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合成树脂乳液外墙涂料耐洗刷性测定方法的研究刮刀

2022-08-19 14:17:43  兴胜机械网

合成树脂乳液外墙涂料耐洗刷性测定方法的研究

0 引言

合成树脂乳液外墙涂料产品具有装饰美观、施工方便、低污染、成本相对较低等优点,近年来广泛用于建筑物外墙的装饰和装修,它们在美化环境和建筑物的装饰、装修方面发挥着越来越重要的作用。但由于我国的环境条件不是十分理想,空气污染较重,为使外墙涂料产品具有优美的外观,需要不定期对其进行清洗,但又不能因此而影响其使用寿命,因此,耐洗刷性就成为考察外墙涂料产品性能水平的一项重要技术指标。目前我国合成树脂乳液外墙涂料产品执行的标准是GB/T 9755—2001[1]中国涂料在线coatingol.com。该标准发布至今已有十多年,已不能与当前不断发展的合成树脂乳液外墙涂料产品的技术水平相适应,因此需要对其进行修订。由于目前测定耐洗刷性的方法存在一些缺陷,在对GB/T 9755—2001 进行修订时,需要对耐洗刷性项目进行重点考虑和研究。

1 国内外耐洗刷性测定方法的介绍和比较

1.1 国内现有方法

目前国内测定耐洗刷性的方法标准是GB/T9266—2009[2],采用无石棉水泥板或石棉水泥板作为底材,用刮涂或刷涂的方法将涂料涂覆至底材上,按规定的条件干燥后,用符合GB/T 9266—2009 规定的耐洗刷仪进行测定,以洗刷至规定次数后,试板长度的中间100 mm 区域是否露底来进行评定。

1.2 国外方法

JIS K 5663 :2003[3]、ASTM D 2486—2006[4]中耐洗刷性方法与GB/T 9266—2009 中方法的差别是采用硬质氯乙烯板或其薄膜作为底材,用沟槽深度为150 μm 或175 μm 的湿膜制备器刮涂1 道涂料,评定方法类似于GB/T 9266—2009。按ISO 11998 :2006 的方法测定耐湿擦洗性时,采用厚度足够的间隙式湿膜制备器刮涂制膜,养护7 d 后在耐洗刷仪上固定打磨垫进行耐洗刷性测定。结果以经过200 次擦洗循环后单位面积涂层的质量损失或平均膜厚损失来表示。

1.3 国内外方法的比较

国内外耐洗刷性测定方法的综合比较见表1。由表1 可见:目前国内使用的耐洗刷性测定方法存在因底材的不平整而使结果的重复性和再现性较差的问题,为此,在对GB/T 9755—2001 等产品标准进行修订时,针对耐洗刷性项目,可结合国外的一些方法进行综合考虑后加以完善。

2 合成树脂乳液外墙涂料产品耐洗刷性新测定方法的研究

2.1 基本测试条件的确定

在修订GB/T 9755—2001 产品标准时,针对耐洗刷性项目,综合考虑了ISO 11998:2006、GB/T 9266—2009 和ASTM D 2486—2006 3 个方法的优缺点后,确定的基本测定条件是:底材采用黑色PVC(聚氯乙烯)或其它材质的塑料片,解决了底材的平整度问题;用湿膜制备器刮涂1 道涂料,养护7 d 后测定,使漆膜更平整;测定时,在试板底下垫薄片,加速破坏过程;洗刷介质采用2.5 g/L 的正十二烷基苯磺酸钠水溶液,避免不同品牌洗衣粉的质量差异而影响测定结果。选择了4 条路线进行研究。

2.2 路线1

路线1,底材采用黑色的PVC 塑料片,用不同间隙深度的湿膜制备器制膜,养护7 d 后测定耐洗刷性。测定时,在试板底下垫一层12.7 mm 宽、0.25 mm厚的薄片,用现有国产刷子和洗刷仪进行测定,观察试板表面出现破坏时需要的洗刷次数。按该路线进行测定的试验结果见表2。试验时选择几种不同PVC(颜料体积浓度)的样品进行测定,更换不同间隙深度的湿膜制备器,并从试板的不同区域来考察漆膜出现破坏的情况。从试验数据看,不管采用哪种间隙深度的湿膜制备器,也不管从什么区域来考察漆膜的破坏,对大多数外墙涂料样品来说所需要的试验次数都较长,不仅耗时长,且对不同等级的涂料产品区分较为困难。因此,路线1 不宜采用。

2.3 路线2

路线2,在路线1 的基础上将刷子更换为符合GB/T 9780 的内墙耐污染性测试磨头(负荷1.5 kg、包8 层医用纱布),即底材采用黑色PVC 塑料片,用不同间隙深度的湿膜制备器制备,养护7 d 后测定耐洗刷性。测定时,在试板底下垫一层12.7 mm 宽、0.25 mm 厚的薄片,用测试磨头进行测定,观察试板表面出现破坏时需要的次数。按该路线进行测定的试验结果见表3。试验时选择几种不同PVC 的样品进行测定,更换了不同间隙深度的湿膜制备器,也从不同区域来考察漆膜出现破坏的情况。从试验数据看,不管采用哪种间隙深度的湿膜制备器,也不管从什么区域来考察漆膜的破坏,对大多数外墙涂料产品来说所需要的试验次数都较长,不仅耗时长,且对不同等级的涂料产品区分较为困难。另外,纱布的更换频次、洗刷液的滴加情况对测定结果都有影响。因此,路线2 亦不且采用。

