编者注:这是一篇两部分论文的第2部分。第一部分刊登在2017年10月号上

摘要

有机涂层系统的概念由热熔涂层(也称为热塑性涂层)组成,在熔融状态下覆以水稀释涂层,通过开发用于林产品外部建筑组件的无溶剂车间底漆来探索。通过暴露在多个地点的天气,将这些带和不带市售饰面漆的车间底漆与各种基材上的选定商业涂料系统进行了比较。这一概念尚处于起步阶段,但所开发的涂料具有商业实用性,其性能等同于或优于公认质量的传统涂料系统。建议应用的概念包括道路标记和内部装饰。该油田已开放开采。

简介

本文的第一部分描述了应用于工业涂层线的有机涂层体系,包括热熔涂层,在仍处于熔融状态时覆以合适的水稀释涂层。本文涵盖了这一发展的历史,包括20世纪60年代的早期工作,以及20世纪90年代恢复调查后的进一步发展和测试。虽然这可能是一个多用途的概念,但为天气测试开发的系统包括一种用于森林产品外部壁板的车间底漆,而水稀释组件是一种乳胶底漆。讨论了配方和测试,以及尚未彻底检查的潜在应用,1包括道路标记。

实验

选择用于风化试验的涂层表面

20世纪60年代测试的热熔/乳胶系统所表现出的耐久性表明,在传统表面上与其他耐用涂料进行比较测试可能需要相当长的时间。为了尽量减少暴露在天气中的测试时间,我选择了外部胶合板作为测试的主要衬底。油漆承包商通常认为暴露在天气下是无法油漆的。特定的胶合板表面选择的是光滑砂外AC级,3层,8.6毫米(11/32英寸)厚。相关涂层也暴露在红木上,红木是一种广泛使用的基材,被认为是可油漆的,以及其他一些木基表面。然而,正如预期的那样,大约5年半的暴露时间只能从交替表面上的这些测试中获得有限的信息。

虽然,正如本文第1部分所认识到的,壁板的涂层可能不是所提议的涂层系统的最大用途领域,但集中于该涂层应用是有说服力的理由的。除了胶合板可以加速失败之外,我还可以利用我在早期工作中积累的知识,并有可能展示出色的性能。因此,胶合板作为主要基材的意义并不在于目前的涂层系统对特定表面的油漆的有用性,因为很少应用成膜涂层。相反,它在于对加速测试的期望以及该表面所呈现的挑战。表现良好的涂层应该在许多更稳定的表面上表现良好。

胶合板作为外部油漆表面

通过考虑胶合板表面在天气中的行为,以及成功所需的涂层特性,可以进一步理解这一点。耿氏2将“车床检查”的名称应用于平行于纹理的裂纹,这些裂纹在一次或多次湿/干循环后不可避免地出现在外层铺层中,解释裂纹是由于从圆形原木上剥落后铺层变平所引入的应力引起的。本文将使用术语“晶粒裂纹”来代替,因为“检查”在涂层技术中有一个内涵,在这里不适用。Gunn得出结论,只有当涂层中不可避免的裂缝(从木材表面开裂开始)不通过涂层传播时,涂层才能防止胶合板开裂。因此,在风化过程中,薄膜必须保持强度和/或延伸性,以限制裂缝的发展。任何观察过外层胶合板上风化的成膜涂层的人都熟悉通常随着涂层裂缝的发展而出现的剥落的灾难性失败。

涂层系统在用于天气测试的表面上的应用

胶合板来自单一制造商2在工业砂床上轻轻打磨,以去除通常覆盖胶合板表面的木纤维和小碎片的“绒毛”。在滚涂之前,木材表面被红外预热到104°C(220°F),赶走表面水分,否则可能被热涂层蒸发并导致起泡。要注意以前用于清洁涂布机的物质与正在使用的热熔涂层兼容,以避免对涂层间的粘附性产生不利影响。

选择两种热熔涂层进行天气测试,一种是用干燥油和干燥器修饰的涂层,用于有限的交联,另一种是无干燥油涂层(见本文第一部分的表1-4)1-分别由工业直接滚涂机应用于胶合板和其他表面作为基材的风化。无油热熔涂层的应用温度为182°C(360°F),而油改性热熔涂层的应用温度为127°C(260°F)。通过对板料样件进行涂覆,通过差值确定近似涂覆重量,计算膜厚,调整涂布机的涂覆厚度。

