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建筑鋁型材標準GB 5237.3-2008與日本及美國相關標準的不同

瀏覽: 發表時間:2017-04-08 16:16:54

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的基礎上,參照日本JIS H8602-1992和美國AAMA 612-02制定的。在制訂時,該標準的性能要求和指標都達到甚至超過了日本JIS H8602-1992的規定,并根據在建筑上使用的特點增加了耐鹽酸性和耐砂漿性等性能要求。但目前日本JIS H8602已進行了修改,新版JIS H8602-2010標準與JIS H8602-1992相比較有非常大的改變,性能要求有很大的提高,并且鋁陽極氧化電泳涂漆復合膜規范ISO提案在這幾年來也在不斷的修改和提高。本文將對我國GB5237.3-2008標準與日本JIS8602-2010標準和中 日兩國的ISO提案的主要差異作一簡要概述。

  2 我國GB5237.3-2008與日本JIS H 8602-2010及ISO提案的內容差異

  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,日本標準和ISO提案將氙燈人工加速耐候性的試驗時間分成350h、1000h、2000h和4000h四檔,而我國的國標將氙燈人工加速耐候性的試驗時間分成1000h、2000h和4000h三檔,由于我國標準主要考慮的是戶外使用,因此與日本和ISO提案比較,沒有試驗時間為350h這一檔,另外三檔與日本標準和ISO提案要求相當。

  雖然三個標準對于復合膜的耐候性要求差別不大,但三個標準對于各檔復合膜的使用環境規定還是有差異的。我國標準規定的三檔復合膜僅規定了各檔的耐候性要求,但未明確規定各檔復合膜的使用環境。日本JISH8602-2010和ISO提案中對各檔復合膜的使用環境進行了指導性說明,建議試驗時間為350h的電泳復合膜用于室內環境,試驗時間為1000h的電泳復合膜用于室外正常環境(如普通城市、綠化區和工業區),試驗時間為2000h的電泳復合膜用于室外惡劣環境(如被海鹽污染的具有腐蝕性和降解性的區域)選用,而試驗時間為4000h的電泳復合膜用于海邊地區,室外惡劣環境且強紫外線曝曬區域。筆者認為日本JISH8602-2010和ISO提案中推薦的使用環境有一定的實際意義,可指導客戶選用復合膜等級。

  2.2聯合耐蝕性

  與我國標準不同的是,日本JISH8602-2010和ISO提案中特別規定了先進行熒光紫外線燈人工加速耐候性試驗再聯合進行鹽霧試驗的聯合耐蝕性要求,筆者以為主要有以下幾個因素。

  2.2.1可操作性因素

  從可操作角度看,耐候性實驗檢驗時間過長,動輒幾千個小時,許多廠家沒有時間也不可能有那么多的時間等候檢驗報告,而選擇用時較短的其他相關性能測試。

  2.2.2現實性因素

  從現實角度看,使用313nm的紫外燈人工加速耐候儀進行測試時,選擇更加接近自然狀況的測試條件,即輻照強度為30W/m2,4h干燥,4h濕潤,循環進行240h,然后再進行CASS試驗這一聯合耐蝕性試驗更能反映實際的使用情況。因為鋁門窗、幕墻在經受紫外線照射的同時,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,經過紫外線照射240h,相當于經歷了短暫的老化實驗。如果沒有選用穩定性好或更優異的長碳鏈丙烯酸單體,只是單純降低成本的話,這一項檢測是很難通過的。此外,經過聚合的樹脂要有很好的光穩定性,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內,見到山東某著名鋁材廠生產的電泳型材做成的窗戶,朝向外側漆膜已全部粉化消失。

  為消除這一狀況,生產過程中須使多種不同性能的單體在共聚中按照競聚率反應的要求,調整每一時刻加料各單體的比例, 使其不產生暴聚反應,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),從而同時提高涂膜的耐蝕性與耐候性。選用適當的長鏈型丙烯酸酯,有利于光穩定性,可以做到聚合物的分子量更大,做成的樹脂會呈現自乳化狀態。耐蝕性、耐候性和機械性能都會得到提高,還可以提高泳透率,使涂裝對于助溶劑的依靠性大大降低,有機溶劑的減少有利于環境保護(日本涂料廠在日本國內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,對于射線來講,其粒子能量=hν,其中h為普朗克常數,ν為此射線的頻率。也就是說,波長越短,射線粒子能量越大,越能在短時間內檢測出涂膜的穩定性。如果鏈接好的涂膜經過高能粒子的轟擊而沒有斷鏈(粉化),則后序的CASS試驗中將會體現出優異的耐蝕性,相反,如果經240h的紫外線照射后分子鏈發生斷裂(這在單純的耐候性檢測中不易看到),則會對后序的CASS試驗中其耐蝕性造成很大的影響。