2.4 路线3

路线3,在路线1 的基础上改变试板底下薄片的层数和宽度,以及刷子的负荷进行测定,即底材采用黑色PVC 塑料片,用不同间隙深度的湿膜制备器制膜,养护7 d 后测定。耐洗刷性测定时,在试板底下垫不同层数、不同宽度的薄片,并改变国产刷子的负荷,观察试板表面出现破坏时需要的洗刷次数。对配制等级分别为一等品和优等品的2 个样品进行测试,试验结果见表4。从试验数据来看,C 法和D 法能对一等品和优等品样品进行区分,但采用3 层垫片(从上往下垫片宽度分别为3 mm、6 mm 和10 mm),测定过程中垫片可能会移动而影响测定结果;采用150 μm 湿膜厚度时洗刷次数仍较长,而采用100 μm 的湿膜厚度,制备的漆膜不均匀性明显,因此,路线3 不宜采用。

2.5 路线4

路线4,底材采用黑色PVC 塑料片,用间隙深度为200 μm 的湿膜制备器刮涂1 道涂料,养护7 d后测定耐洗刷性。测定时,在漆膜完好处的试板底下垫一层12.7 mm 宽、0.25 mm 厚的薄片,采用国产刷子进行2 000 次洗刷循环的测定,观察2 000 次洗刷试验后薄片上方漆膜被除去的情况,以及洗刷试验前后漆膜的质量损失。以目视评定漆膜损坏的情况,与定量评定漆膜试验前后质量损失相结合进行结果评定。选择由不同生产厂家提供的不同等级的23 个外墙涂料样品(面1~ 面23)和不同PVC 的5 个外墙涂料样品按该路线进行试验后发现,按该路线所得的结果更科学、更客观、更合理,且耗时短,经过大量试验后确认路线4 是可以在标准修订时采纳的方法。

2.5.1 同一涂料样品按路线4 在相同测定条件下的试验结果比较

表5~7 中给出了同一涂料样品在相同测定条件下两次平行测定的相对偏差和绝对差值,从中可以看出,如果漆膜未损坏,结果的重复性较好。

2.5.2 同一涂料样品不同测定条件下试验结果比较

表8~9 中比较了同一涂料样品在不同测定条件下(即改变某些条件,另外某些条件维持不变)的测定结果之间的相对偏差和绝对差值。从试验结果可见:在采用不同仪器、不同刷子、不同湿膜制备器的情况下,如果漆膜未损坏,结果的再现性也较好。

2.5.3 路线4 空白试验的考虑及处理方法

按路线4 进行耐洗刷性测定时,是否需要考虑空白试验问题:即刷子不刷洗,仅考虑洗刷介质的溶解作用造成的质量损失?采用以下几种方法来模拟空白试验过程,空白试验结果见表10。

a 法:在洗刷仪上进行,不用刷子刷洗,运行的频率和次数相同,漆膜宽约60 mm,按洗刷试验同样的方法,晾干,称重;

b 法:在洗刷仪上进行,不用刷子刷洗,运行的频率和次数相同,漆膜宽约130 mm,按洗刷试验同样的方法,晾干,称重;

c 法:将漆膜宽约130 mm 的试板在搪瓷盘中用洗刷介质浸泡约1 h(相当于洗刷2 000 次的时间),取出,按洗刷试验同样的方法,晾干,称重。

从表10 数据大致可以得出以下结论:

(1) 空白试验值与漆膜洗刷试验的质量损失有关,质量损失越大,空白试验值也越大,即漆膜中的物质越容易被洗刷介质溶出;

(2) 空白试验值与试板漆膜的面积大小有关;

(3) 当试板漆膜的面积大小接近时,b 法和c 法的结果接近。

由此得出按本路线测定时的处理方法:由于漆膜中物质被洗刷介质溶出,本身也能体现漆膜耐洗刷性的好坏,建议如果以漆膜的质量损失来评定时不扣除空白试验值,但应规定制备漆膜用湿膜制备器的宽度。如果要扣除空白试验值,可用c 法代替b法,以缩短试验时间。

2.5.4 新方法与现行方法结果的比较

将按路线4 所得的测定结果较差的涂料样品的测定结果与按现行方法所得的测定结果进行比较,结果见表11。

从表11 数据可以看出,按新方法评定为不合格的涂料样品按现行方法测定,耐洗刷性优于GB/T9755—2001 中优等品的要求,因此如果修订后的标准采用该方法,耐洗刷性要求将会提高(见面2、面6)。

3 结语

国内测定外墙涂料耐洗刷性的现行方法存在一些缺陷,为了更好地完善该项目的测定方法,查阅了国内外相关现行测定方法标准并对其进行分析比较,选择了几条合适路线对大量外墙涂料样品进行测定后发现,路线4 是最合适的方法,即:底材采用黑色PVC 塑料片,用间隙深度为200 μm 的湿膜制备器刮涂1 道涂料,养护7 d 后测定耐洗刷性。洗刷介质采用2.5 g/L的正十二烷基苯磺酸钠水溶液。测定时,在漆膜完好处的试板底下垫一层12.7 mm 宽、0.25 mm厚的薄片,采用国产刷子进行2 000 次洗刷循环的测定。由于外墙涂料乳液含量相对较高,而PVC 相对较低,其经过洗刷试验后漆膜的质量损失相对不是很高,且部分质量损失来自于洗刷介质对漆膜中某些物质的溶解作用,因此建议对外墙涂料不考虑漆膜的质量损失,仅以经过2 000 次洗刷试验后薄片上方漆膜出现越过薄片宽度的漆膜损坏来进行评定。对于其它类别的涂料产品(如内墙涂料),可根据此类产品的具体情况具体考虑,通过大量试验后确定最终的评定方法。

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