在涂覆的第一块面板上,冷却后的热熔膜表面布满了表面上令人反感的脊状图案。这种不必要的“罗纹”现象经常出现在滚涂热熔表面。为了克服这一问题,涂布机上的医生辊被锁定,因此无法转动,它执行擦拭动作以使涂在涂抹器辊上的热熔液光滑。这产生了一个轻微的纹理涂层表面,令人满意的光滑的外部使用,在板的表面平行于颗粒。涂布机制造商3建议锁定医生卷不会损害涂布机。

热熔辊涂布机所能达到的最小膜厚受涂层粘度(约18,000 mPa)的限制。S在应用温度)到约38µm (1.5 mils)。胶合板和其他类型的板在38至50 μ m(1½至2 mils)和额外的胶合板在50至75 μ m(2至3 mils)涂层。不适合滚涂的羽毛边红木壁板被磨到平面上,用Bird涂抹器以约25µm (1 mil)涂抹。

许多胶合板表面也同样被Bird涂抹器以约25微米的速度磨损和涂覆,以允许在薄膜厚度低于滚涂机范围的情况下进行风化测试。有些类似地用大约50微米的热熔液涂覆。用这种方法制备面板的必要性决定了暴露在天气中的面板要小。

即使是将一块很小的面板打磨成足够平整的表面也需要相当大的劳动(关于面板的制备方法,请参阅本文第一部分的附录1)。1;对较大的面板进行平滑是不切实际的,但为了有效地比较测试结果,需要均匀的尺寸。因此,所有涂布板被切割成每块10x20厘米(4x8英寸)的面板。

在滚涂设施,没有办法应用乳胶底漆。在喷洒乳胶底漆之前,有必要在另一个位置使用红外装置液化之前的热熔涂层卷涂膜。采用严格的程序控制喷涂过程,通过夹具引导喷枪运动,控制喷涂过程的膜厚和均匀性。每块面板都在热风吹风机中吹干90秒,最后一分钟还有额外的红外线加热。为了确保干燥的乳胶涂层在12到25微米(½到1密耳)之间,乳胶底漆膜厚度由重量差来估计,只有当膜厚度在所需范围内时,面板才被接受进行天气测试。

面板的底部边缘接受了涂层系统,尽可能类似于表面。面板背面由传统的商用乳胶房屋涂料两层系统保护,在末端和顶部使用铝箔胶带。

涂层板的试验设计与天气暴露

在本文中,为简洁起见,由热熔涂层与乳胶涂层在熔融状态下复涂而成的系统将被称为“混合”系统。

许多面板的初始曝光是通过两种方式之一完成的。如果面板代表的是一个新结构的表面,通常会在现场涂覆,因此在底漆之前风化,那么它就会在未涂漆的情况下暴露30天,然后用传统的房屋涂料系统进行涂漆。或者,如果它代表了车间底漆表面,则在曝光前涂上一层传统的乳胶漆底漆,或者涂上混合车间底漆系统。然后将其暴露30天,然后再进行任何额外的涂层处理。30天的预暴露限制是为了限制对车间底漆面板和未油漆暴露面板之间比较的干扰。出乎意料的是,正如我们将进一步讨论的那样,这种预曝光对未涂漆胶合板的影响要比其他未涂漆基材大得多。

除下文所述外,在俄亥俄州辛辛那提郊区或佛罗里达州霍姆斯特德,面板暴露在没有背衬的情况下,呈双重的南垂直暴露。在涂有混合系统的面板上,涂料体积浓度(PVC)高的乳胶底漆(见本文第一部分的表5),1在12 ~ 25µm(½~ 1 mil)的干膜厚度下,形成的乳胶涂层直接应用于热熔。这里将描述一个例外。曝光被组织成几个面板系列,每个系列服务于不同的目的,每个系列除了胶合板外还包括其他林产品基质。每个系列中的所有面板都在同一时间和地点暴露。在每个系列中,每种基材的一对面板分别涂有常规的商业涂层系统,作为对照,其余面板涂有基于混合底漆的系统。每一对涂有混合底漆的面板都使用无油热熔,另一对相同的面板则使用有油的热熔。胶合板上的其他变量包括热熔膜厚度、商业表面处理的特性及其涂层数量。

