时间对罩面清漆耐沾污性结果的影响,如表11所示。
表11 白色涂料不同养护时间下罩面清漆耐沾污性测试结果
Table 11 DPUR results of varnish tested with white paint with different curing time
从表中可知,白色涂料养护时间过短会明显降低罩面清漆耐沾污性的测试结果。制板后养护1天上罩面,罩面清漆的耐沾污结果会比养护3天和养护7天结果高1-3%,其原因可能是未充分干燥的白色涂料中的成膜助剂和水分在罩面清漆制板养护期间仍在向涂膜表层迁移挥发,导致罩面清漆在HG/T 5065-2016规定的7天养护时间内无法充分干燥,最终导致漆膜未达到理想状态,耐沾污性能尚未完全体现;比较3天养护时间和7天养护时间的测试结果,耐沾污性已不受白色涂料养护时间的明显影响。白色涂料的养护时间依据GB/T 9755-2014规定的7天是比较稳妥的;但若测试时间紧急,养护时间能否缩短还需要根据选用的白色涂料自行调整对应的养护时间。
3.2.4 HG/T 5065-2016中是否需要对白色涂料作进一步规范
通过对白色涂料相关的三个要素:白色涂料的明度、白色涂料的制板方法、白色涂料的养护时间的系列实验,我们认为目前HG/T 5065-2016对白色涂料的规定存在进一步规范化的空间,统一白色涂料可能存在一定现实困难,但对白色涂料的明度、制板方法和养护时间可以作一定的具体规定,有利于避免由于白色涂料差异导致的罩面清漆耐沾污性测试结果数据的争议。在HG/T 5065-2016发布两年后,新修订的JG/T 24-2018中也增加了透明型面涂料相关的性能指标和测试方法,其中透明型面涂料耐沾污性规定使用反射率不低于80%的白色外用瓷质砖,测试方法同样采用GB/T 9780-2013中烘箱法(B法)。这一规定明确限定统一了罩面清漆耐沾污性测试用基材,同时也免除了白色涂料制板方法和养护时间的争论,我们认为是值得HG/T 5065标准后续修订时参考的做法。
4、结语
罩面清漆HG/T 5065-2016中耐沾污性测试方法中存在两个影响测试结果的问题。第一个问题是由于疏水型罩面清漆的疏水特性导致了HG/T 5065-2016中耐沾污性试验的涂刷过程均匀与涂刷结果均匀的分离现象。而对HG/T 5065-2016引用GB/T 9780-2013耐沾污性试验方法中“均匀涂刷”这一表述的理解差异导致产生了两种涂刷方法。通过实验确定“刻意刷”涂刷方法实际与GB/T 9780-2013中相关规定悖离,“自然刷”的涂刷方法才是符合标准各项规定的正确涂刷方法,通过该涂刷方法才能正确评估疏水型罩面清漆的耐沾污性。
第二个问题是HG/T 5065-2016中仅规定了罩面清漆耐沾污性使用“配套白色涂料的无石棉纤维水泥板”且“白色涂料和制板条件由涂料供应商提供”,没有对白色涂料作进一步规定。我们分析比较了三个白色涂料相关的要素:白色涂料的明度、白色涂料的制板方法和白色涂料的养护时间对耐沾污性结果的影响。结果表明白色涂料明度对非疏水型罩面清漆的耐沾污性没有显著影响;白色涂料的制板方法对罩面清漆的耐沾污性没有显著影响;白色涂料若未充分干燥会导致罩面清漆耐沾污性下降,而经过充足的养护时间干燥后对罩面清漆的耐沾污性同样没有明显影响。此外白色涂料明度对疏水型罩面清漆的耐沾污性的产生了比较明显的影响,本次实验表明白色涂料明度越低,耐沾污性计算结果越差;但是仅凭本次实验尚无法断言白色涂料明度对疏水型罩面清漆的耐沾污性的具体影响趋势。由此我们建议HG/T 5065后续修订时应对白色涂料作出进一步的规定以避免白色涂料差异导致罩面清漆耐沾污性测试结果的争议。
参考文献:
[1] 顾默涵,高继东,王菁菁. 浅谈水性罩面清漆的制备及其性能[J]. 上海染料,2017, 45(3): 1-5.
[2] 王晓瑞,羊惠燕,许建明等. 水洗自清洁亚光罩面清漆的制备及其性能研究[J]. 现代涂料与涂装,2020, 23(5): 10-14.
[3] 魏桂芳,吴陶俊,孙岩等. 用于多彩罩面的水性亚光清漆的研制[J]. 涂料工业,2019, 49(3): 58-62.
[4] 吕栋,潘秀伟,王燕等. 水性超亚光超耐污罩面清漆的制备及性能研究[J]. 涂层与防护,2023, 44(7): 26-30.
[5] 李康,沈剑平,张之涵. 用于多彩涂料罩面的双组份水性聚氨酯清漆[J]. 涂料技术与文摘,2014, 35(7): 8-14.
[6] 姜广明,马海旭,梁杨等. 罩面清漆的标准介绍及性能的比较研究[J]. 工程质量,2019, 37(6): 82-88.
[7] Frank Jones, Mark E. Nichols, Socrates Peter Pappas. Organic Coatings: Science and Technology (4th Edition) [M]. New York: John Wiley & Sons, Inc. 2017.
文章发表于《中国涂料》2024年3月