用單組分和雙組分水基清漆處理并暴露于不同量的輻射下，使用QUV模擬加速老化，測(cè)定由三種常用物種(兩種土耳其本地物種和一種外來(lái)物種)生產(chǎn)的木質(zhì)材料的表面硬度、表面粗糙度、光澤度和色差。將單組份和雙組份水性清漆分別涂在黑松(歐洲赤松)、艾洛克(綠藻)和安納托利亞栗樹(shù)上。)伍茲。然后，清漆涂覆的材料暴露于QUV紫外線熒光燈老化試驗(yàn)箱216和432小時(shí)。結(jié)果表明，在所有處理組合中，所有三種木材的表面硬度和光澤度都降低。然而，在所有處理組合中，所有三種木材的表面粗糙度和色差值都增加了。
關(guān)鍵詞: QUV紫外線熒光燈老化試驗(yàn)箱，表面硬度，表面粗糙度，光澤度，色差
蘇格蘭松（Pinus sylvestris L.）、安納托利亞栗子（Castenea sativa Mill.）和紅豆杉（Chlorophora excelsa）是土耳其戶外木材工業(yè)推薦的主要物種。伊羅科（Chlorophora excelsa）是一種來(lái)自熱帶非洲的硬木。木材被用于各種各樣的目的，包括造船，家用地板和家具。這是一種非常耐用的木材；Iroko在戶外使用時(shí)不需要定期用油或清漆處理(Bozkurt和Erdin，1998年)。蘇格蘭松比大多數(shù)已知的木材種類具有更高的技術(shù)性能，并具有很高的使用潛力，如紙漿和鋸材產(chǎn)品。它是土耳其林產(chǎn)工業(yè)的一個(gè)重要樹(shù)種，占地超過(guò)100萬(wàn)公頃，占土耳其林地總面積的5%(匿名，2001)。安納托利亞栗子（C. sativa Mill.）是花草科植物的一個(gè)樹(shù)種。它們?cè)趭W地利、土耳其、葡萄牙、法國(guó)、匈牙利、意大利、斯洛文尼亞、斯洛伐克、塞爾維亞、波斯尼亞、克羅地亞，特別是在科西嘉島廣泛流行。該物種的木材在市場(chǎng)上被稱為栗子。這種木材顏色淺，硬度大，強(qiáng)度高。它也被用來(lái)制造家具，桶和屋頂梁，特別是在南歐(Yaltirik和Efe, 2000)。
木材是用于許多建筑以及裝飾和美學(xué)應(yīng)用的有機(jī)材料。然而，當(dāng)在外部使用時(shí)，它暴露于大氣因素(主要是太陽(yáng)輻射和雨水)中，使其表面退化，給它一種“受壓”的外觀。在這些條件下，木材表層的變化主要是由于紫外線輻射引起的光氧化作用導(dǎo)致木質(zhì)素和其他成分的分解，以及隨后雨水的作用導(dǎo)致的木質(zhì)素和其他成分的去除，伴隨著水溶性產(chǎn)物的損失。長(zhǎng)時(shí)間暴露在大氣中會(huì)導(dǎo)致木材失去自然顏色，積累灰塵，并最終導(dǎo)致木材表面真菌的生長(zhǎng)(Custódio和Eusébio，2006年；Bhat等人，2010年)。
受保護(hù)的木材依賴于水和水蒸氣透過(guò)所用產(chǎn)品的滲透性。使用含有紫外線吸收劑的涂層還可以最大限度地減少紫外線輻射對(duì)木材的降解。用于室外木制品如外墻板、甲板和門(mén)的涂料需要獨(dú)特的性能，如優(yōu)異的光穩(wěn)定性、高柔韌性和凍/融循環(huán)性能。
QUV紫外線熒光燈老化是一種實(shí)驗(yàn)室模擬天氣破壞力的試驗(yàn)，目的是預(yù)測(cè)暴露在室外環(huán)境中的材料的相對(duì)耐久性。QUV紫外線熒光燈老化試驗(yàn)箱在中進(jìn)行，旨在創(chuàng)造高度靈活的紫外光、溫度和濕度條件組合。這些測(cè)試旨在重現(xiàn)陽(yáng)光、雨水和凝結(jié)的表面水分或露水造成的損害。該試驗(yàn)箱使試驗(yàn)材料在受控的高溫下經(jīng)受光和濕氣的交替循環(huán)。濕度包括模擬露水的冷凝濕度和水噴霧。室內(nèi)的光線是由特殊設(shè)計(jì)的熒光紫外線燈泡產(chǎn)生的，以模擬陽(yáng)光的效果。雖然紫外線輻射實(shí)際上只占正常陽(yáng)光的5%，但短波長(zhǎng)的紫外線造成了大部分光化學(xué)損害(阿基西爾和塞維姆，2009年；Temiz等人，2005年)。