作为对照的涂料系统包括来自两个来源的一线乳胶漆底漆和饰面漆,4一线醇酸/油性房屋漆底漆和面漆来自所列的第一个来源,承包商级乳胶房屋漆来自第三个来源,v应用self-primed。所有对照涂料均按标签指示刷涂。在每个面板系列中,用于控制的相同商业饰面也用于涂有两种混合底漆系统的面板的面漆。

在一个面板系列中,所有面板都使用混合系统或商用乳胶漆底漆进行车间底漆,然后在使用任何额外涂料之前暴露四个月。这是为了模拟秋天的施工,直到春天才进行装修。该系列的另一个特点是,在几对红木和胶合板上,表5(本文第一部分)的高pvc乳胶底漆1直接在热熔涂料上,用一种商用的半光乳胶房屋涂料代替了6在相同的干膜厚度,从而允许比较这两种涂料作为乳胶底漆。

三个简短的系列面板用于特殊用途。其中一个系列是用商业深棕色乳胶房屋涂料完成的7在俄亥俄州高出地面61厘米(24英寸)的地方,面朝下暴露了一年。它的目的是产生与酸雨或露水有关的难看的白色表面沉积物,称为“结霜”,并测试混合涂层系统对其的敏感性。另一个系列使用相同的深棕色房屋涂料,在佛罗里达州以85度的垂直温度暴露,以测试佛罗里达夏季阳光下热熔涂料软化的脆弱性。在第三个特殊用途系列中,每个面板上的混合车间底漆被故意损坏,风化30天,在损坏区域应用商用乳胶底漆进行修复,然后再涂上商用房屋涂料。为了确定混合动力系统是否能够成功修复,该系列作业在俄亥俄州的南部进行了暴露。

因为我搬家了,在俄亥俄州暴露的面板在43个月后被移除了,并转移到乔治亚州东北部的农村地区,在那里它们向南垂直暴露了25个月。在佛罗里达州,南垂直暴露持续了5年半。在所有这些地点,每个面板的季度评估都以摄影标准为指导。3.

对不同组面板上涂层系统性能的统计比较通过配对相同数量的组进行方便,以便每个面板和每个涂层系统的每个可控特性,除了要研究的变量外,在每对中都是相同的。分析的失效模式包括晶粒开裂、剥落和霉变。采用的统计检验是配对差异检验和Wilcoxon符号秩检验,4每一个都适用于这种配对数据的分析。配对差异检验确定两个总体均值显著不同的概率。Wilcoxon检验同样适用于两个总体的频率分布。在显著差异的情况下,每个测试提供了结果的置信水平。由于开裂和剥落的严重程度随着暴露时间的增加而增加,在相同的定期检查中,对每种故障模式分析了分配给每个面板的面板评级。另一方面,可见的霉变随着暴露时间的变化而不可预测。因此,统计比较的霉菌数据是在可见发病前的暴露时间和总暴露期间记录的最严重感染。

研究涂层对外墙水分凝结的贡献

众所周知,如果在已使用的结构内产生的湿气在外墙凝结,腐烂可能会造成损坏和/或有毒霉菌的生长可能会使结构无法使用。如果墙壁内的湿度与外部空气冷却同时增加,直到超过露点,就会发生这种情况。影响因素包括漏水的内部防潮屏障和/或不透水的外部有机涂层。腐烂和霉菌生长在略高于纤维饱和水平的木材纤维水分含量约30%。5为了调查混合涂料是否会导致这个问题,我分别测试了混合涂料,分别使用了天气测试中使用的两种热熔胶,每一种都涂上了高pvc乳胶底漆,然后涂上了油漆漆。他们在一个设备上暴露在天气中,该设备被设计为代表一个内部湿度高和漏水的防潮屏障的占用结构。每次测试都将一种混合涂层系统与已知性能良好的涂层系统进行比较。有关测试细节和设备图纸,请参见附录2和图1。

