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1 引言
GB 5237.3-2008《鋁合金建筑型材 第3部分：電泳涂漆型材》主要在GB/T 8013-2007的基礎(chǔ)上,參照日本JIS H8602-1992和美國(guó)AAMA 612-02制定的。在制訂時(shí)，該標(biāo)準(zhǔn)的性能要求和指標(biāo)都達(dá)到甚至超過(guò)了日本JIS H8602-1992的規(guī)定，并根據(jù)在建筑上使用的特點(diǎn)增加了耐鹽酸性和耐砂漿性等性能要求。但目前日本JIS H8602已進(jìn)行了修改，新版JIS H8602-2010標(biāo)準(zhǔn)與JIS H8602-1992相比較有非常大的改變，性能要求有很大的提高，并且鋁陽(yáng)極氧化電泳涂漆復(fù)合膜規(guī)范ISO提案在這幾年來(lái)也在不斷的修改和提高。本文將對(duì)我國(guó)GB5237.3-2008標(biāo)準(zhǔn)與日本JIS8602-2010標(biāo)準(zhǔn)和中 日兩國(guó)的ISO提案的主要差異作一簡(jiǎn)要概述。
2 我國(guó)GB5237.3-2008與日本JIS H 8602-2010及ISO提案的內(nèi)容差異
2.1耐候性
耐候性是建筑用電泳鋁合金型材的重要性能指標(biāo)，日本標(biāo)準(zhǔn)和ISO提案將氙燈人工加速耐候性的試驗(yàn)時(shí)間分成350h、1000h、2000h和4000h四檔，而我國(guó)的國(guó)標(biāo)將氙燈人工加速耐候性的試驗(yàn)時(shí)間分成1000h、2000h和4000h三檔，由于我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)主要考慮的是戶外使用，因此與日本和ISO提案比較，沒(méi)有試驗(yàn)時(shí)間為350h這一檔，另外三檔與日本標(biāo)準(zhǔn)和ISO提案要求相當(dāng)。
雖然三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于復(fù)合膜的耐候性要求差別不大，但三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于各檔復(fù)合膜的使用環(huán)境規(guī)定還是有差異的。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三檔復(fù)合膜僅規(guī)定了各檔的耐候性要求，但未明確規(guī)定各檔復(fù)合膜的使用環(huán)境。日本JISH8602-2010和ISO提案中對(duì)各檔復(fù)合膜的使用環(huán)境進(jìn)行了指導(dǎo)性說(shuō)明，建議試驗(yàn)時(shí)間為350h的電泳復(fù)合膜用于室內(nèi)環(huán)境，試驗(yàn)時(shí)間為1000h的電泳復(fù)合膜用于室外正常環(huán)境(如普通城市、綠化區(qū)和工業(yè)區(qū))，試驗(yàn)時(shí)間為2000h的電泳復(fù)合膜用于室外惡劣環(huán)境(如被海鹽污染的具有腐蝕性和降解性的區(qū)域)選用，而試驗(yàn)時(shí)間為4000h的電泳復(fù)合膜用于海邊地區(qū),室外惡劣環(huán)境且強(qiáng)紫外線曝曬區(qū)域。筆者認(rèn)為日本JISH8602-2010和ISO提案中推薦的使用環(huán)境有一定的實(shí)際意義，可指導(dǎo)客戶選用復(fù)合膜等級(jí)。
2.2聯(lián)合耐蝕性
與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)不同的是，日本JISH8602-2010和ISO提案中特別規(guī)定了先進(jìn)行熒光紫外線燈人工加速耐候性試驗(yàn)再聯(lián)合進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)的聯(lián)合耐蝕性要求，筆者以為主要有以下幾個(gè)因素。
2.2.1可操作性因素
從可操作角度看，耐候性實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，動(dòng)輒幾千個(gè)小時(shí)，許多廠家沒(méi)有時(shí)間也不可能有那么多的時(shí)間等候檢驗(yàn)報(bào)告，而選擇用時(shí)較短的其他相關(guān)性能測(cè)試。
