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技术| 外墙涂料蜗牛纹的形成原因和解决方案(下

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发表于 2017-4-13 21:50:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 涂料中国 于 2017-4-13 22:16 编辑

技术| 外墙涂料蜗牛纹的形成原因和解决方案(下)
原创 2017-04-13 徐凯斌 PCI可名文化


作者:徐凯斌  南京天祥涂料有限公司
在上篇中谈到影响外墙乳胶漆产生蜗牛纹的因素,总结归纳起来可以从A水溶物的源头,B水溶物的溶出通道(耐水性),C 防结露能力和D视觉敏感性等四个方面来综合考虑。

以下是从上述四个方面来分析外墙乳胶漆中各个组份对蜗牛纹的影响规律:
1. 乳液
从亲水物质的源头考虑,无皂乳液的抗蜗牛纹性最好,因为其不用或少用乳化剂以及使用可同乳液单体一起发生聚合的反应型乳化剂,使最终乳液中不含或少含乳化剂。

从亲水物的溶出通道考虑,乳液的耐水性越好,亲水物越不易被雨水萃取出来,抗蜗牛纹性越好。常见乳液的耐水性由好到差的顺序一般是硅丙乳液-苯丙乳液-纯丙乳液,研究表明外墙乳胶漆的抗蜗牛纹性一般也符合这一规律。

乳液用量会从亲水物质的含量(源头)、耐水性能(通道)、防结露性、光泽敏感性等多方面对蜗牛纹产生综合影响。其影响规律是是乳液用量在30~40%蜗牛纹最明显,因为此时乳液用量已较大,涂膜中的亲水物质较多;同时漆膜平整光滑容易结露,并且表面为低光,不能再吸收其它物质,稍有亲水物析出光泽就会明显增大,反应敏感;这些不利因素的共同作用导致蜗牛纹最容易产生。乳液用量小于30%时,乳液越少,亲水物质会越少;空隙越多,表面越粗糙,越不易结露,亲水物质的析出后可被孔隙或粗糙表面吸收,对光泽的影响也越小,故蜗牛纹越轻。乳液用量大于40%时,乳液越多,蜗牛纹也越轻。有人认为这是由于乳液越多,漆膜越致密,亲水物质越不易析出;另一个更重要原因是乳液越多,漆膜的光泽越高,亲水物质的析出对光泽的提高有限。
2. 助剂
乳胶漆配方中助剂很多,对蜗牛纹影响较大的助剂有润湿剂、分散剂和增稠剂,以及特种功能助剂,如偶联剂、聚硅氧烷乳液等憎水剂。而成膜助剂、二元醇类保湿剂、消泡剂等对抗蜗牛纹性能影响则较小。

润湿剂、分散剂和增稠剂会从亲水物质的源头及亲水物质的溶出通道两个方面同时影响乳胶漆的抗蜗牛纹性能。首先,这些物质本身就是亲水性物质,是蜗牛纹产生的源头,其次这些物质可降低漆膜的耐水性,为亲水物溶出提供通道。因此在满足乳胶漆的各种能性要求的情况下应尽可能少用这些亲水性助剂。

不同种类的润湿、分散、增稠剂的耐水性不同,因此其抗蜗牛纹性能也不同。耐水性越好,则其抗蜗牛纹性能也越好。润湿剂的耐水性同HLB值直接相关,HLB值越大,亲水性越好,抗蜗牛纹性能越差;HLB值越小,疏水性越好,抗蜗牛纹性能越好。分散剂的耐水性变化规律一般是从共聚物铵盐分散剂-共聚物钠盐分散剂-均聚物铵盐分散剂-均聚物钠盐分散剂的耐水性逐渐变差,其抗蜗牛纹性能也相应变差。常见增稠剂耐水性由缔合型-纤维素-HASE-ASE逐步变差,一般其抗蜗牛纹性能也同步变差。