  2.2.5 日本提供的相關數據

  盡管日本的新標準對氧化膜和電泳涂膜的厚度沒有提出明確的要求,但是,無論是氧化膜還是電泳涂膜,如果過薄的話,是很難通過聯合耐蝕性檢驗的。同時,這也是對電泳涂料提出了更新更高的要求,怎樣在節省能源與提高性能方面更加前行一步。

  2.2.6涂料未來發展的因素

  從涂料未來的發展看,耐候性是鋁合金建筑型材的重要性能指標,但是由于其使用的環境、地域等差異,可以采用不同的標準,從而,可對涂料加以針對性的選擇。

  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,對光有著很強的穩定性。如果單體選擇得恰當,涂膜將會有優異的保光性。這種樹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異的耐蝕性,其關鍵須形成涂膜的交聯性,采用六甲氧甲基三氰胺作交聯劑,在固化成膜過程中有很好的交聯性,使涂膜具有高的硬度、光澤、色澤(不泛黃)和優異的耐候性。近年來,耐光性更優的陰極電泳涂料的出現,也是一個很好的選擇,其耐蝕性更好,它是聚多胺樹脂結構,用IPDI(異佛爾酮異氰酸酯)或脂肪族異氰酸酯做成的交聯劑,都有著優異的耐候性,可以制成CED。采用CED,不必采用鋁合金氧化,因為在電沉積過程中,電泳行為是朝向陰極,氧化膜會遭到部分破壞或全部破壞,但這種涂料仍有優異的耐蝕劑和耐候性,有許多人認為這應當是建筑領域的發展趨勢。

  關于涂敷工藝,采用電沉積的方法是最理想方法,有利自動化生產,效率高,涂料的利用率高達95%(我國生產的鋁陽極電泳涂料一般為82%,效率降低主要與涂料溶液的粘度和抗干擾性能有關),生產涂膜質量最穩定,是通過ED形成的膜,其過程是電場力作用下,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,由此繼續涂敷,使工件的各部位均形成高的電阻,再延長ED時間涂膜也不會再增厚,對于幾何形狀復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,且使之耐蝕優異,同樣也提高了耐候性。

  3 標準中其他需注意的問題

  3.1 硬度

  涂膜硬度是電泳復合膜的一項基本的性能指標,在國內外對于鋁合金表面處理膜硬度的檢測方法主要有兩種,一種是壓痕硬度試驗,另一種是鉛筆硬度試驗。通常來說,對于膜厚較厚的涂膜通常采用壓痕硬度進行檢測,而對于膜厚較薄的涂膜通常采用鉛筆硬度試驗進行檢測。由于電泳鋁合金型材膜厚比較薄,因此我國GB5237.3-2008標準和ISO提案中都是采用鉛筆硬度試驗進行檢測電泳漆膜的硬度(日本標準未規定涂膜硬度)。但兩標準規定的性能指標有些差異,我國標準規定A級、B級復合膜硬度至少達到3H,S級復合膜硬度至少達到1H;而ISO提案規定所有復合膜硬度都至少達到3H。

  采用鉛筆硬度試驗進行檢測時應注意鉛筆的選擇,試驗應選擇涂膜硬度測試的專用鉛筆進行,試驗結果采用鉛筆的硬度表示涂膜的硬度。在鉛筆硬度試驗中,試驗用鉛筆的硬度及穩定性對試驗結果有較大的影響,各國生產的鉛筆其硬度也有一定的差異,根據實際使用經驗發現德國斯德樓鉛筆比較硬,而我國中華牌鉛筆和日本三菱鉛筆相對更軟些,如果這兩種鉛筆也一定要做個比較的話,從統計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,取決于固化的交聯度。另外,涂膜的厚度對硬度的影響也是很大的,當涂膜厚度比較薄時則硬度相對較高些。

  3.2光澤

  我國標準和日本標準都未對光澤進行規定,ISO提案中規定了光澤的測試方法,但其質量與數據要求由供需雙方商定。光澤通常采用60度光澤計進行測量,如更細分可采用多角度光澤計,用幾個角度進行測量辨別。測量時,要求受檢面必須平整,平整度在0.18以下。