2.2.2現(xiàn)實(shí)性因素
從現(xiàn)實(shí)角度看，使用313nm的紫外燈人工加速耐候儀進(jìn)行測(cè)試時(shí)，選擇更加接近自然狀況的測(cè)試條件，即輻照強(qiáng)度為30W/m2，4h干燥，4h濕潤(rùn)，循環(huán)進(jìn)行240h，然后再進(jìn)行CASS試驗(yàn)這一聯(lián)合耐蝕性試驗(yàn)更能反映實(shí)際的使用情況。因?yàn)殇X門窗、幕墻在經(jīng)受紫外線照射的同時(shí)，還要承受自然界的酸雨、煙氣、泥土、鳥糞、清潔劑等的腐蝕。
2.2.3涂料因素
從涂料的角度看，經(jīng)過(guò)紫外線照射240h，相當(dāng)于經(jīng)歷了短暫的老化實(shí)驗(yàn)。如果沒(méi)有選用穩(wěn)定性好或更優(yōu)異的長(zhǎng)碳鏈丙烯酸單體，只是單純降低成本的話，這一項(xiàng)檢測(cè)是很難通過(guò)的。此外，經(jīng)過(guò)聚合的樹(shù)脂要有很好的光穩(wěn)定性，不降解，即在自然界中不粉化。筆者曾在山東一海邊尚未銷售的商品房?jī)?nèi)，見(jiàn)到山東某著名鋁材廠生產(chǎn)的電泳型材做成的窗戶，朝向外側(cè)漆膜已全部粉化消失。
為消除這一狀況，生產(chǎn)過(guò)程中須使多種不同性能的單體在共聚中按照競(jìng)聚率反應(yīng)的要求，調(diào)整每一時(shí)刻加料各單體的比例, 使其不產(chǎn)生暴聚反應(yīng)，這樣才能使游離單體在聚合物中的殘留量最少，分子量均勻(加熱減量最好能控制在3%以內(nèi))，從而同時(shí)提高涂膜的耐蝕性與耐候性。選用適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)鏈型丙烯酸酯，有利于光穩(wěn)定性，可以做到聚合物的分子量更大，做成的樹(shù)脂會(huì)呈現(xiàn)自乳化狀態(tài)。耐蝕性、耐候性和機(jī)械性能都會(huì)得到提高，還可以提高泳透率，使涂裝對(duì)于助溶劑的依靠性大大降低，有機(jī)溶劑的減少有利于環(huán)境保護(hù)(日本涂料廠在日本國(guó)內(nèi)的電泳涂料基本上都是乳化型涂料)。
2.2.4微觀角度的因素
從微觀的角度，往往選用氙燈，其波長(zhǎng)一般選定在340nm至410nm之間(峰值為340nm)，也屬于紫外線范疇。但是，對(duì)于射線來(lái)講，其粒子能量=hν，其中h為普朗克常數(shù)，ν為此射線的頻率。也就是說(shuō)，波長(zhǎng)越短，射線粒子能量越大，越能在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出涂膜的穩(wěn)定性。如果鏈接好的涂膜經(jīng)過(guò)高能粒子的轟擊而沒(méi)有斷鏈(粉化)，則后序的CASS試驗(yàn)中將會(huì)體現(xiàn)出優(yōu)異的耐蝕性，相反，如果經(jīng)240h的紫外線照射后分子鏈發(fā)生斷裂(這在單純的耐候性檢測(cè)中不易看到)，則會(huì)對(duì)后序的CASS試驗(yàn)中其耐蝕性造成很大的影響。
2.2.5 日本提供的相關(guān)數(shù)據(jù)
盡管日本的新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氧化膜和電泳涂膜的厚度沒(méi)有提出明確的要求，但是，無(wú)論是氧化膜還是電泳涂膜，如果過(guò)薄的話，是很難通過(guò)聯(lián)合耐蝕性檢驗(yàn)的。同時(shí)，這也是對(duì)電泳涂料提出了更新更高的要求，怎樣在節(jié)省能源與提高性能方面更加前行一步。
2.2.6涂料未來(lái)發(fā)展的因素
從涂料未來(lái)的發(fā)展看，耐候性是鋁合金建筑型材的重要性能指標(biāo)，但是由于其使用的環(huán)境、地域等差異，可以采用不同的標(biāo)準(zhǔn)，從而，可對(duì)涂料加以針對(duì)性的選擇。