偶联剂、憎水剂等功能助剂可通过交联、疏水基团等提高涂料的耐水性,阻塞亲水物质的溶出通道来提高涂料的抗蜗牛纹性能。
3. 色浆
色浆可以从亲水物的源头、亲水物溶出通道和色域敏感性等三个方面影响蜗牛纹。水性色浆内含有大量润湿剂和分散剂,它们既是亲水物又影响涂料的耐水性,可从两方面同时影响抗蜗牛纹性能。深色外墙乳胶漆加需要加入大量色浆,对抗蜗牛纹性能影响更大。有人根据灰色外墙涂料更易出现蜗牛纹来推断碳黑色浆的耐水性最差,这种看法仍值得商榷。有调色经验的人都知道人眼对灰色最敏感,绝大多数颜色的色差在0.5以下时,人眼认为是相同的颜色,有些颜色色差达到2甚至3人眼都可能接受,但灰色色差超过0.3时就可能看出明显差别,因此说灰色易出蜗牛纹最主要的原因不一定是碳黑色浆的耐水性差,而是人眼对灰色最敏感。还有碳黑色浆的着色力和遮盖力均最强,用量最少,即使是黑色用量一般也不超过2%,灰色用量就更少,因此对涂料的耐水性影响并不比其它色浆大。
4. 颜填料
颜填料一般既不含亲水物,对涂料的耐水性影响也不大。颜填料主要是通过其结构和细度影响涂膜表面的粗糙度,进一步影响水的接触角和抗结露性能而对抗蜗牛纹性能产生影响。一般颜填料越粗,涂膜表面越粗糙,水的接触角越小,越易润湿底材,均匀地铺展在外墙涂膜的表面,抗结露性越好,越不易产生蜗牛纹。外墙涂料常见填料的抗蜗牛纹性能由碳酸钙-滑石粉-硅灰石-云母粉-硅燥土逐步增强。碳酸钙为颗料球状结构,对涂膜表面的粗糙度影响较小;滑石粉、硅灰石、云母粉为片状或长纤维状结构可提高表面粗糙度,有一定消光作用;硅燥土因其多孔性、高比表面积和不规则的独特形态结构使其具有最好的消光性能和抗结露性能,因此具有最好的抗蜗牛纹效果。
蜗牛纹的配方优化措施

系统分析了外墙乳胶漆产生蜗牛纹的影响因素后我们就能很方便地从乳胶漆的配方进行性能优化。

乳漆是影响蜗牛纹的最关键因素,因此必须精选。一般可选择耐水性好的纯丙和苯丙乳液,对抗蜗牛纹性能要求非常高的外墙涂料可以选择无皂、硅丙、硅树脂、氟碳乳液等。由于弹性外墙涂料最容易产生蜗牛纹,故弹性乳液的抗蜗牛纹性能更为重要,这也是抗蜗牛纹性能成为弹性乳液继延伸率、耐沾污性和早期耐水性后的另一个重要评估指标。

使用耐水性优的适当助剂也可以提高乳胶漆的抗蜗牛纹性能。采用中低HLB值润湿剂,疏水改性共聚物铵盐分散剂,缔合型增稠剂为主搭配少量HEC或HASE类增稠剂的助剂组合可以优化外墙乳胶漆的抗蜗牛纹性能。加入合适的硅烷偶联剂、聚硅氧烷乳液等功能性助剂可以提高涂膜表面的疏水性,进一步提高抗蜗牛纹性能。

使用适当的填料组合,也可以提高外墙乳胶漆的抗蜗牛纹能力。硅燥土具有多孔、不规则外形等特性,是理想的光泽控制材料,防结露和抗蜗牛纹能力最好,同时还具有消除表面缺陷、惰性耐酸雨、提高附着力等特点,是理想的外墙涂料用填料,只是成本较高。硅灰石和云母粉分别具有纤维状和片状结构,是理想的抗裂材料,还有一定的消光作用,有一定的防结露和抗蜗牛纹能力;碳酸钙是最常用的填料,价格便宜,作为外墙涂料为了提高抗蜗牛纹能力可以选用比内墙涂料略粗的粒径。因此将硅燥土、硅灰石、云母粉和碳酸钙按适当比例和粒径进行复配,可以得到成本可控、抗蜗牛纹性能优异的填料组合物。

