人工(gōng)氣(qì)候(hòu)老化(huà)在改(gǎi)良(liáng)塗料係(xì)統的開(kāi)發中起著(zhuó)重要的作用，它能夠在比(bǐ)自(zì)然氣(qì)候(hòu)老(lǎo)化更(gēng)短的(dí)時(shí)間(jiān)內(nèi)提供(gōng)性能評(píng)估結(jié)果。

但(dàn)是(shì)目(mù)前(qián)還沒有(yǒu)適(shì)用於木(mù)材(cái)襯底(dǐ)的獲(huò)認可的人工氣(qì)候老化試驗(yàn)。 在1996年底，歐(ōu)洲共同體批(pī)準一個(gè)大範(fàn)圍的歐洲研究項目，名為“Arwood”。在1996年(nián)到2000年(nián)間，十(shí)個(gè)木材研(yán)究機(jī)構(CTBA, BRE, WKI, VTT, TRAETEK, EMPA, CC, NIT和RUG)和(hé)四個工(gōng)業合(hé)作夥伴(Tikkurila Oy, Gori-Dyrup, ICI Paints和Cecil)參(cān)與(yǔ)了該項(xiàng)目。該項(xiàng)目(mù)由CTBA進(jìn)行協調(tiáo)。

該(gāi)項(xiàng)目(mù)的(dí)主(zhǔ)要目的是(shì)開發一種(zhǒng)人(rén)工(gōng)氣(qì)候(hòu)老化方(fāng)法(fǎ)，以便在(zài)短(duǎn)時(shí)間內評(píng)估(gū)戶外(wài)木材塗(tú)料的耐候(hòu)性(xìng)，從而(ér)加速新型(xíng)塗(tú)料係統的工(gōng)業(yè)開發，滿(mǎn)足日益苛刻(kè)的環(huán)境規(guī)章(zhāng)要(yào)求。

試(shì)驗(yàn)本身的開發必須符合特別的經濟(jì)標(biāo)準，也就是(shì)必(bì)須(xū)使(shǐ)用(yòng)中小型公司(sī)也(yě)能(néng)負(fù)擔得(dé)起的裝(zhuāng)置。這也(yě)是讓這些試驗使用已經在其(qí)他行業(鋼(gāng)鐵，塑料(liào))證(zhèng)明切實(shí)有效的熒光燈來(lái)進行(háng)循環(huán)試驗的原因。

本(běn)項(xiàng)目(mù)的(dí)方(fāng)案必(bì)須(xū)被(bèi)視(shì)作(zuò)為EN 927“色(sè)漆和(hé)清漆-戶(hù)外(wài)木(mù)材的塗(tú)覆材(cái)料和(hé)塗覆(fù)係統(tǒng)”框架內一個新CEN標(biāo)準的(dí)依(yī)據(jù)，EN 927係(xì)統(tǒng)描(miáo)述了戶外木(mù)材(cái)塗料(liào)的人工氣候(hòu)老化試驗(yàn)。該標(biāo)準(zhǔn)應該(gāi)是(shì)對(duì)敘(xù)述熒(yíng)光(guāng)紫外綫人(rén)工暴露的幾個現有標(biāo)準(zhǔn)的補充，但是這幾個(gè)現有標準並不(bù)針對木材襯底暴露。1,2,3在該(gāi)研究項目中，用不同(tóng)的(dí)塗(tú)料係(xì)統和木(mù)材襯底進(jìn)行(háng)了幾次自然和(hé)人工(gōng)循環(huán)暴(bào)露(lòu)試驗。本文主要(yào)報告兩個係(xì)列試驗的(dí)結(jié)果，這兩(liǎng)個係(xì)列(liè)試驗(yàn)特(tè)別設計(jì)用於開發和測(cè)試(shì)戶外(wài)木(mù)材塗料係統人工(gōng)氣(qì)候老(lǎo)化(huà)所用熒(yíng)光紫外綫(xiàn)裝置(zhì)的“優化”暴(bào)露循環(huán)。

材(cái)料和方法

襯底

按照(zhào)prEN 927-34中(zhōng)所述的(dí)自然(rán)暴露(lòu)試驗(yàn)規範對塗覆(fù)木(mù)麵板(bǎn)進行(háng)暴露(lòu)試驗。試驗麵板由(yóu)刨(páo)光(guāng)無(wú)缺陷的(dí)鬆(歐洲赤鬆(sōng)
：Pinus silvestris)邊(biān)材構(gòu)成，年輪到暴(bào)露麵的方向為0到(dào)45度。麵板大(dà)小(xiǎo)應(yīng)適合放到裝置(zhì)特定的(dí)樣品架(jià)上
：在評(píng)估(gū)試驗係列中(zhōng)，樣(yàng)品大(dà)小(xiǎo)為(wéi)300×75×15mm。某些(xiē)實(shí)驗室使(shǐ)用(yòng)了麵板(bǎn)尺(chǐ)寸(cùn)為150×75×15mm的(dí)樣品(pǐn)，以(yǐ)便(biàn)在(zài)同(tóng)一裝置(zhì)內(nèi)相同試(shì)驗係(xì)列中(zhōng)容納(nà)更(gēng)多的(dí)樣品;對於(yú)“優(yōu)化”的試(shì)驗(yàn)係(xì)列(liè)，使(shǐ)用(yòng)了(liǎo)具(jù)有統一尺寸150×74×18mm的(dí)稍(shāo)厚(hòu)樣(yàng)品。