用于测试涂层系统在墙壁上造成凝结的倾向的装置

图1:用于测试涂层系统在墙壁上造成凝结的倾向的装置。

为了评估测试本身并建立测试程序,我用它来比较几对构造和涂覆的面板,以确保一个面板会比另一个更好地传输水分。一到两周后,小组行为的差异总是如预期的那样。然后,我认为该测试能够在合理的时间内区分水分输送的差异。测试的长度和当时的天气并不是性能比较的考虑因素,因为控制面板和测试面板总是以相同的水分含量开始,并在相同的条件下保持相同的时间,无论这些条件的细节可能是什么。在对混合涂料系统进行测试时,我使用了与在天气测试中使用的相同的油屋涂料底漆和面漆作为控制系统。我还使用了这种油漆房涂料,在相同的厚度,作为完成混合系统。在两种热熔涂层膜厚度以及道格拉斯冷杉和南方黄松胶合板上进行了测试,以研究两种混合涂层系统相对于油屋涂料控制的水分运输性能,并在每组条件下进行重复测试。

结果与讨论

外部胶合板性能的一些方面

外部胶合板表现出意想不到的方式。这可能会引起大家的兴趣,也与本次调查有关。

暴露12个月后,两组风化胶合板的颗粒开裂程度有较大差异。开裂更严重的一组,作为风化测试的对照组,在使用商业涂料系统之前,已经暴露在没有喷漆的环境中30天。另一组在铺底漆后30天,在完成应用前暴露。无论所涉及的特定涂层系统如何,性能上的差异始终存在。额外的暴露对开裂的影响不大,但在18个月后开始出现剥落,并在4年半后发展到几乎所有在喷漆前风化的面板都出现严重剥落。相比之下,在任何使用混合底漆或商用乳胶底漆的面板车间上,几乎没有或几乎没有发生剥落。表6(表1-5见第一部分)1显示了暴露过程中裂纹和剥落的发展过程。图2显示了68个月后的一个比较示例。很明显,暴露过程引起的性能差异——未涂漆胶合板的风化与车间底漆后的风化——掩盖了由于涂料本身引起的任何性能变化。

常规控制涂层系统与混合底漆系统

表6:常规控制涂层系统与混合底漆系统。

胶合板暴露了68个月

图2:胶合板暴露了68个月。上面照片中显示的两个面板都涂有相同的两层传统乳胶系统。左边的面板暴露在外面30天没有油漆,然后被涂上涂料。右边的是用常规乳胶底漆进行车间底漆,暴露30天,然后上面漆。下图中的面板使用混合底漆进行车间底漆,暴露30天,然后与其他面板使用相同的面漆。它们说明了在使用面漆之前曝光的效果,有底漆和没有底漆,以及底漆的选择对木材染色的影响。

由于风化作用,暴露在外的木材表面的可涂性会退化,这是众所周知的,但在这次测试中,短暂的暴露几乎没有影响红木和松树对胶合板的严重降解。此外,在预风化胶合板上失败的传统饰面在车间底漆胶合板上应用时,在天气中存活了5年半。这同样适用于任何不同的车间底漆。

看来,未经保护的胶合板很容易受到风化作用的表面损伤,即使是短暂的,这可能是它“不能涂漆”的名声的来源。菲斯特已经报告了结果6这很容易被理解为确认。他报告了一些胶合板上的商业乳胶涂层系统在三个地点经过七年风化后的优异性能。这与一般经验相反,但涂料是在任何面板暴露之前涂上的。因此,面板应该被认为是车间涂层。

与预期相反,佛罗里达州胶合板的抗开裂和剥落性能始终优于俄亥俄州。剥落几乎只发生在涂层前风化30天的面板上,但即使在这些面板上,佛罗里达州的暴露也始终较少剥落,开始时间较晚(表7)。我建议的解释是,胶合板表面的不稳定性对涂层性能的影响比佛罗里达州强烈的太阳辐射和潮湿的气候更大。俄亥俄州更大范围的温度和湿度,以及冻融循环,可能会导致表面更频繁和严重的膨胀和收缩,因此与佛罗里达州相比,俄亥俄州胶合板表面不稳定对涂层性能的影响可能会被放大。

佛罗里达州的表现与俄亥俄州/佐治亚州的表现——开裂和剥落

表7:佛罗里达州的表现与俄亥俄州/佐治亚州的表现——开裂和剥落。

在一组24块冷杉胶合板中,还发现了更多意想不到的行为,它们无一例外地在天气中保持均匀光滑,与旁边暴露的大量类似面板形成鲜明对比。这24块确实开裂了,但没有形成与晶粒裂纹平行的典型脊状结构。这样的脊线是造成胶合板表面不稳定的主要原因,这使得胶合板难以油漆,一些脊线在表面以上高达3毫米。这24块板是用压下式而不是辊式涂布机涂布的,已经被严重磨损——大约0.2毫米的木材被去除——以提供一个足够平面的表面,供实验室涂布应用。一种建议的解释是,外层最严重的受力部分已经被打磨掉了。

