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工业涂料在建筑领域的应用

作者:Steven Reinstadtler,建筑与可持续发展涂料市场经理|美国宾夕法尼亚州匹兹堡拜耳材料科学公司   |  发表于:2016-02-24   |  关键词:环氧树脂,水性环氧树脂,建筑涂料,聚氨酯涂料,   | 摘自: 2015年美国PCI中文版电子杂志4月刊

当您匆匆入住一家酒店时,有没有环顾四周,想一想,先进的工业涂料能够带来怎样的不同呢?将先进涂层技术应用于桥梁,一眼望去,会令您倍感温馨;而如果将其应用于酒店大堂,可能令您的信赖感瞬时大幅提升。然而,这些领域的共同点可能比您想象的更多。它们都要求涂料具有耐久性、易清洁性和耐化学品性。使工业涂料适用于大规模基础设施的那些相同特性,也越来越使得它们在建筑应用中更具吸引力。

每当与主要利益相关者讨论建筑物以及建筑价值链时,他们始终追求的一项特性,是适用于频繁触碰、人流密集区域(如酒店大堂和医院)的墙面、门和饰件更加耐久、耐擦洗的墙面涂料。

有了能够适应频繁触碰、人流密集区域所需的增强和创新技术,工业涂料帮助延长了重涂间隔、保持上述区域安全,并为建筑市场带来高成本效益。

我们所谈论的,不是耐久性或耐擦洗性上的增量性变化,而是耐久性指数级别的迅猛提升。与高端传统建筑涂料相比,新型涂料非常方便反复清洁,并具有良好的耐擦洗性、耐化学品性。本文中我们将分享这项技术的更多细节。首先,让我们来仔细看看,主要关键利益相关者们都说了些什么。

决策者希望什么

我们走向市场,与主要决策者们围绕价值链进行对话。我们采访了建筑师、规范编制者、油漆承包商、维护人员、设施管理者以及环境服务人员。在交谈中,我们问:目前的技术和法规对您带来了什么样的挑战?您心目中完美的涂料是什么样子?在涂料解决方案中您最看重的特性是什么?我们来听听他们都提出了哪些问题,他们想要优先解决的是什么:

•涂料气味非常低,不影响正常作业

•在频繁触碰区域使用,更具耐久性、耐擦洗性的墙面涂料

•具有耐久性的略有光泽的暖色调涂料或哑光涂料(低光泽)

•易清洁的无缝表面

•更短的养护时间

•可使用室内涂料以节约成本

•更低的年度维护成本

图1:最适用于医院的特性

图1:最适用于医院的特性

气味

33%

耐久性

30%

价格

25%

挥发性有机化合物

4%

人工成本

4%

房屋可用性

4%

图1:将医院管理者希望的特定属性可视化。低气味是最被看重的特性,三分之一的受访者将其为列为最重要的特性。耐久性紧随其后,为30%左右。令人惊讶的是,价格仅排在第三位,为25%,这表明参与者理解总体价值比单纯的价格更重要。

在医疗领域,医源性感染(HAI)是对人类生命的一项重大威胁。为应对HAI,医疗保健设施内实施严格的安全运行准则,要求在有较高污染风险的区域,例如急诊室、手术室和操作间,应使用强效消毒剂并提高清洁频率。使用新条款上具体规定的强效化学物质进行强力清洁,进一步要求高耐久性建筑墙面涂料具备更高的耐擦洗性和耐化学品性。当然,这些优先考虑必须在一定的预算之内实现,因此,定价是一个十分重要的因素。

将所有结果一一列出,可简单归纳为三个要点。多数决策者希望涂料极其耐久性、漆膜低光泽,并且在涂装过程中气味尽可能低。

高耐久性技术可以通过“嗅觉”测试

我们花费时间对主要利益相关者的反应进行分析,并明确了基于双组分(2K)水性聚氨酯聚技术的高耐久性(HD)涂料技术,可以配制成适用于频繁触碰、高耐擦洗区域的产品,从而降低长期维护成本。HD涂料技术的设计,旨在可承受反复的强力擦洗,而其完整性、表面光泽或颜色不受影响。为了验证这一点,我们进行了一项耐久性比较测试,用常用消毒化学品(表1和图2)对多种涂料配方进行清洗。

表1:耐久性测试和比较

涂料

VOC* 克/升

Clorox(高乐氏)清理

双重擦拭

Ecolab(艺康)消毒剂

Cleaner® 双重擦洗

Betadine® 1小时

现场测试**

单组份水性丙烯酸1

44

54

104

3

单组份水性丙烯酸 2

40

62

380

2

单组份水性丙烯酸3

0

250

400+

2

单组份水性环氧树脂 A

155

280

400+

2

单组份水性环氧树脂 B

96

320

400+

2

单组份水性环氧树脂 C

96

275

400+

2

双组份溶剂型环氧树脂

169

205

400+

2

双组份水性聚氨酯

基于拜耳HD技术

8

4000+

4000+

1

数值取典型值

* 根据对比测试

** 0:无污点;1:浅色斑;2:发黄;3:发褐

图2:典型的水性丙烯酸(左)及双组份水性聚氨酯(右)耐久性实验

2

1 小时现场测试

3M™ DuraPrep™  手术室解决方案

擦除 w/水 45  双重擦洗

DISPATCH® 医院清洁剂

擦除 w/水 1  双重擦洗

液体 Clorox® 漂白

擦除 w/水 24  双重擦洗

Softsoap® 抗菌洗手液

擦除 w/水 5  双重擦洗

表2:St. Croix(圣克罗伊)传感器测试结果

涂料

气味强度,4小时*(0:无;100:高)