  3.3 附著性

  我國標準、日本標準和ISO提案對附著性都有規定,且三個標準的指標都相當,都要求附著性應達到0級(25/25)。附著性對涂膜的物性影響很大,對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試是模仿在經雨水沖洗后對其的影響,如果下降較多,則說明涂膜已經與基體材料并不完全粘結,或已經鼓包。

  3.4  耐鹽霧腐蝕性

  耐鹽霧腐蝕性試驗方法通常又三種,即中性鹽霧試驗(NSS試驗)、乙酸鹽霧試驗(AASS試驗)和銅加速乙酸鹽霧試驗(CASS試驗),其中CASS試驗加速腐蝕性最快。CASS試驗是在銅鹽作用下加速破壞的鹽霧試驗,這個試驗必須要做,尤其是在沿海亞熱帶地

  區使用條件下,鹽霧腐蝕是相當嚴重的,現在環境污

  染問題也增大了對材料防腐性的要求。我國標準、日本標準和ISO提案都對鹽霧試驗有要求,,并規定了不同等級的使用范圍,但需要注意的是我國標準只規定了試驗時間為24h、48h兩個等級,而日本標準和ISO提案規定了試驗時間為24h、72h和120h三個等級,同時要求戶外有腐蝕的地區要達到120h的標準,性能要求比我國標準更嚴格些。

  3.5耐堿性

  我國標準、日本標準和ISO提案對耐堿性的要求基本相同。耐堿性試驗時要在20℃進行,因為溫度不同對結果影響很大。不過,通過筆者搜集的實驗結果顯示,在固化完全的前提下,我國涂料都可以通過耐堿性實驗。如果在多雨、濕熱同時又有污染的地區,可以考慮進行二次耐堿性實驗,即先做耐沸水實驗,晾干后一個小時內再做耐堿性實驗,其結果相差很大,涂料生產廠家選用的樹脂不同也會對結果造成極大影響。

  3.6 復合膜的厚度

  日本新標準規定,氧化膜厚度要在5μm以上,對電泳漆膜厚度不做要求。事實上,正如大家所知,電泳與其他的涂裝方法最大的區別就是沒有涂裝死角,在整個的氧化膜上能均勻涂覆,在涂覆時,因為有涂膜的地方電阻變大,因此涂料粒子會向電阻小的地方沉積,但是如果氧化膜過薄,氧化膜本身就會造成電阻嚴重不均勻,實驗表明,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該在6μm以上。因此,筆者想說的是,盡管日本標準要求氧化膜厚度在5μm以上,按照性能進行分類;但按照筆者的了解,日本企業在實際進行生產時控制的膜厚在8μm以上,這也符合理論的解釋。同時,我們仔細分析矢島勝司先生的數據,發現至少目前,要想通過聯合耐蝕性的檢測,最好的數據選擇是9+7。但是由于中國工廠氧化條件和電泳涂料質量參差不齊,這個數據應用到中國應該是多少,我們還沒有數據證明。至于電泳涂膜的厚度,日本新標準只進行了性能的要求,這引發了日本涂料生產廠商的恐慌,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系的。

  3.7 自然耐候性

  對于電泳鋁型材來說,耐候性是至關重要的,因為除去別墅外,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GB5237.3-2008標準和ISO提案中都對自然耐候有規定,但對于其具體要求規定都不夠明確。我國標準規定性能指標和試驗方法都由供需雙方協商確定,而ISO提案中雖然規定了自然耐候性的試驗方法,但對于性能指標卻要求由供需雙方協商確定。

  事實上自然耐候性才能比較真實的反映產品的耐久性,而試驗室檢測的人工加速耐候性雖然在一定程度上能反映產品的耐候性,但由于該試驗加速破壞性快,因此存在一定的失真風險。為此,筆者認為我國標準應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量檢驗,但用于涂料的研究開發還是有實際意義的。

  4 結束語

  雖然我國標準GB5237.3-2008與日本標準JIS8602-2010和ISO提案還存在一些差異。但我們有理由相信,隨著工業的發展和經濟全球化的蔓延,我國在標準的制定上將更加關注提高品質,減小與先進國家標準的差別,甚至可以領先一步,提出所謂現在的先進國家所沒有的標準項目和檢測方法,.努力完善各類標準。形成更加符合我國國情的先進標準,為我國工業的發展提供更加有利的參考和法律依據。


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