以丙烯酸及其酯類為原料的聚合物，有著高的耐候性，這主要由單體決定的，它由聚合的方法形成，對(duì)光有著很強(qiáng)的穩(wěn)定性。如果單體選擇得恰當(dāng)，涂膜將會(huì)有優(yōu)異的保光性。這種樹(shù)脂與縮聚形成的聚合物相比，耐候性好得多。作為這樣的涂料還必須具有優(yōu)異的耐蝕性，其關(guān)鍵須形成涂膜的交聯(lián)性，采用六甲氧甲基三氰胺作交聯(lián)劑，在固化成膜過(guò)程中有很好的交聯(lián)性，使涂膜具有高的硬度、光澤、色澤(不泛黃)和優(yōu)異的耐候性。近年來(lái)，耐光性更優(yōu)的陰極電泳涂料的出現(xiàn)，也是一個(gè)很好的選擇，其耐蝕性更好，它是聚多胺樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，用IPDI(異佛爾酮異氰酸酯)或脂肪族異氰酸酯做成的交聯(lián)劑，都有著優(yōu)異的耐候性，可以制成CED。采用CED，不必采用鋁合金氧化，因?yàn)樵陔姵练e過(guò)程中，電泳行為是朝向陰極，氧化膜會(huì)遭到部分破壞或全部破壞，但這種涂料仍有優(yōu)異的耐蝕劑和耐候性，有許多人認(rèn)為這應(yīng)當(dāng)是建筑領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)于涂敷工藝，采用電沉積的方法是最理想方法，有利自動(dòng)化生產(chǎn)，效率高，涂料的利用率高達(dá)95%(我國(guó)生產(chǎn)的鋁陽(yáng)極電泳涂料一般為82%，效率降低主要與涂料溶液的粘度和抗干擾性能有關(guān))，生產(chǎn)涂膜質(zhì)量最穩(wěn)定，是通過(guò)ED形成的膜，其過(guò)程是電場(chǎng)力作用下，首先在電流密度高的部位涂敷，形成膜后電阻變大，而未形成的鄰近部位又成為電流密流高的部位，由此繼續(xù)涂敷，使工件的各部位均形成高的電阻，再延長(zhǎng)ED時(shí)間涂膜也不會(huì)再增厚，對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的型材能在各部位得到均勻膜厚的涂膜，稱之為ED的泳透率性能，且使之耐蝕優(yōu)異，同樣也提高了耐候性。
3 標(biāo)準(zhǔn)中其他需注意的問(wèn)題
3.1 硬度
涂膜硬度是電泳復(fù)合膜的一項(xiàng)基本的性能指標(biāo)，在國(guó)內(nèi)外對(duì)于鋁合金表面處理膜硬度的檢測(cè)方法主要有兩種，一種是壓痕硬度試驗(yàn)，另一種是鉛筆硬度試驗(yàn)。通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于膜厚較厚的涂膜通常采用壓痕硬度進(jìn)行檢測(cè)，而對(duì)于膜厚較薄的涂膜通常采用鉛筆硬度試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)。由于電泳鋁合金型材膜厚比較薄，因此我國(guó)GB5237.3-2008標(biāo)準(zhǔn)和ISO提案中都是采用鉛筆硬度試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)電泳漆膜的硬度(日本標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定涂膜硬度)。但兩標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能指標(biāo)有些差異，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定A級(jí)、B級(jí)復(fù)合膜硬度至少達(dá)到3H，S級(jí)復(fù)合膜硬度至少達(dá)到1H;而ISO提案規(guī)定所有復(fù)合膜硬度都至少達(dá)到3H。
采用鉛筆硬度試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)應(yīng)注意鉛筆的選擇，試驗(yàn)應(yīng)選擇涂膜硬度測(cè)試的專用鉛筆進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果采用鉛筆的硬度表示涂膜的硬度。在鉛筆硬度試驗(yàn)中，試驗(yàn)用鉛筆的硬度及穩(wěn)定性對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有較大的影響，各國(guó)生產(chǎn)的鉛筆其硬度也有一定的差異，根據(jù)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)德國(guó)斯德樓鉛筆比較硬，而我國(guó)中華牌鉛筆和日本三菱鉛筆相對(duì)更軟些，如果這兩種鉛筆也一定要做個(gè)比較的話，從統(tǒng)計(jì)的角度日本三菱鉛筆更硬些。