单组份水性丙烯酸乳液,零VOC

30

单组份水性丙烯酸环氧树脂

75

双组份水性聚氨酯,基于拜耳HD技术

30

涂料

快乐感,4小时** ( -10:最差;+10:愉悦)

单组份水性丙烯酸乳液

-0.1

单组份水性环氧树脂

-0.1

双组份水性聚氨酯,基于拜耳HD技术

+0.3

* 以丁醇为标准比较

** 快乐感:对气味的整体愉悦感

如图表所示,基于双组份水性聚氨酯的HD墙面涂料技术的表现优于丙烯酸和环氧树脂配方,可形成耐久的光洁表面,并具有更强的耐擦洗性和耐沾污性。HD技术也进行过普通染色测试,如咖啡、番茄酱、芥末和红葡萄酒,在各种情况下均表现出优异的耐沾污性。

此外,双组份水性聚氨酯配方的VOC含量显著较低,仅为8克/升;相比之下,典型水基丙烯酸类配方则高达44克/升,水性环氧树脂配方甚至高达155克/升。

这是一个极为重要的特性,因为对可持续建筑和建设的关注激发了对更环保的涂层技术、减少VOC排放量的需求。由Master Painters Institute (MPI)和美国防护涂料协会(SSPC)制定的标准,也对这类高性能涂料在建筑环境中的评估和应用起着指导作用。例如,MPI#252标准就是专门针对这类具有极高耐久性的建筑涂料而创建,同时也考虑了耐擦洗性、耐化学品性和消毒剂、耐磨性。

当然,低VOC含量并不总是等同于低气味。正如一位受访者打趣说,“有VOC,然后有臭味。”我们同事间进行过非正式的“嗅探”测试,以定性验证HD涂料技术的低气味特性。结果表明,基于双组份水性聚氨酯的HD涂料技术是气味值最低的样本之一,与另两种单组份水性丙烯酸配方一样,均达到“无气味”。

我们通过一个独立的第三方机构,来自St. Croix Sensory Testing(表2)的一个训练有素的评判小组,进行正式的气味测试,以对上述传闻结果进行验证。与单组份水性丙烯酸环氧树脂相比,HD涂料技术的气味强度更低。此外,与以低气味为最大卖点的单组份水性丙烯酸乳液和单组份水性丙烯酸环氧树脂配方相比,HD涂料技术的气味被评定为最令人愉悦。

具有高成本效益的耐久性涂料技术

同样重要的是,更高的耐久性还有助于节省维护成本。在实际应用中,与传统墙面涂料相比,基于HD涂料技术的双组份水性聚氨酯涂料的耐久性和耐擦洗性比丙烯酸涂料至少高出6倍。由于显著降低了重涂表面的需求,HD内外墙涂料可大幅节省劳动力、降低维修成本并减少原材料的使用。

图3:经济上的影响。

通过减少涂刷(4倍)而大幅节省劳动力

图3:经济上的影响。

当前涂刷一个普通房间的成本

浪费较大

由于减少涂刷而节省了原材料的用量

由于减少涂刷而节省了劳动力

由于减少清洁工作而节省了劳动力

涂刷一个普通房间的成本下降

资料来源:2009年AHA报告,并多次会同业主、维修人员和独立涂料承包商现场了解。

图4:建筑应用。

根据市场偏好开发HD建筑涂料技术

图4:建筑应用。

针对以下建筑类型:

酒店

高校

医院

政府

度假村/运动场馆

写字楼

小学

零售商场

针对以下建筑部位的考验:

墙面

饰件

地面

浴室天花板

在以下情形:

新建或大修

维护

室内

室外

侵蚀性环境

所调查的建筑物中,有15-20%需要较高性能的涂料产品。

潜在的经济影响十分显著。与目前采用传统涂料涂刷一间类似大小房间的成本相比,采用HD涂料技术可节省高达80%的维修费用。在经济指标瀑布图中(图3),红条代表当前的添加剂,左侧蓝条表示将一间一般大小的房间涂刷四次所需的劳动力和材料总成本。绿条代表消减,即,比当前状态节省的程度。黄条是涂刷一间房间节省的成本。小蓝条是新状态下的成本,因为采用HD技术只需要涂装一次,包括由于减少了浪费而得到的原材料节省。

与此同时,HD涂料具有类似的易用性,丰富的色彩和更令人愉悦、低光泽的外观。可以提供低光泽的HD涂装,这个理念对于设施维修人员及建筑师设计十分重要。从维护人员角度来看,这意味着他们可以隐藏石膏板缺陷、指甲油和不良的表面拼接。而对建筑设计师,低光泽之所以重要则出于完全不同的原因。他们希望所设计的商业空间墙面是温暖的、具有家庭的温馨和美观,而不是看上去富有光泽的机构一样的面孔。

HD涂料技术也被用于其它人流量高的商用建筑,如学校、大学、宾馆、饭店。通过使用这种涂料,建筑师和设施管理人员可以利用涂料色彩稳定性、低光泽表面等独特的物理特性和美学特征,获得优良的外观和长使用寿命(图4 )。

总结

基于双组份水性聚氨酯的HD涂料技术,以其符合期望的工业涂料的耐久性、易清洁性和耐化学品性,满足了市场对建筑涂料的需求。该技术还满足建筑涂层的耐刮擦性、保色性、低VOC、低气味、低光泽等其它特性要求。这些涂料具有传统丙烯酸内墙涂料类似的涂装性能,但具有更高的耐久性,几乎没有气味,更能够耐受烈性的消毒化学品,如强漂白剂溶液和工业清洁剂的腐蚀。

建筑市场由于采用HD双组分水性聚氨酯技术的优点越来越广为人知,这些涂料的应用将继续超越其最初的用途,进入餐饮酒店、高等教育、政府、度假村和体育场馆。

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