风化试验结果

对铺有底漆的面板进行比较是特别感兴趣的;也就是说,混合底漆面板与那些涂有商业乳胶底漆的面板。从统计学上看,开裂数据无显著性差异,剥落程度不足以进行有意义的比较。然而,在抗霉性方面,杂交品种在暴露前两年表现优异(表8和图3)。在表8中,抗霉性的标准是发病前的月数。当标准是在测试期间记录的最严重的霉菌生长时,结果基本上是相同的。因此,当将传统乳胶底漆与杂交系统进行比较时,杂交系统在5年半后出现的唯一区别是始终较高的早期霉变抗性。

常规控制涂料系统与混合车间底漆系统-抗霉性

表8:常规控制涂料系统与混合车间底漆系统-抗霉性。

红木面板暴露了43个月

图3:红木面板暴露了43个月。左面板用常规乳胶底漆进行车间底漆;右侧面板铺底漆为混合底漆。两块面板都采用了相同的传统表面处理。他们说明了车间底漆的选择对防霉性的影响。

另一个值得注意的观察是,在俄亥俄州和后来在佐治亚州暴露的90块混合底漆胶合板中,有一半在5年半的暴露期内抵抗了油漆的明显开裂。这些都没有发展出典型的胶合板表面粗糙,或任何油漆剥落。考虑到所有胶合板在暴露时都会出现颗粒裂缝,这似乎表明,混合车间底漆要么防止了许多胶合板开裂,要么防止了木材开裂的地方油漆开裂。几乎所有其他面板在曝光时都出现了裂缝,但这组混合底漆面板包括在不同时间曝光的多个面板系列,因此无法进行统计比较。

如上所述,在一些面板上的热熔涂层上应用了一种商业半光乳胶房屋涂料,而不是其他使用的平面乳胶底漆。这种替代只能在一定程度上提高抗裂性和霉变性(乳胶半光层含有杀菌剂),除了在佛罗里达州,这些面板上从未出现过霉变。此外,他们从未在佛罗里达州使用粉笔,尽管佛罗里达州所有其他面板都使用了中等程度的粉笔,而且在同一位置暴露的面板上,粉笔不受底漆差异的影响。

考虑到其他美学效果,无论是应用于常规油漆房底漆还是混合车间底漆,常规光泽油漆房面漆的保光度没有明显差异。木材染色被损坏的杉木胶合板(图2)和红木面板,用传统的乳胶漆进行底漆和表面处理,当它们出现在外层胶合板单板上时,可以看到难看的补丁。无论木材种类、热熔膜厚度或是否存在斑块,混合底漆系统均无污渍渗透;然而,染色有时发生在混合膜的裂缝附近(图2和图4)。当有意创造有利于结霜的条件时,在敏感对照上出现,而在任何混合涂层系统上都没有。

上面的面板是红木暴露30个月,混合底漆,完成相同的传统乳胶涂层。

图4:上面的面板是红木暴露30个月,混合底漆,完成相同的传统乳胶涂层。他们说明了无油热熔涂层(左)和油改性(右)之间的抗霉性差异。下面的面板是胶合板,暴露了68个月,说明了无油热熔(左)和油改性(右)之间在抗开裂和剥落方面的差异。

将含有无油热熔涂层的混合涂层系统与使用油改性热熔涂层的混合涂层系统进行比较,后者在某种程度上更耐开裂和剥落,而无油系统在抗霉性方面具有较小但一致的优势(表8和图4)。

当比较不同的热熔膜厚度时,25-50µm (1-2 mils)与50-75µm (2-3 mils),对任何失效模式的脆弱性差异很小。通过拉降制备的胶合板-一组在25 μ m (1 mil)和另一组在50 μ m (2 mil) -过早失效,并且在这些较低的薄膜厚度下没有提供有用的性能比较。有证据表明,在收缩过程中,应用温度已经降低,影响了粘附性,导致了失效。许多红木面板,涂有混合系统,以25微米热熔厚度的拉深,与各种表面涂层暴露了5年半,并表现良好。