本研究的主要目的是確定木制材料的表面硬度、表面粗糙度、光澤度和色差，這些木制材料由這些常用的兩種土生土長(zhǎng)的和一種外來(lái)物種制成，用單組分和雙組分水基清漆處理，并暴露于不同量的輻射，以模擬使用QUV加速老化效果。
三層為歐洲赤松、歐洲赤松和安納托利亞栗。)伍茲。然后，將清漆涂布的材料暴露在QUV紫外線熒光燈老化試驗(yàn)箱中216和432小時(shí)。
兩種本地的，樟子松和安納托利亞栗。)一種外來(lái)物種iroko (C. excelsa)被土耳其用作木材。單組分和雙組分水基清漆以兩層和三層涂覆。對(duì)于老化處理，清漆涂覆的材料暴露于QUV紫外線熒光燈老化試驗(yàn)箱216和432小時(shí)。因此，在兩個(gè)老化周期下，在三種不同類型的木材上施加兩種厚度層的兩種類型的水基清漆。
烘干的木材樣品的尺寸為500 × 75 × 18 mm，具有足夠的公差。將制備的樣品保存在平均溫度為20℃、相對(duì)濕度為60%的調(diào)節(jié)室中，直到達(dá)到恒重。除了樟子松，所有其他樣品都曾經(jīng)用80、100和120號(hào)砂紙打磨過(guò)。然后，將每個(gè)樣品潤(rùn)濕并進(jìn)行纖維浮雕處理。用軟毛刷刷掉打磨灰塵；然后用壓縮空氣對(duì)樣品進(jìn)行最終清潔。清洗后，用襯里處理樣品，并涂上填充清漆。在老化處理之前，用濕度計(jì)測(cè)定樣品的水分含量為10%±0.5(TS 2471 1976)。
為了避免涂層性能的負(fù)面影響，清漆的混合比和制備根據(jù)ASTM D3023 (1998)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并考慮了制造商的建議。初始粘度是在溫度為20±2℃、相對(duì)濕度為60±5%、時(shí)間為18秒(98至100厘泊)的直徑為4毫米的流量杯中測(cè)量的。
實(shí)驗(yàn)中使用了單組分和雙組分丙烯酸改性水基清漆，因?yàn)樗鼈円子趹?yīng)用而受到工業(yè)界的青睞。不同公司(Kimetsan和Akzo-Nobel)生產(chǎn)的清漆以兩種厚度使用。其中一組面板曾涂過(guò)兩次D 17清漆，然后涂過(guò)三次D 65填充清漆。第二組面板用A1底漆漆處理五次。然后用200 μm的涂布器刮平表面的濕層厚度。借助于具有0.7 mm螺紋接頭的手槍，在1至2巴(14至28 atu)的氣壓下涂覆清漆的最后一層。手槍保持在樣品表面上方20厘米處，垂直和平行于樣品表面，并在施用過(guò)程中以相同的速度移動(dòng)(Dyo，1990)。這種整理系統(tǒng)在工業(yè)中普遍使用。
每次涂漆后，讓涂漆樣品在20°C的地板上干燥24小時(shí)。為了消除表面粗糙度，每次涂漆后，首先用軟毛刷清潔樣品，然后在每層涂漆后用600號(hào)水砂輕微處理。樣品的所有暴露表面都涂有清漆，以避免任何水分滲透。
使用靈敏度為0.01的電子天平，每個(gè)樣品稱重一次。然后用噴槍分別涂覆D45和A2面漆兩次和三次。為了避免表面粗糙，用600號(hào)砂紙?jiān)俅屋p微打磨樣品。然后，再次稱重樣品，并放置三周干燥，以便完全固化。