外墙乳胶漆调色用的色浆体系对抗蜗牛纹性能的影响也很大,因此必须对色浆体系的耐水性进行系统评估,选择耐水性优良、较高颜料含量的优质色浆体系可减少蜗牛纹的发生,特别是对于深色外墙涂料意义更大。

若条件允许在外墙乳胶漆表面罩光是提高抗蜗牛纹的较好方法。因为通常罩光乳液的耐水性较高,且罩光漆内加入的水溶性助剂也很少,因此其抗蜗牛纹性能一般比有色乳胶漆好得多。

蜗牛纹的投诉处理方法

即使是按以上方法精心优化的外墙乳胶涂料配方,要完全除去水溶性物质也是不可能的,因此任何外墙乳胶漆在极端气候条件下都有可能出现蜗牛纹问题。一旦出现蜗牛纹投诉如何处理呢?根据笔者的经验,一般情况下,最好的处理方法就是不处理。就同感冒一样,在某种意义来说感冒不是病,任何正常健康的人受凉后都有可能得感冒;得了感冒,也不要急于打针吃药,因为打针吃药同不治疗一样,一般都需要一周才能康复。同理,任何外墙乳胶漆都含有亲水性物质,在特定气候条件下都可能出现蜗牛纹现象,它是乳胶漆的固有特性,因此有人认为蜗牛纹不是乳胶漆的质量问题。正是基于这个原因,制定中的中华人民共和国建工标准“外墙涂料吸水性的分级与测定”中要求测试外墙涂料的吸水率时需要先用三级水浸泡三个循环,以除去漆膜内的水溶物,再进行检测。

当然话也要说回来,如果出现了图一中这样严重的蜗牛纹的话,置之不理肯定是不行的。正确的处理方法是到现场对甲方进行演示并作出解释:在问题现场用水对蜗牛纹进行冲洗,待水干燥后一般蜗牛纹就会完全消失,因为表面发亮的有机物质是水溶性的;同时向甲方解释蜗牛纹产生的原因,并说明只要等下一场雨,完全淋湿墙面,蜗牛纹就可以完全消失,不会影响涂膜的外观装饰性和保护功能。由于溶解出的是对涂膜性能有害的水溶性物质,所以对最终漆膜质量也没有负面影响,反而会提高漆膜的耐水性,降低吸水率。这点也很类似如感冒,一般感冒康复后人的免疫力会提高,会更加健康。笔者曾用这种方法成功处理过多起蜗牛纹的投诉。



如果要急于消除外墙涂料表面的蜗牛纹,也可以在涂料实干后对外墙面用自来水进行人工冲洗。重新涂装一般不是一个好办法,因为一是要浪费大量的材力和人力,如果气候条件不好的话再出现蜗牛纹的几率仍然很高,二是甲方会真的认为你的涂料有严重的质量问题,名誉受损。

结论
作为常见外墙雨痕之一的蜗牛纹(也称为亮斑雨痕)是由于乳胶漆的漆膜被雨水或露水打湿后漆膜内的水溶性有机物质被水溶解并带出,堆积在漆膜表面形成竖条状发花的光亮痕迹。通常乳液用量在30-40%的深灰色外墙乳胶漆在施工完成初期特别是24小时内遇到大雾结露或小雨时最容易出现蜗牛纹。乳胶漆的抗蜗牛纹性能目前还没有统一的方法标准来评估,业内多用直接法(漆膜表面刷去离子水)或结露法来定性评判。

从水溶物的源头、水溶物的溶出通道(耐水性)、 防结露能力和视觉敏感性等方面来综合分析乳胶漆的配方对蜗牛纹的影响有以下规律:乳液的种类和用量对蜗牛纹的影响最大,乳化剂越少、耐水性越好的乳液抗蜗牛纹性能越好;乳液用量在30-40%(低光或丝光)之间最容易产蜗牛纹。采用中低HLB值的润湿剂、疏水共聚物铵盐分散剂、耐水性好的增稠剂可提高乳胶漆的抗蜗牛纹性能;选用适当的偶联剂、憎水剂也可以进一步优化抗蜗牛纹性能;采用结构填料来提高涂膜表面的粗糙度,减小水的接触角,提高涂膜的防结露能力也可以减少蜗牛纹的发生。

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