每(měi)個實(shí)驗(yàn)室對(duì)每種(zhǒng)塗料(liào)係(xì)統的(dí)三個(gè)相同(tóng)樣品(pǐn)進行了試(shì)驗，一組未(wèi)暴露(lòu)樣品(pǐn)保(bǎo)存(cún)起來用(yòng)於(yú)參考(kǎo)控製。為(wéi)確保(bǎo)樣(yàng)品材(cái)料(liào)“一致(zhì)”，試驗(yàn)樣品由(yóu)參(cān)與(yǔ)試驗的(dí)一家(jiā)實驗(yàn)室集中製(zhì)備。

塗(tú)料係統(tǒng)

本(běn)研究(jiū)項目的較大部(bù)分(fēn)是(shì)用(yòng)一個物種(zhǒng)(歐(ōu)洲赤鬆(sōng) Silvestris pine)和六種不同(tóng)的塗料係統進行(háng)的，六種(zhǒng)不同(tóng)的塗料係(xì)統分別是(shì)
：兩種白(bái)色油(yóu)漆(qī)，其(qí)中1種溶劑型的(dí)和1種水(shuǐ)性的;兩(liǎng)種(zhǒng)高成膜性(xìng)木(mù)材染料(liào)，其(qí)中1種溶(róng)劑型(xíng)的(EN927第(dì)3部分
：自然氣候老化(huà)試驗(yàn)中使用的ICP)和(hé)1種水性(xìng)的(dí);1種(zhǒng)低(dī)成膜(mó)性溶(róng)劑型(xíng)木材染(rǎn)料;和(hé)未塗覆木材(cái)，對(duì)木材(cái)本(běn)身(shēn)的(dí)氣候老(lǎo)化進(jìn)行控製(zhì)。

之(zhī)所以需要未(wèi)塗(tú)覆(fù)樣(yàng)品(pǐn)，是(shì)為了研究(jiū)裸木材上的(dí)老化效應。為了(liǎo)方(fāng)便敘(xù)述(shù)，未(wèi)塗覆(fù)樣品在(zài)表1及(jí)下文中稱(chēng)塗(tú)料係統(tǒng)F。表(biǎo)1給出了(liǎo)所選塗(tú)料(liào)係統的概(gài)況。對(duì)於(yú)每一(yī)個係列(liè)的(dí)試(shì)驗，通過塗(tú)刷進行塗(tú)料施用(yòng)。與(yǔ)prEN 927-3中自然暴(bào)露試驗不(bù)同(tóng)，麵(miàn)板背麵(miàn)進(jìn)行(háng)了(liǎo)塗(tú)覆。

老化(huà)試驗(yàn)設備 2個(gè)試(shì)驗(yàn)係(xì)列中有(yǒu)7個熒(yíng)光紫外冷凝(níng)型(xíng)老(lǎo)化(huà)試(shì)驗設(shè)備，各(gè)用(yòng)一(yī)個(gè)噴淋(lín)係統進行改進。

大部(bù)分(fēn)設(shè)備都配備了可編程(chéng)微處理器(qì)，以控製(zhì)暴露循(xún)環(huán)。有(yǒu)幾個(gè)設備配備了自動輻照(zhào)度(dù)控製器，而(ér)其他的設(shè)備必須(xū)按(àn)照(zhào)製造(zào)商的建議輪(lún)換並更換燈(dēng)管。樣(yàng)品(pǐn)在(zài)試驗(yàn)箱(xiāng)內(nèi)也(yě)要定期輪(lún)換位置，以(yǐ)確保暴露均匀(yún)。

性(xìng)能評估 按(àn)照(zhào)prEN 927-3進行(háng)性能評估，包括開(kāi)裂，起泡，片狀剝(bāo)落(là)，粉化(huà)，以及(jí)光澤和顏色(sè)測(cè)量(liáng)。

引入了(liǎo)名(míng)為(wéi)“總(zǒng)體外觀”的(dí)進一步評估。總(zǒng)體(tǐ)外觀是人(rén)眼(yǎn)對(duì)受測試塗(tú)料(liào)係(xì)統的總(zǒng)體情(qíng)況(kuàng)的印象(xiàng)。與未暴露(lòu)參考(kǎo)樣品對比，總體(tǐ)外觀在視(shì)覺(jué)標尺(chǐ)上進行分(fēn)級，分為(wéi)零(líng)級(無(wú)變化)到五級(嚴重(zhòng)變化(huà))。在暴(bào)露(lòu)過(guò)程中(zhōng)的評(píng)估(gū)由(yóu)每個實驗室進(jìn)行(“現(xiàn)場評估(gū)”)，而(ér)最終評(píng)估(gū)也(yě)由(yóu)一個參(cān)與實驗(yàn)室的(dí)一(yī)名(míng)操作者集中重復進(jìn)行(“共同評(píng)估(gū)”)。

在(zài)下麵的圖中(zhōng)，時(shí)序(xù)數(shù)據(jù)總(zǒng)是代(dài)表(biǎo)含有某(mǒu)些可能(néng)存(cún)在(zài)操(cāo)作者偏差的(dí)現場(cháng)評估。最終(zhōng)情況數(shù)據(jù)是(shì)以共(gòng)同評估為(wéi)基礎(chǔ)的(dí)，反(fǎn)映由於暴(bào)露(lòu)效應(yīng)引起(qǐ)的差異。