為了確保與標(biāo)準(zhǔn)潮濕空氣條件完全平衡，樣品在20±2°C和65±5%相對(duì)濕度下在實(shí)驗(yàn)室中保存三周。然后，根據(jù)ASTM-D 3924 (1991)協(xié)議，將樣品放置在溫度為23±2℃、相對(duì)濕度為50%的受控環(huán)境中16小時(shí)(TS 642，1997)。
老化程序遵循ASTM D4587-05(2010)和ISO 11507 (2007)的操作。紫外線/冷凝循環(huán)是在60℃下4小時(shí)紫外線和50℃下4小時(shí)冷凝的環(huán)境下，使用UVA 340燈管。
隨后，根據(jù)ASTM D 4366-95 (1984)對(duì)處理過(guò)的樣品進(jìn)行柯尼希擺硬度測(cè)試，以檢測(cè)清漆涂層的硬度。將測(cè)試面板放置在面板臺(tái)上，并將鐘擺輕輕放置在面板表面。然后將擺錘偏轉(zhuǎn)6°并釋放，同時(shí)啟動(dòng)振蕩計(jì)數(shù)器。振幅從6減少到3的振蕩次數(shù)被確定為柯尼希硬度。對(duì)于每個(gè)處理組，在單獨(dú)的樣本上進(jìn)行十次重復(fù)。
從500×100×15 mm的塊狀木材邊材部分切下用于制備試驗(yàn)和對(duì)照樣品的粗切切片。從切片上切下100×100×10 mm的樣品。
樣品的表面粗糙度通過(guò)使用觸針式輪廓儀測(cè)量(匿名，2002)。跟蹤速度、觸針高端直徑和高端角度分別為10毫米/分鐘、4米和90度。從垂直于晶粒取向的樣品表面隨機(jī)測(cè)量粗糙度。一個(gè)粗糙度參數(shù)，輪廓的平均算術(shù)偏差(Ra)，在以前的研究中常用，用于評(píng)估樣品的表面特征(Stombo，1963)。過(guò)去的研究(ISO 4287，1997)描述了這些參數(shù)的詳細(xì)規(guī)格。以0.5 m的靈敏度測(cè)量粗糙度值。跟蹤長(zhǎng)度(Lt)為12.5 mm，截止長(zhǎng)度=2.5mm。觸針在表面上的測(cè)量力為4 mN (0.4g)，這不會(huì)對(duì)表面造成任何明顯的損壞。
在處理應(yīng)用之后，使用光反射，根據(jù)TS 4318 EN ISO 2813 (2002)標(biāo)準(zhǔn)，借助Picogloss 562 MC光澤計(jì)測(cè)量樣品光澤度值。在實(shí)驗(yàn)中，每種清漆類型和樹(shù)種使用10塊面板，對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行兩次測(cè)量，即平行和垂直于纖維。
光澤度是清漆表面光反射率的量度。在光澤度測(cè)量測(cè)試中，一束光線以與垂直線成一定角度的方向射向測(cè)試清漆表面。以相同角度反射的光束的百分比由光電池測(cè)量。使用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)角度:60°用于一般光澤讀數(shù)；光澤讀數(shù)為85。完全鏡面光反射(全面光澤)將是100%；完全漫射光反射(無(wú)光或無(wú)光)將為0%。根據(jù)光澤等級(jí)對(duì)清漆進(jìn)行分類取決于表面反射不同數(shù)量的光的能力，這些讀數(shù)顯示了涂層表面與光滑平面鏡相比的相對(duì)反射率。
對(duì)于相同的樣品，還根據(jù)ASTM D2244-07e1 (2007)標(biāo)準(zhǔn)，借助Minolta色度儀CR-231測(cè)量顏色(圖1)。
