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                      户外重竹防护初步研究

陶腊生1李磊 吴春

 

(上海德赛堡建筑材料有限公司 上海 201708)

 

戴仕炳 2

 

(同济大学建筑与城市规划学院 上海 200082)

 

摘要: 分别利用水性丙烯酸漆及油性醇酸漆结合不同工艺对重竹板材处理并进行室外耐久性试验,再在此基础上结合防霉改性处理同时进行室内防霉试验。研究表明:1、两种防护油漆均有助于提高重竹板材的户外耐久性,但防霉性有待提高;2、在相同工艺条件下有色防护涂料处理样的耐久性明显高于无色透明放防护涂料处理样,且施工工艺以浸渍或涂刷 2 遍为佳;3、在筛选的防霉剂中,TB 及 DC 对重竹板材耐霉性的提高最为明显;4、防霉剂 CO 与油漆单独对重竹处理的效果要优于混合处理效果。

 关键词:水性丙烯酸;油性醇酸;重竹;室内;室外;耐久性;防霉

 

     重竹凭借其高强度、耐磨、耐水等优点近年受到厂商及用户的青睐 [1][2],但大量的户外重竹应用实例及实验表明,户外环境下,重竹板材易出现霉变、开裂等现象[3-7]。对此,过往研究大多采用基于室内防霉挑战试验的方式,筛选适合于户外重竹使用的防护涂料与防霉剂,忽视了室外条件下紫外线、水分、施工工艺等因素对户外重竹耐久性的影响。本试验在基于室内外测试条件差异的基础上,选用水性丙烯酸树脂漆及油性醇酸树脂漆作为户外防护涂料,并结合常用干膜防霉剂(单体或复配)分阶段进行室外及室内耐久性试验,分析适合于户外重竹防护的涂料、防霉剂及对应的施工工艺,以期为户外重竹的防护提供参考。

1 试验材料

 

  1. 1板材

 

选取无明显霉变、开裂和变色的重竹板材,裁截至尺寸大小为 150mm×100mm×12mm(长×宽×厚),基材表面打磨清洁后备用。

 

  1. 2防霉剂

         试验共选取了七类干膜防霉剂(单体或复配),具体成分及性状见表 1。

  1. 3防护涂料

 

试验选取两类常用的户外防护漆,参数如下:

 

1)水性丙烯酸树脂漆:树脂含量约为 10-30%、蜡等添加剂<10%,同时准备无色和浅胡桃木色(色浆:5-10%)2 种体系;

2)油性醇酸树脂漆:树脂含量约为 10%,紫外线吸收剂、杀菌剂、防结皮剂等添加剂<10%,同时准备无色和柚木色(色浆:5-10%)2 种体系;

2 试验方法

 

2.1 室外条件下防护涂料及工艺比较

 

试验通过采用不同涂料及施工工艺对重竹板材进行处理并放置室外条件下(上海,青浦)进行测试,试验测试条件主要参照 ASTM-D1006《木器涂料外观曝露测试的标准测试方法》执行[8],测试架如图1所示。试验主要记录板材霉变、开裂(基材、漆膜的开裂)、变色(基材及油饰层的变色)情况。其中霉变程度按霉菌的感染面积进行评估,感染面积以同一条件下重复样板的平均感染面积计算;变色及开裂依次按照“严重”“较严重”“轻微”“不明显”对不同程度病变进行界定。

图 1 户外自然曝晒架及试验样板

 

Fig 1 Insolate frame and samples in outdoors for durability test.

[1] 测试时间为 2012 年 3 月 10 日至 2012 年 8 月 10 日;[2] 均为手工操作;涂刷:用毛刷蘸取涂料涂布,用干布擦除板材表面多余涂料;浸渍:将板材置于涂料容器 10s 左右后取出;添加防霉剂 CO 的试样,均保证 1%有效成分。

2.2 室内外条件下防霉剂的筛选

      在前期室外老化试验基础上,利用防霉剂对重竹进行改性并分别进行室内和室外测试,其中室内测试主要参考 GB/T 18261-2000《防霉剂防治木材霉菌及蓝变菌的试验方法》[8]

[1] 防霉剂经稀释至指定浓度后直接涂刷重竹,气干后进行表层油漆涂饰,试件置于相对湿度 90%,温度 28℃恒温恒湿箱内,连续 3 个月内观察记录试验板材表层霉菌感染面积变化,测试时间为 2012 年 5 月 10 日至 2012 年 8 月 10 日。

 

3 结果与分析

 

3.1 室外条件下防护涂料及工艺比较

 

       从表 3 及图 2 看出,水性丙烯酸树脂漆以不同工艺处理后的板材在室外条件下,均存在不同程度霉变,而油性醇酸树脂漆在室外条件的防霉性能则明显优于水性丙烯酸树脂漆,这可能与油性树脂漆的渗透性及其内含的杀菌剂有关。此外,通过防霉改性后水性丙烯酸树脂漆处理的板材(1-7)其防霉性能有所提升。

比较 1-7 和 1-8 可以发现,防霉剂的施加工艺对板材的耐霉性能影响明显,相对防霉剂 CO 直接添加入水性丙烯酸树脂漆中的施工工艺(1-8),将防霉剂 CO 与水性丙烯酸树脂漆分开施工处理(1-7)对板材的室外耐霉性能提升更佳(如图 2,B、C 样板所示)。这可能是因为,防霉剂与水性丙烯酸树脂漆共混后,产生了化学反应,导致各自防护功能的降低或者共混后加入,防霉剂的渗透性降低,进而导致板材的室外耐霉性降低。

A:未处理素板; B:防霉剂 co 预处理板材后,利用水性丙烯酸树脂漆涂刷 2 遍; C:防霉剂 co 同水性丙烯酸树脂漆混合后,涂刷 2 遍; D:无色水性丙烯酸树脂漆处理样板(涂刷 2 遍); E:浅胡桃木色水性丙烯酸树脂漆处理样板(涂刷 2 遍); F:无色油性醇酸树脂漆处理样板(涂刷 2 遍); G:柚木色油性醇酸树脂漆处理样板(涂刷 2遍);图 3 户外老化测试样板(6 个月后)

Fig 3 Samples used for outdoors durability test (after six months )

 

     综合表 3,各类处理板材在室外条件下,开裂与变色几乎是同步的。这可能是由于板材材的开裂(面裂和端裂)进一步导致水分和紫外线对开裂部位材料的变色破坏。由于重竹板材原料及工艺的特点,素板(1-0)在室外条件下病变严重,不同工艺的水性丙烯酸树脂漆或油性醇酸树脂漆处理后均对板材综合性能有一定提升。

      通过比较不同处理板材的病变发现:① 无色的水性丙烯酸树脂漆、油性醇酸树脂漆处理的板材表面变色明显(1-1、1-2、1-9),漆膜存在脱落起皮。有色的水性丙烯酸树脂漆或油性醇酸树脂漆则不存在漆膜的脱落或起皮现象,板材的变色多由霉菌的滋生引起。这可能是因为,无色水性丙烯酸树脂漆或油性醇酸树脂漆中缺少色浆对紫外线的吸收,进而导致油饰层及基材的破坏;②从开裂及变色的程度看,涂刷2(1-2,1-4)遍要优于涂刷1遍(1-1,1-3),浸渍工艺要优于涂刷工艺。

 

   相对素板(2-0),利用水性丙烯酸树脂漆(2-1)和油性醇酸树脂漆(2-7)处理的板材在室内测试条件下防霉性能均有提高,但霉菌的感染面积在放置一个月后依然高达 50%和 20%,且在 2 个月后,2 类板材的表面基本全部被霉菌覆盖。这表明,虽然水性丙烯酸树脂漆和油性醇酸树脂漆虽有助于提高重竹板材抑耐久性的功能,但其防霉性能仍需提高。

     在室内测试条件下,根据板材霉菌感染面积的对比,选择的几类防霉剂优异性能大致顺序为水性丙烯酸树脂漆系统:TB>ZPT>CO>IM>CD;油性醇酸树脂漆系统:DI>DC。其中,DI 在室内测试条件,对油性醇酸树脂漆系统处理后板材的防霉性能提升尤为明显。

 

4 结论

        户外重竹病害的频发严重阻碍了重竹板材户外使用的普及与推广。本次试验通过室外老化试验筛选防护涂料及防霉处理的处理工艺,并在此基础上进行室内防霉试验,对几类干膜防霉剂进行了筛选。初步的研究结果表明:水性丙烯酸树脂漆和油性醇酸树脂漆均有助于提高重竹板材的室外耐久性,但防霉性有待提高;筛选的几类干膜防霉剂中,TB 及 DI 对重竹板材耐霉性的提高最为明显;在相同工艺条件下有色防护涂料处理样的耐久性明显高于无色透明放防护涂料处理样,且施工工艺以浸渍或涂刷 2 遍为佳;此外,防霉剂 CO 与油漆单独对重竹处理的效果要优于混合处理效果。

 

 

参考文献:

 

[1]于文吉.我国重组竹产业发展现状与趋势分析[J].木材工业,2012,26(1):11-14.

 

[2]李琴,汪奎宏.重组竹产业化发展可行性分析[J].木材工业 2007,21(1):33-35.

 

[3]赵鹤.户外家具用重组竹材防腐工艺研究[D].南京林业大学,2011:11-13.

 

[4]胡迪.竹重组材户外地板的防霉处理及其性能研究[D].南京林业大学,2011:10-12.

 

[5]黄小真.户外竹材重组材耐老化试验方法及性能研究[D].南京林业大学,2011:13-18.

 

[6]魏万姝.慈竹重组材防霉技术初步研究[D].中国林业科学研究院,2011:86-90.

 

[7]刘伟.抗菌剂在抗菌涂料中的应用研究[J].中国涂料,2007,22(11):24-28. [8]ASTM D1006《木器涂料外观曝露测试的标准测试方法》[S].

 

[9]GB/T 18261-2000.防霉剂防治木材霉菌及蓝变菌的试验方法[S].