評價試驗係(xì)列

試驗程(chéng)序基於(yú)現有標準1,2,3以(yǐ)及不(bù)同(tóng)實(shí)驗室的(dí)經(jīng)驗。

在此(cǐ)評(píng)價(jià)試驗係(xì)列中，如(rú)表(biǎo)2所(suǒ)列，建(jiàn)立並(bìng)試驗(yàn)了7種暴(bào)露循環。第1到第3種(zhǒng)循(xún)環是(shì)通(tōng)過早(zǎo)期(qī)研(yán)發工作對(duì)暴露循環(huán)的改進，所謂(wèi)早期(qī)研發(fā)工(gōng)作是(shì)某些合(hé)作夥(huǒ)伴使(shǐ)用冷(lěng)凝(níng)和噴水(shuǐ)兩(liǎng)種(zhǒng)處理方(fāng)法(fǎ)在熒光紫外(wài)裝(zhuāng)置上進(jìn)行(háng)的。這三種(zhǒng)循(xún)環(huán)主(zhǔ)要關(guān)注(zhù)不同(tóng)的(dí)曝曬時(shí)間。第(dì)4和(hé)第5種循環則遵從(cóng)隻(zhī)使(shǐ)用紫(zǐ)外綫照射和(hé)冷(lěng)凝(níng)的(dí)現有標準(zhǔn)中的建(jiàn)議。而它們之間的區(qū)別僅(jǐn)在於紫外(wài)燈管的類型是(shì)不同的(UVA-340nm和UVA-351nm)。第6和第7種循環使用不同的處理方法(浸泡(pào)，冷(lěng)凍)，以增(zēng)加(jiā)暴(bào)露應(yīng)力(lì)。

表(biǎo)2評價(jià)試(shì)驗循(xún)環

圖1顯示了(liǎo)7種試(shì)驗循環下樣(yàng)品在暴露2,000h之(zhī)後(hòu)的總(zǒng)體外(wài)觀。與預期一(yī)樣(yàng)，不(bù)透明塗(tú)料(liào)係統A和B的(dí)外觀(guān)隻顯示出小(xiǎo)變(biàn)化到中等變(biàn)化(huà)，而最(zuì)嚴(yán)重(zhòng)的(dí)變化發(fā)生於(yú)未塗(tú)覆(fù)木材(F)。丙(bǐng)烯酸(suān)著(zhuó)色料(liào)D性能明(míng)顯好(hǎo)於醇酸(suān)著色(sè)料(liào)C，甚至(zhì)稍好於兩(liǎng)種不(bù)透(tòu)明塗料A和B。

圖1
：7種試(shì)驗循環(huán)在2,000h暴露之後(hòu)的總(zǒng)體(tǐ)外(wài)觀(guān)

試(shì)驗發(fā)現不同暴露循環之(zhī)間(jiān)試(shì)驗結果有(yǒu)相當大的差異，所有塗料係統都(dū)沒有明確的分級。7種(zhǒng)暴露循(xún)環結束(shù)時(shí)樣品(pǐn)外觀的例(lì)子(zǐ)見照(zhào)片1(塗料(liào)係統E)和(hé)照片2(塗料(liào)係(xì)統(tǒng)F)。 使(shǐ)用成膜塗料的情況下(xià)(係(xì)統(tǒng)A到(dào)D)，所有暴(bào)露(lòu)循環(huán)進行2,000h之後，隻(zhī)發現樣(yàng)品有(yǒu)限(xiàn)的開(kāi)裂(liè)(不高於(yú)二級(jí))。使(shǐ)用丙(bǐng)烯酸漆(qī)A的情(qíng)況下(xià)，所有樣品(pǐn)均無(wú)任何開(kāi)裂。

照片(piàn)1
：在(zài)7種(zhǒng)暴露循環(huán)結(jié)束(shù)時(shí)的(dí)塗(tú)料係(xì)統E

照(zhào)片2
：在7種(zhǒng)暴(bào)露循環結束時的(dí)塗料係統(tǒng)F

但(dàn)是(shì)使用(yòng)低(dī)成膜(mó)性(xìng)著色料(liào)(係(xì)統(tǒng)E)和(hé)未(wèi)塗覆(fù)木(mù)材(係統F)的(dí)情況(kuàng)下(xià)，樣品外(wài)觀快速(sù)出(chū)現裂縫，分別如圖(tú)2和圖(tú)3所示(shì)。

照(zhào)片3
：在優化循環(huán)結束時(shí)的塗料(liào)係統E

圖2
：7種試(shì)驗循環在2,000h暴(bào)露(lòu)過程中塗料係統E樣品(pǐn)的(dí)開(kāi)裂(liè)密

圖(tú)3
：7種(zhǒng)試驗(yàn)循環在(zài)2000h暴露(lòu)過程(chéng)中塗料(liào)係統F樣品的(dí)開裂密度

圖4各種(zhǒng)不(bù)同(tóng)試(shì)驗循環在2000h暴(bào)露過(guò)程中，塗料係(xì)統(tǒng)B的(dí)樣(yàng)品的(dí)保(bǎo)光率(shuài)

第(dì)1到(dào)第3種(zhǒng)暴露(lòu)循環(huán)明顯引起(qǐ)了所有(yǒu)試驗循環(huán)中(zhōng)最快速和(hé)最(zuì)嚴重(zhòng)的(dí)開裂(liè)。而第(dì)5到第7種循環中樣(yàng)品隻(zhī)有(yǒu)中等(děng)開(kāi)裂(liè)。醇酸(suān)漆(即(jí)塗(tú)料係統B)的(dí)光(guāng)澤隨(suí)不同循(xún)環(huán)而變(biàn)化(huà)的例(lì)子(zǐ)如圖4所示。該(gāi)塗(tú)料(liào)出(chū)現(xiàn)了快速的失(shī)光現象。至於開(kāi)裂，第(dì)1到(dào)第3種暴露(lòu)循(xún)環(huán)引(yǐn)起了(liǎo)所(suǒ)有(yǒu)試驗(yàn)循(xún)環(huán)中(zhōng)最嚴(yán)重(zhòng)的(dí)老化效(xiào)應。根(gēn)據本研究項目所(suǒ)獲得(dé)的不同(tóng)結果，得出(chū)了(liǎo)以(yǐ)下(xià)結論
：

冷(lěng)凍或(huò)浸(jìn)泡等(děng)特殊處(chǔ)理看來(lái)似(sì)乎(hū)沒有(yǒu)提高(gāo)老化(huà)效(xiào)應(yīng)的嚴(yán)重(zhòng)度;