顏色的測(cè)量是使用一個(gè)三目光電色度計(jì)，Minolta CR-231，測(cè)量頭直徑為25毫米。美能達(dá)CR-231將顏色作為三維顏色空間中的三個(gè)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量(圖2)。這個(gè)系統(tǒng)被稱為CIE L*a*b*，并根據(jù)CIE標(biāo)準(zhǔn)工作。本工作中感興趣的坐標(biāo)系統(tǒng)部分是第一象限，即a*和b*的正值（Hunt，1995）。
圖2的左側(cè)示出了一個(gè)彩色球體，其中在L*=50處的橫截面的圓被指定(由虛線表示)。色差(△ E)是色球內(nèi)兩種顏色(點(diǎn))之間的距離。在右圖中，L*=50處的橫截面顯示了從綠色到紅色(a*)和從藍(lán)色到黃色(b*)的軸，以及坐標(biāo)色度(C*)和色調(diào)(h=arctan (b*/a*))。0度(或360度)的色相值是紅色，90度是黃色，180度是綠色，270度是藍(lán)色。L*是亮度；0 =黑色，100 =白色。C*是色度或飽和度；0只代表灰色，例如，60代表非常鮮艷的顏色(松德奎斯特，2002)。根據(jù)以下等式，將三個(gè)測(cè)量坐標(biāo)L*、a*和b*轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)*、C*和h坐標(biāo)以及△E值(Temiz等人，2005年):
選擇L*C*h系統(tǒng)是因?yàn)橹恍枰粋€(gè)顏色變量來(lái)表示色調(diào)，即紅色、綠色、藍(lán)色或黃色，此外，該系統(tǒng)易于參考我們對(duì)顏色特性的經(jīng)驗(yàn)，如亮度、飽和度和色調(diào)。對(duì)于每種材料、時(shí)間和溫度，測(cè)量每個(gè)顏色參數(shù)L*、C*、h和△E*。假設(shè)正態(tài)分布，計(jì)算基于t分布的平均顏色值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和95%置信區(qū)間(5%顯著性水平)。△E*的較低值表示顏色沒(méi)有變化或者變化不明顯。
對(duì)于所有參數(shù)，首先對(duì)多重比較進(jìn)行方差分析(ANOVA ),并使用鄧肯多重極差檢驗(yàn)在P值為0.05時(shí)確定對(duì)照和處理樣品平均值之間的顯著差異(Kalipsiz 1994)。
表面硬度、表面粗糙度、光澤度和色差值的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在表1至3中給出。
在所有處理組合中，所有三種木材的表面硬度和光澤度值都降低了。然而，在所有處理組合中，所有三種木材的表面粗糙度和色差值都增加了(表2和表3)。這些結(jié)果與Temiz等人(2007年)進(jìn)行的一些早期實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致。
三種木材涂3層雙組分水性清漆432小時(shí)，而涂單組分水性清漆的三種木材的表面硬度值都隨著老化時(shí)間的增加而降低。
表面粗糙度最終達(dá)到一個(gè)高原值，蘇格蘭松約為2.041微米，iroko為2.097微米，安納托利亞栗子為2.391微米。
最低光澤度值(平行和垂直于紋理)對(duì)于用3層單組分水性清漆持續(xù)432小時(shí)制備的iroko木材是26.42和22.57，對(duì)于施涂2層單組分水性清漆持續(xù)432小時(shí)的樟子松木材是24.97和22.81，對(duì)于施涂2層單組分水性清漆的安納托利亞栗木分別是26.03和26.60。
最高色差值(△E)分別為:施涂3層雙組分水性清漆432小時(shí)的iroko木材為23.38，施涂2層雙組分水性清漆432小時(shí)的樟子松木材為31.07，施涂3層單組分水性清漆432小時(shí)的安納托利亞栗木為16.45。