最初,在佛罗里达州暴露了足够多的面板用于统计比较,但飓风在面板组中留下了空白。在第一年之后,我停止在佛罗里达州曝光涂有基于无油热熔涂层的混合系统的面板,因为在之前描述的佛罗里达州阳光软化测试中,面板上起泡。涂层系统采用部分交联油改性热熔涂层不起泡,并保持在曝光。

我之前曾讨论过俄亥俄州胶合板上的涂层出乎意料地更容易开裂和剥落,但在佛罗里达州,各种涂层系统之间的性能比较与俄亥俄州的一致。这两个地方的红木都很少或没有出现故障,除了佛罗里达州的红木出现了更明显的霉变。

如前所述,没有可检测到的膜缺陷或粘附损失曾经导致覆盖一个未损坏的混合底漆膜与溶剂稀释完成。风化试验也没有显示使用溶剂稀释的饰面以任何其他方式降低涂层性能。在统计上比较风化过程中的破坏模式时,12块涂有混合底漆和溶剂稀释面漆的胶合板与其对应的胶合板之间没有显著差异,除了面漆是水稀释外,其他各方面都相同。

然而,如在建筑工地,对混合底漆的膜的意外损坏可能会使热熔膜的裸露区域容易受到溶剂稀释涂料的攻击。因此,前面讨论的一系列故意损坏和修复的测试板暴露出来。耐久性并没有因修复而受到影响(图5)。已经发现了许多不同的乳胶底漆组成来保护热熔涂层不受溶剂的影响。看来,几乎任何适合与溶剂稀释涂料重涂的外部乳胶底漆都可以使用。

胶合板暴露68个月。混合底漆与传统乳胶面漆,故意损坏,并在曝光前用传统乳胶底漆修复

图5:胶合板暴露68个月。混合底漆与传统乳胶面漆,故意损坏,并在曝光前用传统乳胶底漆修复。

水分凝结试验结果

在用于测试涂层对外墙水分凝结的影响的设备上进行了多次测试(附录2和图1),将油改性混合涂层系统与长期建立的性能令人满意的商用油屋涂料系统进行了比较。在杉木胶合板和松木胶合板上,混合系统和控制系统在相似的时间内达到了终点——30%的水分水平。然而,控制面板后面发生了更多的凝结,或者混合面板在传输液态水方面做得更好。表9显示了测试结果的细节。

水分输送及对凝结的影响

表9:水分输送及对凝结的影响。

其他测试结果

在附录1(本文第一部分)规定的熔融状态稳定性测试中,无油和改油热熔涂层的粘度都没有明显增加,1颗粒状涂层储存一年后粘度也没有增加。在风化测试中使用的每一种乳胶-过热熔涂层组合都达到了与木材的最大附着力和涂层间的最大附着力,如附录1所述。在附录1中描述的对这些混合涂层系统的严重反向冲击测试中,乳胶膜出现了裂纹,但没有检测到附着力的损失,热熔膜也没有发现裂纹。当胶乳底漆在热熔涂层冷却凝固后涂抹时,附着力明显较差。

结论

关于风化试验的结论

涂料和粘合剂行业的技术人员对水稀释涂料对热熔表面的粘附性有很多怀疑,事实上,很少有热熔胶可以以这种方式重新涂覆。然而,这里已经证明,热熔涂料可以成功地设计用于此目的。在本文报道的工作中,在任何时候和任何情况下,水稀释涂层在应用到热熔表面后,在天气条件下都不会发生粘结失效。

在两组风化测试中,第一组在20世纪60年代,第二组在21世纪初,混合涂层系统显示出相当大的耐久性,但性能相对于高质量的商业涂层系统有所不同。在早期的测试中,性能大大超过了传统涂料;而在后来的测试中,其性能与传统涂料相当或略高于传统涂料。不幸的是,这种差异的原因是不可知的,考虑到两组测试中热熔涂层成分的差异,早期测试中薄膜厚度的不确定性,以及常规涂层性能在中间几年的变化。但是从我观察风化后的热熔膜特性来看,我认为早期的热熔膜保留了更多的韧性和弹性。这表明,相对于表2(本文第1部分)中的成分,高分子量EVA的比例要增加,如果需要增加粘度,可以通过挤出机热熔应用。如果涂层系统能够升级,预期的胶合板颗粒开裂未能使混合涂层开裂的众多面板似乎有望提供特殊的保护。