涂膜硬度主要與涂料的性能有關(guān)，取決于固化的交聯(lián)度。另外，涂膜的厚度對(duì)硬度的影響也是很大的，當(dāng)涂膜厚度比較薄時(shí)則硬度相對(duì)較高些。
3.2光澤
我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和日本標(biāo)準(zhǔn)都未對(duì)光澤進(jìn)行規(guī)定，ISO提案中規(guī)定了光澤的測(cè)試方法，但其質(zhì)量與數(shù)據(jù)要求由供需雙方商定。光澤通常采用60度光澤計(jì)進(jìn)行測(cè)量，如更細(xì)分可采用多角度光澤計(jì)，用幾個(gè)角度進(jìn)行測(cè)量辨別。測(cè)量時(shí)，要求受檢面必須平整，平整度在0.18以下。
3.3 附著性
我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、日本標(biāo)準(zhǔn)和ISO提案對(duì)附著性都有規(guī)定，且三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)都相當(dāng)，都要求附著性應(yīng)達(dá)到0級(jí)(25/25)。附著性對(duì)涂膜的物性影響很大，對(duì)于耐蝕性的影響不可小視，劃格法較為常用，但需要注意劃格器的選用，確保刀具鋒利，可將涂膜劃破露出金屬基體。浸水后做二次附著力測(cè)試是模仿在經(jīng)雨水沖洗后對(duì)其的影響，如果下降較多，則說(shuō)明涂膜已經(jīng)與基體材料并不完全粘結(jié)，或已經(jīng)鼓包。
3.4 耐鹽霧腐蝕性
耐鹽霧腐蝕性試驗(yàn)方法通常又三種，即中性鹽霧試驗(yàn)(NSS試驗(yàn))、乙酸鹽霧試驗(yàn)(AASS試驗(yàn))和銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)(CASS試驗(yàn))，其中CASS試驗(yàn)加速腐蝕性最快。CASS試驗(yàn)是在銅鹽作用下加速破壞的鹽霧試驗(yàn)，這個(gè)試驗(yàn)必須要做，尤其是在沿海亞熱帶地
區(qū)使用條件下，鹽霧腐蝕是相當(dāng)嚴(yán)重的，現(xiàn)在環(huán)境污
染問(wèn)題也增大了對(duì)材料防腐性的要求。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、日本標(biāo)準(zhǔn)和ISO提案都對(duì)鹽霧試驗(yàn)有要求，，并規(guī)定了不同等級(jí)的使用范圍，但需要注意的是我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了試驗(yàn)時(shí)間為24h、48h兩個(gè)等級(jí)，而日本標(biāo)準(zhǔn)和ISO提案規(guī)定了試驗(yàn)時(shí)間為24h、72h和120h三個(gè)等級(jí)，同時(shí)要求戶外有腐蝕的地區(qū)要達(dá)到120h的標(biāo)準(zhǔn)，性能要求比我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格些。
3.5耐堿性
我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、日本標(biāo)準(zhǔn)和ISO提案對(duì)耐堿性的要求基本相同。耐堿性試驗(yàn)時(shí)要在20℃進(jìn)行，因?yàn)闇囟炔煌瑢?duì)結(jié)果影響很大。不過(guò)，通過(guò)筆者搜集的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在固化完全的前提下，我國(guó)涂料都可以通過(guò)耐堿性實(shí)驗(yàn)。如果在多雨、濕熱同時(shí)又有污染的地區(qū)，可以考慮進(jìn)行二次耐堿性實(shí)驗(yàn)，即先做耐沸水實(shí)驗(yàn)，晾干后一個(gè)小時(shí)內(nèi)再做耐堿性實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果相差很大，涂料生產(chǎn)廠家選用的樹(shù)脂不同也會(huì)對(duì)結(jié)果造成極大影響。
3.6 復(fù)合膜的厚度