當(dāng)紫外線被表面反射或吸收時(shí)，它的特征就轉(zhuǎn)化為熱能。
清漆層硬度與分子內(nèi)聚力有關(guān)。隨著粗分子相互靠近，涂層的硬度增加。由于聚合反應(yīng)和清漆分子之間的交聯(lián)，大分子被固化。反應(yīng)的方向和強(qiáng)度受到分子量和分子間內(nèi)聚力的強(qiáng)烈影響。暴露在紫外線下可能會(huì)引起分子內(nèi)聚力的差異，從而導(dǎo)致表面硬度值因老化而有所增加。
顏色由到達(dá)表面的可見(jiàn)光的反射波長(zhǎng)(人類可以感知的波長(zhǎng)范圍，大約從390到750納米)決定。顏色是由從表面反射的可見(jiàn)光的波長(zhǎng)來(lái)表征的。如果顏色或色調(diào)在老化過(guò)程結(jié)束時(shí)發(fā)生變化，這意味著清漆層中的分子在粗糙度或幾何形狀方面不同于原始形式。因此可見(jiàn)光的波長(zhǎng)和色調(diào)是不同的。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，老化過(guò)程可能改變來(lái)自表面的反射光的波長(zhǎng)，這可歸因于顏色差異。
在蘇格蘭松（Pinus sylvestris L.）、東方山毛櫸（Fagus orientalis L.）和無(wú)柄橡木（Quercus. petraea L.）木材材料表面的纖維素、聚氨酯和丙烯酸清漆層中測(cè)定。在丙烯酸清漆的情況下，顏色變化最小。通過(guò)熱檢查和冷檢查試驗(yàn)，在松木上觀察到由于老化引起的最大顏色變化。
S? ütlü和S?nmez(2006)發(fā)現(xiàn)，油、蠟和蟲(chóng)膠清漆不能保護(hù)金合歡(Robinia pseudoacacia L.)、梨(Pirus communis L.)、栗(C. sativa Mill.)、橡木(Quercus petrean Lieble)和雪松(Cedrus libani A. Rich)木材免受紫外線的變色影響。使用液體石蠟得到的變色值最低。
Cakicier(2007)確定了不同厚度的單組分和多組分水基清漆層的性能質(zhì)量，應(yīng)用于黃松(P. sylvestris L.)、Iroko(C. excelsa)和安納托利亞栗子(C. sativa Mill.)作為快速氙氣弧老化的結(jié)果。暴露在老化過(guò)程中的樣品顯示其表面抗粘性和硬度值的增加。在實(shí)驗(yàn)前，樣品的表面抗粘性和硬度值較低，但由于老化過(guò)程，由于清漆層上固化過(guò)程的持續(xù)，這些值被觀察到上升。另外，暴露在老化過(guò)程中的樣品在其表面粗糙度、亮度和顏色值方面顯示出急劇下降。
QUV紫外線熒光燈老化試驗(yàn)箱測(cè)試數(shù)據(jù)有助于選擇新的涂層系統(tǒng)、改進(jìn)現(xiàn)有材料或評(píng)估配方變化。
對(duì)于未來(lái)的研究，應(yīng)在不同的環(huán)境條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以觀察不同樹(shù)種的水基木材處理劑和水基清漆的不同應(yīng)用行為。
我們還建議不同清漆類型在不同加速老化處理(紫外線、氙弧和熱老化、鹽霧等)下的性能。)應(yīng)該比較一下。
此外，應(yīng)確定經(jīng)過(guò)不同處理的木質(zhì)材料對(duì)真菌侵襲的抵抗力。
與本文關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品:
