建築塗料的外部抗沾汙性評估方法：QUV紫外老化測試

發布於：2022-08-15

ASTM 油漆和相關塗料、材料和應用委員會 (D01.42) 的建築小組委員會與工業合作夥伴合作，研究了一種加速實驗室方法來評估建築塗料的外部抗沾汙性。

一項同時進行的外部暴露研究在美國各地 7 個不同氣候的地點對 7 種商業塗料進行了 36 個月。加速實驗室方法探索了多個變量，包括塗層的幹燥時間和QUV曝光時間。

建築塗料戶外老化測試

對於外部研究，為了了解多個變量及其相互作用對最終響應的影響，應用了穩健的統計方法，利用具有固定和隨機效應的混合模型來解釋重複測量分析和標準最小二乘線性回歸。最後，比較了實驗室和外部兩種方法的結果，以了解總體趨勢的相似性。

介紹

ASTM D01.42 分委員會負責油漆和塗料的測試方法，耐沾汙性 (DPUR) 是外牆塗料的重要性能屬性。隨著全球塗料行業對可持續性的重視程度不斷提高，減少低 VOC 乳膠漆中的揮發性有機化合物 (VOC) 成為行業當務之急。

塗料行業通常使用非揮發性聚結劑和低 T g聚合物，減少對聚結劑的需求，導致塗料特別容易積聚難看的汙垢。通過自然風化評估 DPUR 既昂貴又耗時。1,2由於 DPUR 也是氣候和空氣質量的函數，因此仔細協調跨多個地理位置的暴露數據收集是數據質量和後續分析和解釋的關鍵。

ASTM D01.42 分委員會致力於開發一種與自然暴露密切相關的加速 DPUR 標準方法。在加速方法開發的早期，為了比較目的，生成自然風化吸塵數據被認為是至關重要的。

外部暴露於 2015 年 6 月開始，到 2019 年 4 月完成。每項研究都積累了三年的數據。風險敞口和數據收集在多個地理位置進行了仔細實施，以確保用於分析和解釋的高數據質量。一項初步的實驗室研究證實了所提議的加速 DPUR 方法與自然外部暴露的相關性。

這項工作的完成依賴於數家塗料公司和原材料供應商的廣泛參與，本文末尾的致謝中對此進行了總結。除了個人貢獻外，還投入了大量的企業資源來支持這項合作研究。參與的公司包括阿科瑪、ASTM 實驗室間研究計劃、Atlas、Azelis Americas、波音、陶氏化學公司、伊士曼化學公司、馬歇爾實驗室、PPG 工業、宣威威廉姆斯公司和瓦克。

實驗過程

材料

選擇並購買了七種匿名商業白色基礎塗料，用於自然暴露和加速實驗室測試。每種塗料的樣品都被運送到參與的實驗室，並期望在未來的實驗室間研究中使用相同的塗料來驗證加速方法。選擇油漆代表三種光澤類別（半光、緞麵和平光）以及兩種質量類別（標準和優質）。油漆說明總結在表 1中。

表1油漆類型說明

使用QUV進行DPUR測試方法

用於測試 DPUR 的加速實驗室方法是使用在鋁板上塗下測試塗層，然後是塗層的實驗室條件固化時間、標準 QUV 暴露期和應用水性汙垢漿料來進行的。然後用水清洗弄髒的麵板，並使用反射率測量來確定塗層保留汙垢的趨勢。

使用的基板是10 × 15 cm 的鋁板。使用下拉式塗抹器工具來產生大約 5 密耳的濕膜厚度。固化時間和 QUV 暴露時間各不相同。固化時間在室溫下為 1 天或 7 天，而 QUV 調節持續時間為 1 天或 5 天。

實驗中使用的汙垢漿是棕色氧化鐵顏料的水分散體。在自來水下輕輕攪拌清潔麵板。在每種測試條件下為每種油漆製備兩個複製板。Y 反射率 (45/0) 和 L * a * b * (D65/10 CIE SPIN) 是在麵板被弄髒之前和清潔泥漿應用之後測量的。ΔY（初始 Y-最終 Y）和 ΔL *（初始 L * -最終 L *）值是根據讀數計算得出的。較大的 ΔY 或 ΔL *值表示較高的汙垢收集和較差的汙垢吸收阻力。

用於評估 DPUR 的塗料自然老化

為 ASTM 研究實施了自然風化，塗料暴露在由不同組織和人員管理的七個不同地點。因此，很難用單一的方法來描述外部測試，並且可能存在未知的不受控製的變量。

該研究的暴露地點包括美國各地的設施，這些設施具有代表美國東北部、中東、東南部、中部、西南和西北部地區的各種氣候。為了管理基材和油漆應用技術的差異，所有油漆都從單一來源的單一位置應用於麵板。油漆被塗在 102 × 305 厘米的鋁板上。

使用下拉式塗抹器工具來產生大約 5 密耳的濕膜厚度。幹燥的麵板被運送到這些地點，目的是在油漆應用後一周內開始自然暴露。

麵板以四個方向暴露：水平向上 5° 朝南 (S5)、45° 角朝南 (S45)、垂直朝南 (SV) 和垂直朝北 (NV)。麵板在四個不同的開始日期暴露，旨在代表四個季節中的每個季節發生的油漆應用：2015 年 6 月、2015 年 9 月、2015 年 12 月和 2016 年 4 月。

在九個時間間隔進行讀數，包括：0、1、3、6、12、18、24、30 和 36 個月。在每個時間間隔進行了多種測量類型，包括 Y 反射率 (45/0)、L * a * b * (D65/10 CIE SPIN)、光澤度 (20、60、80°)，以及主觀汙垢和黴菌ASTM 方法 D3274。每個暴露位置的結果由 ASTM ILS 委員會收集，並為暴露位置匿名進行編碼。