水性漆跟油性漆一樣,長期暴露在戶外或光照輻射下會出現(xiàn)失光、褪色、泛黃、剝落、開裂、喪失拉伸強度和整層脫落等現(xiàn)象。即使是室內(nèi)光線或者透過窗玻璃的陽光也會對其顏料或染料之類的物質(zhì)造成損害。普遍認為:產(chǎn)生失光現(xiàn)象主要來自的乳液或樹脂原因,而褪色大多出自色漿顏料原因。
因此,選擇優(yōu)質(zhì)的乳液或樹脂及耐候性好的色漿顏料,對于水性漆在戶外的使用壽命存在很大的關(guān)系。
如何來測試,以獲得水性漆的耐候性和耐光性呢?
國內(nèi)外普遍采用:自然氣候老化法、氙弧燈照射或碳弧燈照射、紫外光燈照射等人工加速氣候老化試驗的方法。
1. 自然氣候老化法
自然氣候老化試驗方法是國內(nèi)外廣泛采用的方法。其主要原因是實驗結(jié)果更符合實際, 所需的費用較低而且操作簡單方便。
但自然氣候老化試驗的不足之處是試驗需要的時間長,很難用漫長的周期等待一個產(chǎn)品的測試結(jié)果。另外,不同地方的光照時間及光照強度,溫差變化各異,無法得到統(tǒng)一標準。
2. 氙弧輻射法
氙弧輻射試驗被認為是最能模擬全太陽光譜的試驗,因為它能產(chǎn)生紫外光、可見光和紅外光。
但這種方法也有局限性,弧燈光源必須經(jīng)過過濾以減少不期望的輻射。用變過濾玻璃改變透過的短波長紫外光類型,減少材料遭受破壞的速度和程度。通常運用的過濾有3種類型:光、玻璃和擴展的紫外光類型(國標GB/T1865—1997中提到的方法)。不同的過慮玻璃產(chǎn)生的過慮效果也有差異。
另外,氙弧燈光源的光譜穩(wěn)定性比熒光紫外燈光差。新舊氙弧燈釋放光譜能量的長短波長范圍隨燈的使用時間變化顯著。因此,加大更換燈管的頻度以減輕燈光老化的影響?;蛘呖捎脗鞲衅骺刂戚椪斩取1M管存在因燈老化引起的光譜能量分布變化,氙弧燈仍不失作為耐候性和耐日光照射試驗的一種可靠的和反映實際的光源。
為模擬自然條件下的狀態(tài),大多數(shù)氙弧輻射試驗時采用水噴淋和/或溫度自動控制系統(tǒng)(國標GB/T1865—1997提出的“表面用水噴淋)。水噴淋方法的局限是當溫度相對較低的水噴到溫度相對較高的試板上時,試板會冷卻下來,這會使材料遭破壞的過程減緩。
3. 紫外光燈照射法
紫外光燈照射老化試驗利用熒光紫外光燈模擬太陽光對耐久性材料的破壞性作用。這與前提到的氙弧燈有區(qū)別,熒光紫外燈在電學(xué)原理上與普通的照明用冷光日光燈相似,但能生成更多的紫外光而非可見光或紅外光線。
對于不同的曝曬應(yīng)用,有不同類型的具有不同光譜的燈供選擇。UVA-340型的燈在主要的短波長紫外光光譜范圍能很好地模擬太陽光。UVA-340燈的光譜能量分布(SPD)與從太陽光譜中360nm處分出的光譜圖很近似。UV-B型燈也是通常使用的加速人工氣候老化試驗用燈。它比UV-A型燈對材料的破壞速度更快,
輻照度(光強度)控制對于獲得準確而有重現(xiàn)性的結(jié)果是很有必要的。大多數(shù)紫外光老化試驗裝置都配備了輻照度控制系統(tǒng)。這些精確的輻照度控制系統(tǒng)使用戶做試驗時能擇輻照度量。通過反饋控制系統(tǒng),輻照度能被連續(xù)和自動地監(jiān)控并精確地得到控制。控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)燈管的功率而自動地對因燈管老化或其他原因造成的照度不足進行補償。
熒光紫外光燈因自身內(nèi)在的光譜穩(wěn)定性使輻照度控制簡單化。所有的燈源隨時間老化都會變?nèi)?。但熒光燈與其他類型的燈不同,它的光譜能量分布不會隨時間變化。這一特點提高了試驗結(jié)果的重現(xiàn)性,因而也是一大優(yōu)勢。
使用紫燈老化試驗的一個主要優(yōu)勢在于它能夠模擬較為符合實際的室外潮濕環(huán)境對材料的破壞作用。材料置于室外時,據(jù)統(tǒng)計每天至少有12h頻繁地遭受潮濕作用。因為這種潮濕作用大多表現(xiàn)為凝露的形式,因而在加速人工氣候老化試驗中采用一個特殊的冷凝原理來模仿室外潮濕。
在這樣的冷凝循環(huán)過程中,要加熱試驗箱底部的水槽以產(chǎn)生蒸汽。熱蒸汽保持試驗箱的環(huán)境在高溫下有100% 相對濕度。試驗箱設(shè)計時,要使試板實際上構(gòu)成試驗箱的側(cè)壁。這樣試板的背面暴露在室溫的室內(nèi)空氣下。室內(nèi)空氣的冷卻作用使被測的試板表面的溫度比蒸汽溫度降低幾度。這幾度的溫差可使水在冷凝循環(huán)過程中連續(xù)不斷地降到被測試表面。
如此產(chǎn)生的冷凝水是性質(zhì)穩(wěn)定的、純凈蒸餾水。這種水能提高實驗結(jié)果的重現(xiàn)性,排除水沉積物污染問題并且簡化試驗設(shè)備安裝和操作。
因為材料在室外受潮的時間一般很長,所以典型的循環(huán)冷凝系統(tǒng)最少要有4h的試驗時間。冷凝過程在加溫條件下進行(50℃),就會大大地加快潮濕對材料的破壞速度。長時間的加熱條件下進行的冷凝循環(huán)比其他諸如水噴淋、浸漬和其他高濕度環(huán)境的方法更能有效地再現(xiàn)潮濕環(huán)境破壞材料的現(xiàn)象。
4. 總結(jié)
雖然國內(nèi)目前通用的耐老化試驗方法是氙弧輻射,但在國外氙弧輻射和紫外光老化試驗都是應(yīng)用廣泛的試驗方法。這兩種方法是基于完全不同的原理。氙燈照射試驗箱仿制全部的太陽光譜,包括紫外光、可見光和紅外光,其目的是模擬太陽光。而紫外光老化試驗并不企圖仿制太陽光線,而只是模仿太陽光的破壞效果。它是基于這樣的原理,長期在室外暴露的耐久性材料,受短波紫外光照射引起的老化損害最大。
另外,即便是在自然氣候下進行老化試驗,還有一種加速的方法,就是將被測試樣板裝在能隨太陽升起降落而轉(zhuǎn)動的樣板架,使樣板大部分時間保持被陽光直射的狀態(tài),以獲得加速試驗結(jié)果。
無論何種試驗方法,都在努力追求水性漆的耐候性,耐光性更適合實際需要。
相信隨著水性高分子及配套助劑及顏料,染料的不斷開發(fā)創(chuàng)新,以及試驗方法更加科學(xué)實際。水性漆包括耐候性,耐久性在內(nèi)的品質(zhì)將得到長足提升。
開啟水漆時代,推動高質(zhì)量發(fā)展!