日本新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，氧化膜厚度要在5μm以上，對(duì)電泳漆膜厚度不做要求。事實(shí)上，正如大家所知，電泳與其他的涂裝方法最大的區(qū)別就是沒(méi)有涂裝死角，在整個(gè)的氧化膜上能均勻涂覆，在涂覆時(shí)，因?yàn)橛型磕さ牡胤诫娮枳兇螅虼送苛狭Ｗ訒?huì)向電阻小的地方沉積，但是如果氧化膜過(guò)薄，氧化膜本身就會(huì)造成電阻嚴(yán)重不均勻，實(shí)驗(yàn)表明，如果想得到均勻的電泳涂膜，在主要的裝飾面上氧化膜的厚度至少應(yīng)該在6μm以上。因此，筆者想說(shuō)的是，盡管日本標(biāo)準(zhǔn)要求氧化膜厚度在5μm以上，按照性能進(jìn)行分類;但按照筆者的了解，日本企業(yè)在實(shí)際進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)控制的膜厚在8μm以上，這也符合理論的解釋。同時(shí)，我們仔細(xì)分析矢島勝司先生的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)至少目前，要想通過(guò)聯(lián)合耐蝕性的檢測(cè)，最好的數(shù)據(jù)選擇是9+7。但是由于中國(guó)工廠氧化條件和電泳涂料質(zhì)量參差不齊，這個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)用到中國(guó)應(yīng)該是多少，我們還沒(méi)有數(shù)據(jù)證明。至于電泳涂膜的厚度，日本新標(biāo)準(zhǔn)只進(jìn)行了性能的要求，這引發(fā)了日本涂料生產(chǎn)廠商的恐慌，大家在涂膜性能滿足要求的情況下盡可能降低膜厚，而我們知道，電泳涂膜的很多性能，像CASS，耐候等都是與膜厚有很大關(guān)系的。
3.7 自然耐候性
對(duì)于電泳鋁型材來(lái)說(shuō)，耐候性是至關(guān)重要的，因?yàn)槌e墅外，建筑物更換門窗的可能性比較小，因此我們也往往要求鋁門窗與建筑物有相同的壽命。我國(guó)GB5237.3-2008標(biāo)準(zhǔn)和ISO提案中都對(duì)自然耐候有規(guī)定，但對(duì)于其具體要求規(guī)定都不夠明確。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定性能指標(biāo)和試驗(yàn)方法都由供需雙方協(xié)商確定，而ISO提案中雖然規(guī)定了自然耐候性的試驗(yàn)方法，但對(duì)于性能指標(biāo)卻要求由供需雙方協(xié)商確定。
事實(shí)上自然耐候性才能比較真實(shí)的反映產(chǎn)品的耐久性，而試驗(yàn)室檢測(cè)的人工加速耐候性雖然在一定程度上能反映產(chǎn)品的耐候性，但由于該試驗(yàn)加速破壞性快，因此存在一定的失真風(fēng)險(xiǎn)。為此，筆者認(rèn)為我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)注重自然耐候性的研究，盡管自然耐候性要求不太方便用于質(zhì)量檢驗(yàn)，但用于涂料的研究開(kāi)發(fā)還是有實(shí)際意義的。
4 結(jié)束語(yǔ)
雖然我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB5237.3-2008與日本標(biāo)準(zhǔn)JIS8602-2010和ISO提案還存在一些差異。但我們有理由相信，隨著工業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)全球化的蔓延，我國(guó)在標(biāo)準(zhǔn)的制定上將更加關(guān)注提高品質(zhì)，減小與先進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的差別，甚至可以領(lǐng)先一步，提出所謂現(xiàn)在的先進(jìn)國(guó)家所沒(méi)有的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目和檢測(cè)方法，.努力完善各類標(biāo)準(zhǔn)。形成更加符合我國(guó)國(guó)情的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)工業(yè)的發(fā)展提供更加有利的參考和法律依據(jù)。