熒光(guāng)紫外燈(dēng)管UVA-340nm可(kě)以很好地模(mó)擬(nǐ)日(rì)光的老化(huà)作(zuò)用(yòng);以及

在(zài)人(rén)工氣候老化循(xún)環(huán)中(zhōng)必(bì)須包括(kuò)冷(lěng)凝和噴水兩個(gè)步(bù)驟，以模擬(nǐ)氣候老化(huà)過程中(zhōng)水(shuǐ)分不同形(xíng)式的效果。可用冷凝增加木質襯底的含水量(liáng)。噴(pēn)水(shuǐ)係統(tǒng)有助於產生未塗覆木材(cái)的典型的(dí)表麵侵蝕效果(該侵蝕(shí)效果(guǒ)在(zài)木材的自(zì)然氣候老化過(guò)程中都能觀(guān)察到(dào))，並從表麵(miàn)衝去退(tuì)化(huà)的材料。

優化試(shì)驗循環(huán)(再現(xiàn)性)的開發(fā)和研究(jiū)

評價(jià)係列(liè)試(shì)驗所(suǒ)得(dé)到(dào)的(dí)結果顯(xiǎn)示(shì)了第1到第(dì)3種循環(huán)能(néng)夠(gòu)產(chǎn)生(shēng)最(zuì)嚴重的氣(qì)候(hòu)老(lǎo)化效(xiào)應。令(líng)人滿意的(dí)人工(gōng)氣候老化必須(xū)對(duì)自然(rán)氣候老(lǎo)化(huà)有(yǒu)良好的模(mó)擬以及足夠的(dí)加速(sù)，因此這3種循環將被(bèi)用作優化(huà)暴露(lòu)循(xún)環開發的(dí)基(jī)礎。

優化暴(bào)露循環試驗(yàn)結果(guǒ)與之(zhī)前(qián)評價(jià)試驗(yàn)所獲得的主要結論(lùn)一致，並(bìng)且具(jù)有(yǒu)以(yǐ)下(xià)特點
：使(shǐ)用輻(fú)射峰值(zhí)為340nm的熒(yíng)光紫(zǐ)外(wài)綫(xiàn)燈;使用(yòng)冷凝和(hé)噴(pēn)水兩種(zhǒng)程(chéng)序;使用循(xún)環(huán)周(zhōu)期延長(cháng)的(dí)冷凝時間，以(yǐ)增(zēng)加(jiā)木(mù)質襯底的含(hán)水量;使(shǐ)用(yòng)頻繁交替(tì)的(dí)紫外(wài)輻射(shè)和噴水，以實現(xiàn)主要發生(shēng)在(zài)樣品表麵(miàn)上的(dí)大(dà)量(liáng)的(dí)短時間變化(huà)(噴(pēn)水主要用於(yú)去除表麵(miàn)上(shàng)退(tuì)化的材料及產生頻(pín)繁的冷(lěng)衝擊);以及2000h的(dí)試驗(yàn)總(zǒng)持續(xù)時(shí)間(jiān)。

優化暴露(lòu)循環(huán)試(shì)驗的(dí)定義請參見表3。 它包含(hán)一(yī)個長時(shí)間的(dí)初(chū)始冷凝階段(duàn)，接(jiē)著是短(duǎn)間隔的紫外綫照射(shè)和(hé)噴(pēn)水(shuǐ)。該(gāi)試(shì)驗(yàn)相(xiāng)當簡單，並(bìng)有(yǒu)在氣候(hòu)老化(huà)裝(zhuāng)置(zhì)外不要求任何特(tè)殊(shū)處(chǔ)理的(dí)優點。由(yóu)一(yī)個實(shí)驗室製(zhì)備(bèi)的(dí)一組新(xīn)樣(yàng)品分(fēn)配(pèi)給不同的(dí)合作夥(huǒ)伴，以(yǐ)便測試優(yōu)化循(xún)環(huán)的(dí)再現(xiàn)性。

表3優化(huà)的試(shì)驗循環(huán)

對來自不同(tóng)氣(qì)候(hòu)老(lǎo)化(huà)裝置(zhì)的暴露樣(yàng)品進(jìn)行(háng)第(dì)一(yī)次(cì)肉眼觀(guān)察和(hé)對比，得(dé)出的(dí)總體印(yìn)象(xiàng)是(shì)，外觀一致性總體良好(hǎo)。與(yǔ)早先(xiān)結果(guǒ)相比，使用(yòng)用不同(tóng)裝置做實驗的(dí)樣品(pǐn)有明顯更一致(zhì)的老(lǎo)化(huà)結果。在(zài)2000h人工暴露(lòu)之後(hòu)，出(chū)現(xiàn)了(liǎo)不(bù)同程(chéng)度和(hé)類型的缺(quē)陷(xiàn)，並且(qiě)可以清楚看(kàn)見所用塗(tú)料係統的性能水(shuǐ)平預(yù)期差異。圖(tú)5中可以看見(jiàn)用優化循環的(dí)7個裝置進行(háng)2000h暴露之後(hòu)樣(yàng)品(pǐn)的總(zǒng)體外(wài)觀(guān)。

圖5在7個裝置(zhì)中(zhōng)使用優(yōu)化循(xún)環(huán)暴露2000h之(zhī)後(hòu)樣品的總體外(wài)觀(guān)

如(rú)預期(qī)一樣(yàng)，就總(zǒng)體外(wài)觀來講，與未暴(bào)露(lòu)控(kòng)製樣(yàng)品相(xiāng)比，成(chéng)膜塗(tú)料(liào)係統(tǒng)A到D在2000h暴露(lòu)之後(hòu)樣(yàng)品(pǐn)外(wài)觀(guān)隻顯(xiǎn)示出(chū)小到(dào)中的變化，而(ér)係統E(低成(chéng)膜性(xìng)著(zhuó)色料(liào))和F(未(wèi)塗覆木(mù)材)樣品外觀(guān)顯(xiǎn)示出明顯的變化(huà)。塗料係(xì)統A(丙(bǐng)烯酸漆(qī))明顯(xiǎn)顯(xiǎn)示(shì)出較好(hǎo)的(dí)總體(tǐ)性能(néng)。丙烯酸著色(sè)料D看來(lái)似(sì)乎性(xìng)能(néng)比醇酸著(zhuó)色料C(ICP)要好(hǎo)。使用塗料係統C(醇酸(suān)著色(sè)料(liào)，ICP)的情況(kuàng)下，使(shǐ)用(yòng)不(bù)同(tóng)試驗裝置(zhì)得出的試驗結(jié)果的(dí)一致性看(kàn)來似乎(hū)特別(bié)好(hǎo)，而使用(yòng)係(xì)統A(丙烯酸漆(qī))，B(高固含(hán)量(liáng)漆)和(hé)D(丙(bǐng)烯酸(suān)著色料(liào))的情況下(xià)，可(kě)以觀(guān)察到不(bù)同(tóng)試驗裝置下的結果(guǒ)有一(yī)些的不同(tóng)。

使用係統(tǒng)E(見照(zhào)片3)和F的(dí)情況(kuàng)下(xià)，就表(biǎo)麵侵(qīn)蝕(shí)來講，不同(tóng)裝置(zhì)下(xià)試驗結(jié)果(guǒ)明(míng)顯有一(yī)些差異(yì)，沒(méi)有反(fǎn)映(yìng)出總(zǒng)體外(wài)觀評級(jí)。對於某(mǒu)些裝(zhuāng)置(zhì)，樣品表(biǎo)麵的已退(tuì)化材料(liào)明(míng)顯沒(méi)有(yǒu)被清(qīng)除(chú)幹(gān)淨，可能(néng)是(shì)由於(yú)噴(pēn)淋方式不(bù)均匀引起的(噴嘴附近發(fā)生(shēng)嚴(yán)重(zhòng)侵(qīn)蝕，樣(yàng)品周邊(biān)區域(yù)的衝(chōng)洗效應不足(zú))。此觀察(chá)證明了噴嘴定期清潔的重(zhòng)要性(xìng)。這種噴(pēn)淋(lín)模(mó)式的(dí)不(bù)均匀性在使用(yòng)成膜塗料時可(kě)能(néng)不是(shì)這(zhè)麼明顯，但是仍(réng)然(rán)可(kě)能對塗(tú)料退(tuì)化產生不希望有(yǒu)的作用(yòng)。

圖6顯示了在(zài)七(qī)個(gè)裝(zhuāng)置中使用(yòng)優(yōu)化循(xún)環的(dí)情(qíng)況(kuàng)下在暴(bào)露結束(shù)時樣品的開裂密度。開(kāi)裂密(mì)度(dù)和大(dà)小顯示出的性能模(mó)式(shì)與總(zǒng)體(tǐ)外(wài)觀(guān)評級(jí)一(yī)致(zhì)。與評估試驗係(xì)列中(zhōng)所(suǒ)得到的結(jié)果相反(fǎn)，現(xiàn)在(zài)在(zài)使(shǐ)用(yòng)係統A的情況(kuàng)下同(tóng)樣出(chū)現了開(kāi)裂，不過(guò)該塗(tú)料係(xì)統(tǒng)目前性(xìng)能仍(réng)然是較(jiào)好(hǎo)的(dí)。使用係統B，C和D的(dí)情(qíng)況下，開裂(liè)等級為(wéi)輕微到中等。係(xì)統E和F一致出現大裂縫密布的狀(zhuàng)況(kuàng)。一般情(qíng)況(kuàng)下，開裂(liè)密度和尺寸(cùn)的評級是正(zhèng)相關(guān)的(dí)。所(suǒ)有的成(chéng)膜(mó)塗(tú)料(liào)係統在(zài)不同(tóng)試(shì)驗裝(zhuāng)置下(xià)的試(shì)驗結(jié)果(guǒ)都(dū)存(cún)在差異(yì)。

圖6 在7個裝(zhuāng)置中(zhōng)使用優(yōu)化(huà)循(xún)環暴露(lòu)2000h之(zhī)後的開裂密(mì)度(dù)

常差(chà)異(yì)較大，所(suǒ)以(yǐ)有效的初步(bù)結果(guǒ)表(biǎo)明人(rén)工(gōng)氣候老(lǎo)化(huà)試驗(yàn)的(dí)再現性是“可以(yǐ)接受的(dí)”。再現性隨(suí)不同的(dí)評估參數和塗料係統而(ér)變(biàn)化(huà)。而檢測到(dào)的裝置(zhì)效(xiào)應可(kě)能主要是由氣候老化箱(xiāng)的操作(zuò)特(tè)性(xìng)差異而引(yǐn)起的。造成(chéng)操作(zuò)特性(xìng)差異(yì)的(dí)可(kě)能原因有
：熒(yíng)光(guāng)燈的紫外綫輸(shū)出(燈管的(dí)老化);可能影響冷(lěng)凝有效性和/或噴(pēn)淋(lín)溫(wēn)度(dù)的(dí)室(shì)內環(huán)境的(dí)水(shuǐ)平和/或(huò)波動(dòng);噴淋模式(shì)和壓(yā)力(lì)(噴嘴堵塞(sāi));以及樣(yàng)品位置輪換(huàn)的時(shí)間(jiān)安排。

如果能夠製定並遵(zūn)照(zhào)非(fēi)常嚴(yán)格的試驗程序，這(zhè)種人工(gōng)試(shì)驗方法的再現(xiàn)性(xìng)似(sì)乎可(kě)以得到提(tí)高。這(zhè)方麵最(zuì)重要的目(mù)標(biāo)之一就(jiù)是確定(dìng)並(bìng)消除/限製(zhì)所觀(guān)察到的(dí)裝置(zhì)效應。

改進的(dí)試驗程序(xù)應該主要(yào)包括(kuò)以(yǐ)下相關(guān)的(dí)嚴(yán)格規定
：木(mù)材(cái)襯底(dǐ)(如
：年(nián)輪角(jiǎo)度(dù));抽(chōu)樣計(jì)劃(huá)(如(rú)
：樣品組的均(jūn)匀性(xìng));室內環境(溫度，相對溫度幅(fú)度(dù)的(dí)規定);噴(pēn)淋(水(shuǐ)的質(zhì)量(liáng)，再循(xún)環(huán)係(xì)統的使用(yòng)，過(guò)濾器，壓力，噴嘴清潔);暴露(lòu)期間的(dí)維護(hù)(如(rú)
：燈(dēng)管輸出的控製(zhì)，噴(pēn)淋，樣(yàng)品位置輪(lún)換);以(yǐ)及(jí)評(píng)估方法(如(rú)
：顏色(sè)測量(liáng))。

與自(zì)然氣(qì)候(hòu)老化(huà)的(dí)相(xiāng)關(guān)性

要驗(yàn)證(zhèng)任何(hé)一種人工(gōng)氣候(hòu)老(lǎo)化試(shì)驗方(fāng)法，該(gāi)試(shì)驗方(fāng)法與自(zì)然氣(qì)候(hòu)老化(huà)的相(xiāng)關性(xìng)仍(réng)然是(shì)一個(gè)關鍵(jiàn)問題，同時(shí)也是(shì)預估(gū)加速係數的基(jī)礎(chǔ)。通(tōng)過(guò)將(jiāng)從人工(gōng)與自然(rán)暴露(lòu)試(shì)驗得到的(dí)所選(xuǎn)性(xìng)能參(cān)數的時間(jiān)曲綫(xiàn)疊(dié)放(fàng)並(bìng)進(jìn)行目視對比，可(kě)以(yǐ)證(zhèng)明人(rén)工(gōng)氣候老化與(yǔ)自(zì)然氣(qì)候老化(huà)的(dí)性能數(shù)據相關性。在使用2號裝置/實(shí)驗室的情況(kuàng)下(xià)，開裂密度和光(guāng)澤(zé)的相(xiāng)關分析分(fēn)別在(zài)圖(tú)7和圖8中顯示。自(zì)然暴(bào)露(lòu)的(dí)時間軸(不(bù)超過(guò)21個(gè)月)已經根(gēn)據經(jīng)驗按比例(lì)縮(suō)小，使所有塗(tú)料係(xì)統有較佳的總(zǒng)體(tǐ)一致性。

圖7
：開(kāi)裂密度(dù)-人(rén)工(gōng)（優(yōu)化循環(huán)）和自然氣候老(lǎo)化(huà)之(zhī)間的相(xiāng)關性(xìng)（以2號裝(zhuāng)置(zhì)/實(shí)驗室(shì)為(wéi)例）

圖8
：失(shī)光-人工(優(yōu)化循(xún)環)和自然氣(qì)候(hòu)老(lǎo)化(huà)之間(jiān)的相關性(以(yǐ)2號裝置/實驗室(shì)為例(lì))

在所有(yǒu)不同的塗(tú)料係統(tǒng)下，樣品開(kāi)裂(liè)的形(xíng)成情況(kuàng)都(dū)保持(chí)了相當(dāng)好(hǎo)的(dí)一致(zhì)性，而可能例外(wài)的(dí)情況(kuàng)則是醇酸(suān)著(zhuó)色料(liào)(係統C)，在人工(gōng)暴露中樣品(pǐn)出(chū)現了(liǎo)更(gēng)多的(dí)開(kāi)裂。根據(jù)經驗(yàn)估(gū)計的(dí)總體加速(sù)係數大(dà)致是5倍(bèi)，但是對於不同(tóng)的塗料(liào)類型可(kě)能(néng)需要一(yī)些個別(bié)調(tiáo)整(zhěng)。而失光的時間曲綫的特征過(guò)程似乎也得到(dào)了(liǎo)很(hěn)好的(dí)再現(xiàn)，但(dàn)是明(míng)顯加(jiā)速係數更高，約為(wéi)10倍速(sù)度。此(cǐ)外(wài)，醇(chún)酸著(zhuó)色(sè)料在人工暴露的(dí)情(qíng)況下(xià)退化更(gēng)大(dà)。

就(jiù)與自(zì)然氣候(hòu)老化(huà)的(dí)相關(guān)性(xìng)來講，另一個重(zhòng)要因素是(shì)暴(bào)露過(guò)程中木(mù)材襯底的含(hán)水(shuǐ)量(MC)。水分(fēn)與塗(tú)料的(dí)化學變化密切相(xiāng)關，也與(yǔ)襯底大(dà)小(xiǎo)變化而導(dǎo)致的開裂(liè)密切(qiē)相關。之前(qián)的試(shì)驗已(yǐ)經表(biǎo)明(míng)在人工暴露過程(chéng)中處(chǔ)於(yú)熒光裝置(zhì)內的(dí)木材的(dí)含(hán)水(shuǐ)量平均值(zhí)低得多，而(ér)且比觀察(chá)到(dào)的戶外含(hán)水(shuǐ)量範圍(wéi)更小。這(zhè)種狀況導致在(zài)每種(zhǒng)循(xún)環開(kāi)始(shǐ)時都必須進(jìn)行一個(gè)時(shí)間(jiān)加(jiā)長(cháng)的冷凝(níng)步(bù)驟，以(yǐ)增加潮濕(shī)影(yǐng)響。

使(shǐ)用優化循環試(shì)驗(yàn)的不(bù)同(tóng)塗料(liào)係統和(hé)不(bù)同木材襯(chèn)底(dǐ)的(dí)反應

優化(huà)循(xún)環是通過對6種(zhǒng)不同塗(tú)料(liào)係統(tǒng)(A到(dào)F)的試(shì)驗(yàn)開(kāi)發出(chū)來的。為(wéi)了獲得更(gēng)多關於優(yōu)化循環(huán)的(dí)信息，在(zài)改變其中單個參(cān)數的情況下(xià)，針對(duì)塗(tú)料的(dí)各種配(pèi)方進行(háng)了(liǎo)試(shì)驗(yàn)。而(ér)通(tōng)過(guò)之前(qián)經(jīng)驗(yàn)得(dé)來戶(hù)外性能反(fǎn)應的(dí)參數(shù)已(yǐ)經得(dé)到(dào)特(tè)別(bié)關注(zhù)。

總共(gòng)有(yǒu)12種(zhǒng)塗(tú)料進行了試(shì)驗，其(qí)中包(bāo)括醇(chún)酸，丙(bǐng)烯(xī)酸，透(tòu)明或不透明的(dí)，含(hán)或不(bù)含紫(zǐ)外(wài)綫吸(xī)收劑，高或低玻璃(lí)態轉化溫(wēn)度等不(bù)同特(tè)性的(dí)塗料係(xì)統(tǒng)。表4顯示了使用優化(huà)循環在鬆板上試驗的(dí)12種塗料係(xì)統(tǒng)。醇(chún)酸塗料係統的性能表現不僅(jǐn)遵(zūn)循(xún)以(yǐ)鬆(sōng)板(bǎn)為(wéi)樣品(pǐn)經過(guò)戶外暴露所得(dé)出的總體趨勢(shì)，而且也(yě)符(fú)合在(zài)細木工製(zhì)品，建(jiàn)築物立(lì)麵(miàn)等物(wù)體上暴露所獲得的經驗(yàn)。

表4優(yōu)化(huà)試(shì)驗循(xún)環中的(dí)塗料(liào)係(xì)統

對(duì)於丙烯酸(suān)塗料(liào)係統，和(hé)戶外(wài)暴露(lòu)相比，其(qí)性(xìng)能表現取決於著(zhuó)色(sè)作用。不(bù)透明的(dí)塗料係統不符合從(cóng)戶外條件(jiàn)中(zhōng)所獲(huò)得的經驗(yàn)。已(yǐ)知不透(tòu)明的丙(bǐng)烯酸塗(tú)料係(xì)統一般(bān)擁有長(cháng)時間的耐(nài)久(jiǔ)性。在這種情況下(xià)此類(lèi)塗(tú)料係統可能需要(yào)用優(yōu)化循環(huán)暴露(lòu)比(bǐ)2000h更長(cháng)的(dí)時間才能(néng)得到結果。因此(cǐ)建(jiàn)議對(duì)此做進(jìn)一(yī)步(bù)研(yán)究。對於半透明(míng)的丙烯酸(suān)係統，(試驗性(xìng)能(néng)表(biǎo)現)與其在(zài)戶外的(dí)性能表現有良好的(dí)一致性。但(dàn)是，對於整(zhěng)個(gè)醇酸(suān)係(xì)統(tǒng)，這(zhè)隻(zhī)是(shì)基於一種(zhǒng)丙(bǐng)烯(xī)酸係統的結果(guǒ)，可(kě)能(néng)需(xū)要使用(yòng)優(yōu)化循環(huán)做(zuò)進一步(bù)的實(shí)驗(yàn)，以(yǐ)研(yán)究其他配方的性(xìng)能。趨勢(shì)很清楚(chǔ)，有使(shǐ)用(yòng)優(yōu)化循環的潛(qián)在(zài)可能(néng)。

優(yōu)化循(xún)環(huán)是(shì)通(tōng)過在鬆板(bǎn)上對(duì)6種(zhǒng)不同塗(tú)料係(xì)統(A到F)的試驗開發出(chū)來的。確(què)定(dìng)優(yōu)化(huà)循(xún)環是否(fǒu)可用(yòng)於(yú)評估(gū)不(bù)同木材(cái)襯(chèn)底(dǐ)上(shàng)的塗料係(xì)統(tǒng)的(dí)性(xìng)能(néng)是(shì)非常(cháng)重(zhòng)要(yào)的(dí)。

在本次(cì)研究中，已(yǐ)經(jīng)對(duì)6種塗(tú)料(liào)係統(A到F)在5種木(mù)材襯(chèn)底上(shàng)進行了研究，5種(zhǒng)木(mù)材(cái)襯底是(shì)
：山毛櫸，橡木，雲杉，梅蘭(lán)蒂和(hé)戶外(wài)用膠(jiāo)合板。評價包(bāo)括評估人工氣(qì)候老化(huà)循(xún)環之(zhī)後(hòu)所得結果與按照prEN927-3進行(háng)的(dí)自然(rán)氣候(hòu)老(lǎo)化試(shì)驗(yàn)所(suǒ)得(dé)結(jié)果(guǒ)的(dí)可(kě)比(bǐ)性(xìng)。

結(jié)果表明該循環(huán)可以(yǐ)區別(bié)不(bù)同塗料係統的性能(néng)以及區(qū)別不(bù)同木材襯底上的(dí)塗料(liào)性能。而所(suǒ)發(fā)現的開(kāi)裂量則取決於木(mù)材襯(chèn)底(dǐ)。大(dà)部分開裂(liè)是在鬆木(mù)，橡(xiàng)木和戶(hù)外(wài)用(yòng)膠合板(bǎn)上發現的。一種(zhǒng)木材物種上(shàng)的(dí)塗(tú)料性(xìng)能不(bù)能反(fǎn)映(yìng)不同木材襯底(dǐ)上的性(xìng)能(néng)。其他木(mù)材襯底(dǐ)上(shàng)的性(xìng)能(néng)還需要(yào)進行(háng)評價。

結(jié)論

本(běn)歐洲(zhōu)研(yán)究項(xiàng)目(mù)的主要目(mù)的是(shì)開(kāi)發一種(zhǒng)人(rén)工(gōng)氣候(hòu)老化方法(fǎ)，用於(yú)在短(duǎn)時間(jiān)內(nèi)評(píng)估(gū)戶外(wài)木(mù)材(cái)塗料的耐久性(xìng)。

目(mù)標是(shì)讓該試驗(yàn)方(fāng)法(fǎ)以現代(dài)相(xiāng)對低成本的熒(yíng)光(guāng)燈設(shè)備為基礎(chǔ)，使(shǐ)原(yuán)有(yǒu)用於(yú)鋼和(hé)塑料(liào)襯底(dǐ)的(dí)設備和(hé)操作循環適(shì)合木材(cái)襯(chèn)底的需要(yào)。根據參(cān)與該項目的14個合作(zuò)夥伴(bàn)的經(jīng)驗(yàn)，最(zuì)終確定(dìng)了(liǎo)幾(jī)種適(shì)用(yòng)的暴(bào)露(lòu)循環(huán)。它們包(bāo)括不(bù)同類型(xíng)的紫(zǐ)外綫照射，冷(lěng)凝，噴淋，高低溫(wēn)，冷凍和(hé)浸泡。這(zhè)些循(xún)環(huán)共針(zhēn)對6種(zhǒng)塗(tú)料係統進(jìn)行了(liǎo)測(cè)試。

而(ér)從這(zhè)些(xiē)循環試(shì)驗所獲(huò)得(dé)的(dí)結(jié)果中已(yǐ)經能夠(gòu)定(dìng)義(yì)一(yī)種(zhǒng)優(yōu)化(huà)的(dí)循(xún)環。該(gāi)循環包含24h冷凝(níng)，後接一個(gè)由2.5h UVA-340nm和(hé)0.5h噴(pēn)水組成的子循環。經研究該循環的再(zài)現(xiàn)性如下(xià)
：8位(wèi)合(hé)作夥伴(bàn)使(shǐ)用同樣的(dí)6種塗料試(shì)驗(yàn)了該(gāi)循(xún)環(huán)，其試驗程序非常精細。即使(shǐ)已(yǐ)經確(què)定了某些差(chà)異來源，再(zài)現性(xìng)也是符(fú)合標準的(dí)。之(zhī)後(hòu)又在幾種(zhǒng)塗(tú)料上進行(háng)了(liǎo)該優化(huà)循(xún)環(huán)的試(shì)驗(yàn)。這(zhè)項(xiàng)任(rèn)務的目(mù)的是(shì)研究(jiū)與主要(yào)實驗(yàn)中所(suǒ)用(yòng)第一批6種係統相比(bǐ)，戶(hù)外(wài)木(mù)材上(shàng)所(suǒ)用係(xì)統和(hé)產品(pǐn)的進(jìn)一步變(biàn)異是(shì)否(fǒu)符合(hé)使用(yòng)優化循環(huán)時(shí)已(yǐ)知的(dí)性能。醇酸塗料係統的性能表現(xiàn)不僅(jǐn)遵循(xún)以(yǐ)鬆(sōng)板為(wéi)樣(yàng)品經(jīng)過戶(hù)外暴露所(suǒ)得出的總(zǒng)體(tǐ)趨勢，而且(qiě)也(yě)符合在細木工製品(pǐn)，建(jiàn)築(zhù)物立(lì)麵等物體(tǐ)上(shàng)暴(bào)露所獲得的經(jīng)驗。 對(duì)於丙烯(xī)酸(suān)塗料係統，和戶外(wài)暴露相(xiāng)比(bǐ)，其性能(néng)表(biǎo)現取(qǔ)決(jué)於(yú)著(zhuó)色作用(yòng)。

優(yōu)化(huà)循(xún)環已(yǐ)經(jīng)在(zài)不同木材襯(chèn)底上進行了(liǎo)試(shì)驗(yàn)，以(yǐ)確(què)定其(qí)是否(fǒu)可用於評價(jià)不(bù)同木(mù)材襯底上塗(tú)料係(xì)統的(dí)性能。6種(zhǒng)主要的(dí)塗料係統(tǒng)在橡木(mù)，山毛櫸(jǔ)，雲杉(shān)，梅(méi)蘭(lán)蒂和(hé)戶外用膠合(hé)板(bǎn)上進行了試驗。結果(guǒ)顯示優(yōu)化(huà)循環能夠(gòu)區別在(zài)不同木(mù)材襯底上(shàng)的塗料性能。

在項目結(jié)束(shù)時，已經確(què)定了標準草案的(dí)指(zhǐ)導方(fāng)針(zhēn)。考慮到人工氣候老化試驗方法應該(gāi)進行改進，所以共(gòng)同體同意為歐洲預備標準“prENV927-6
：戶外木(mù)材(cái)的塗(tú)覆材料(liào)和塗(tú)覆係統-第(dì)6部分(fēn)
：方法-基(jī)於(yú)熒光燈(dēng)裝置的木(mù)材塗(tú)料人工氣候(hòu)老化試(shì)驗(yàn)的評估和評(píng)價”而向CEN/TC139/WG2提出(chū)一個草案(àn)。