热熔涂料加和不加干燥油改性在许多方面表现相似。基于油改性热熔胶的混合体系在抗开裂和抗剥落方面具有一定的优势;但无油的版本在某种程度上更防霉。保持光泽,粉笔化程度,抗木材染色和结霜是令人满意的。最显著的区别是无油品种在佛罗里达夏季阳光下软化,这导致涂在上面的涂层起泡。因此,它的作用是有限的。

热熔涂层薄膜厚度的差异不影响天气下的性能,但没有收集到厚度小于38微米的胶合板薄膜的数据。红木在25µm热熔厚度下的良好性能表明,在某些表面上,最小保护热熔膜处于该水平或以下。

在混合涂料中使用的成分中,杀菌剂只存在于一些面漆和在一些测试板上取代平面乳胶底漆的半光乳胶中。热熔涂层的高膜完整性被认为有助于抗霉性。它不像挥发性物质蒸发的涂层那样通过薄膜提供通道,因此既阻止了涂层应用前可能存在的真菌的传播,也阻止了表面沉积的孢子接触到营养丰富的纤维素基质。据报道,漆膜中较高的水分水平也有利于真菌的生长,7热熔涂层可以安全地假定初始是无水分的。如果胶合板表面的木纤维穿过漆膜,会促进霉菌的产生,8但这往往会产生一种可识别的模式,而这种模式并没有出现。

混合涂层系统可以同时用作底漆和面漆的主张是基于20世纪60年代的性能。所述的混合乳胶涂层被配制成表面漆,并在没有额外涂层的情况下暴露。在黄松或红木上经过五年的风化后,它没有显示出明显的恶化。

关于水分凝结试验的结论

使用比较测试的基础是假设油屋涂料系统的水分输送特性可以安全地用作标准,因为这种类型的涂料已经可靠地使用了多年,没有引起与墙体水分凝结有关的问题。在控制面板上只使用两层传统油漆,这意味着混合涂料系统比广泛推荐的涂三层油漆要达到更高的标准。人们期望较薄的薄膜更容易传递水分,这就要求混合薄膜也能做到这一点。

水分运输机制可能是通过胶合板表面的聚合膜扩散和木纤维吸干。9如果发生了排汗,则混合涂层和常规涂层的纤维在数量和长度上应该是相似的,因此从测试中得出的结论应该是有效的。与油漆对照相比,混合涂料系统造成有害凝结的可能性显然较小,因为在相同的条件下,木材饱和基本上是在同一时间发生的,但控制板背面的凝结量要大得多(表9)。因此,这些测试表明,基于混合涂料的车间底漆的涂料系统并不比油漆涂料更容易造成有害凝结。

总结

在20世纪60年代,一种通过在熔融的热熔涂层上覆盖乳胶漆形成的涂层系统被认为是木材壁板行业寻找底漆以提高其产品油漆性能的答案。性能测试,包括天气暴露,有积极的结果,但环境阻碍了商业化。三十年后,作为这个概念的发起人,我在退休时进行了更彻底的研究。我现在公开一份涂料系统组成和性能的报告。它描述了包括风化在内的广泛测试,并建议将该涂层系统用于道路条纹和其他远离原始用途的应用。解决方案描述了这类涂料系统可能带来的几个问题。这是论文的第二部分。

鸣谢

我要感谢聂先生在录制这部作品时所花费的大量时间。我感谢萨德·布鲁姆和埃德·劳里的批评和编辑。

参考文献

1Lowrey, H.W.一种新型多用途有机涂层系统,第1部分。涂料行业杂志, 10月2017, p.66 - 73)。

2Gunn, D.J.胶合板覆板的涂层,石油和色彩化学家协会,第1、28号(1980).

3.涂层技术学会联合会与美国测试和材料学会联合出版的涂层缺陷图片标准(1979年)。

4林业局,w;韦弗,R.J.《概率论与统计》,第9版,达克斯伯里出版社,沃兹沃斯出版公司,贝尔蒙特,加州(1994)。

5摩西,C. S.房屋水分含量的调查,林产、43号11/12 45/51 (1994).

6南方松木胶合板壁板的耐候性能,林产、38、3、22 (1987).

7罗斯,保留时间J.油漆工艺, 41号,531号,269号,(1969).

8布鲁姆,电汇;苯基汞在木质基质上的薄膜保存机理,J.油漆工艺、42号、543号、227号1970).

9劳里说,E.J.;《现代渗透理论在涂料工业中的实际应用》,J.油漆工艺、38号、495号、227号(1966).

欲了解更多信息,请发电子邮件hughlowrey@ahicatlanta.com


附录2»两种外部涂层系统在模拟有人居住结构的墙壁内引起湿气凝结倾向的比较的试验方法。

测试装置是一个高76厘米(30英寸)、宽76厘米、深51厘米(20英寸)的胶合板盒子,除了一个开着的76x76厘米的边外,所有边都是双层的,并且是绝缘的(图1)。盒子的双层特性使开口尺寸减小到约61厘米(24英寸)见方。这个开口是墙从盒子的其余部分开槽分区,设置回10厘米(4英寸)。每个插槽长30cm(12英寸),宽度可调。箱子放置在室外,距离地面46厘米(18英寸)。盒子的内部代表房屋或建筑物的内部,当打开的一侧通过并排安装一个测试面板和一个控制面板来关闭时,两个面板都代表壁板,开槽隔板和“壁板”之间10厘米深的空间代表外墙内部的空间。开槽的隔断代表了一个漏水的内部防潮屏障。

在每次测试中,两块30.5x61厘米(1x2英尺)涂层胶合板作为“壁板”,胶合板的性能尽可能相同。它们并排坐在一起,涂层的一面朝外,长尺寸垂直,覆盖盒子的开放一侧,由翼螺母和垫圈与泡沫天气条形成一个密封的边缘。木隔板将开槽隔板和面板之间的“外墙”空间分成相等的部分,这样空气就可以从内部通过缝隙到达每个面板,但一个面板后面“墙壁”内的空气不能与另一个面板后面的空气混合。

箱体顶部可拆卸,便于内部设备的调整。这个盒子上有电线供电。它配有一个小风扇,两个150瓦的白炽灯泡,由家用式恒温器控制,以加热空气。盒子里的一锅水不需要额外的热量就能使空气的相对湿度接近100%。

为了准备测试,将胶合板作为对照,刷一层商用油漆漆底漆,刷一层其油漆漆完成配套产品,均在标签方向的中间范围内以扩散速度涂抹。在重涂前将底漆风干24小时,在测试前将面漆风干至少5天。在先前涂有热熔涂层的胶合板面板上,涂层厚度为50或75微米(2或3密尔),通过在烤箱中加热面板到热熔应用温度来液化涂层,并立即刷上乳胶底漆,以扩散速度产生12至25微米厚的干膜,从而形成待测试的混合底漆。至少干燥24小时,并以相同的扩散速度,重新涂上控制面板上使用的相同的油屋漆面。干燥的时间与控制面板上的表面处理时间相同。在室外温度预计在-12 ~ 16ºC(10 ~ 60ºF)时进行测试。使用带无绝缘针的湿度计,测量每块面板无涂层一侧的初始湿度水平。如果湿度水平差异超过1%,通过在普通环境中老化面板来平衡它们。

如上所述,将两块面板安装在盒子上,将盒子里的平底锅装满水,打开加热灯,持续打开风扇。将恒温器设置为保持空气温度约24ºC(75ºF),并在隔板上设置插槽,以便有足够的潮湿空气进入“墙壁”,使面板内的湿度在一到两周内达到30%。然后在每24小时的特定时间记录盒子内的水和空气温度,还记录当天的降雨、降雪和外部温度范围。每天同一时间,将两块面板从箱中取出,用表面高温计测量每一面未涂层的表面温度,并记录下来,以便修正湿度测量值。在每块面板的未涂层表面记录明显潮湿区域的位置和程度,如果有的话,使用带有未绝缘针的湿度计,在未涂层一侧底部10厘米(4英寸)内均匀间隔的点上测量6次木材的湿度水平,避免可见潮湿。修正温度和木材种类的湿度测量。平均,记录和日期。重新安装方向相同的面板,每天更换面板位置,直到其中一块面板背面平均含水率达到30%。