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评定室内漆的抗霉菌性    
热词:涂料、油漆、防水涂料、防火涂料、外墙涂料、涂料品牌
【中国涂料在线新闻资讯】

室内漆的抗霉菌性近年来已成为许多涂料企业关注的话题。他们不断地在对他们的“新的和改进的”配方的进行包括遮盖力、玷污性、耐洗刷性、退色性和耐霉菌性在内的各种性能的评定。测定这些性能的试验方法通常是已制定的方法,如ASTM试验方法。然而对于评定耐霉菌性,却总是无法确定该采用哪个方法来对涂料进行实际评定。在本研究中用两个琼脂盘的方法(即ASTM D 55902000年出版的森林产品(FP)实验室方法以及ASTM D 3273 湿度箱的方法)对几种不同等级的市售的涂料进行评定,这些涂料以前经过中间实验室测试。本研究试图给出这些方法之间的关联性。

引言

测试室内环境中的涂层及其表面毁损情况遇到了跟户外涂料不同的困难。室内建筑和家用基材随需求的改变而不断革新和变化。室内大部分区域采用标准的墙板(干燥的墙)、砖瓦顶、木板墙、水泥墙。为适用所有这些基材,涂料生产商配制了各种不同等级和光泽的涂料来满足建筑物室内的不同要求,如起居室、休息室、厨房、浴室、天花板、地面用涂料等。

2000年后,需要测试室内涂料的抗霉菌性的意识不断增强,产生了许多诉讼,这也跟家庭建筑受到潮气影响以及发生大的洪灾如卡特里娜悲剧等有关。已确定了许多中间实验室和签约实验室能评定室内环境的抗霉菌性3。并且也写出了许多测试抗霉菌性的方法和导则,可从文献中查到2, 5, 6, 8, 10, 13。有几种方法可用来测试抗霉菌性,所有方法都互不相同,每一种方法都声称是能评估产品使用性能的最好的方法。在涂料行业广泛使用的能测试抗霉菌性的试验方法有军用规范810F6、ASTM D 5590 (琼脂盘法)8ASTM D 3273 (湿度箱法) 10。原理相似的一些方法有时也在涂料行业使用,如ASTM C 133813 ASTM G 219、以及森林产品实验室使用的一种方法5。

安德森12推断,在预言涂层的抗霉菌性时选择试验方法中最恶劣的条件很重要。如ASTM G 21的方法,使用限制营养成分的介质就不太恶劣,真菌在缺乏营养成分的环境下通常生长不好。类似地,我们发现即使有时使用富营养的介质(麦芽汁琼脂),如ASTM D 5590和森林产品试验方法中所描述的进行试验的基材同样也重要,因为它也决定了真菌是否会生长良好。实验室中用于评定室内漆的基材如不能润湿和疏水就不能支持霉菌在其表面生长,可能会高估涂层的性能,因而不能正确预言涂层在亲水性表面如墙纸板和木材上的性能,而这些基材在室内通常会使用。

同样,真菌孢子的生存能力、有效性及能附着在试验底材表面上的能力同样是进行实验室试验要考虑的重要因素。在传统的ASTM D 3273方法中,悬挂的试板或底材取决于箱底的湿土层上的真菌孢子的分散情况。由于没有霉菌分散模式的标准,结果变化的可能性很大。因为每一种霉菌孢子形成、分散和萌芽的情况不同。如ASTM D 3273方法所述,排除箱内与“自然”分布有关的不确定性,ASTM D 5590 ASTM D 3273的变更中详细描述了促进真菌孢子在试样上均匀分布的方法,能保证真菌孢子均匀稳定地生长,避免孢子的分布发生改变。根据在底材上直接接种的理念,Bravery等人在1983年描述了一种湿度箱的方法2,该方法随后被英国标准14采用并在许多实验室广泛使用。根据在试验底材上直接接种的理念,ASTMD01 28生物变质委员会目前正在对用于室内的已涂漆的建筑产品研究一种新的湿度箱的方法15。

对于本研究,选择一些已商品化的内用涂料样品来评定其抗霉菌性11。对三种实验室方法进行比较,这三种方法在测试所用底材、使用的真菌分布方法、培养条件以及评定的等级等方面不同。采用的两种基于琼脂的试验方法是ASTM D 5590标准以及相对较新的尚未了解的森林产品试验方法,它们在测试所用的底材方面不同。前者采用纤维纸(如由Leneta charts提供的纤维记录纸),而后者也采用由Leneta提供的乙烯基塑料擦洗纸。涂琼脂的方法类似于基于ASTM D 3273内用涂料使用墙板小块的湿度箱方法。

材料和方法

琼脂盘试验方法ASTM D 5590

ASTM D 5590方法,在Leneta未涂漆的白色记录纸的一面刮涂7密耳厚的涂料并让其在室温下干燥4天。将一套刮涂过的已干燥的记录纸在一个1加仑的缸中用流动的去离子水沥滤,去离子水如试验方法所述以每24小时更换6次的速度流动。按ASTM D 5590琼脂盘的方法将1.5平方英寸的刮涂过的已干燥的记录纸的涂漆面向上放在涂了麦芽汁琼脂的一个个独立的盘上。然后在每一个盘和样品的表面上以每个盘1×108 cfu接种下列有机物:黑曲霉菌、绳状青霉菌、出芽短梗霉菌。(注意改动:ASTM D 5590建议使用充满了黑曲霉菌和绳状青霉菌孢子悬浮液)。将这些盘子在30oC、高湿环境(相对湿度>85%)的条件下培养四周。每星期观察一次盘子看表面毁损的情况,并根据ASTM D 5590评定方法每两星期评定一次等级。

采用乙烯基塑料擦洗纸的森林产品实验室试验方法

注意该试验方法建议使用哈茨木霉。为对ASTM D 5590ASTM D 3273进行一致性比较,本研究中没有采用这种有机体。在Leneta乙烯基塑料擦洗纸(黑色)上刮涂7密耳厚的涂料并让其在室温下干燥最长4周。将1.5平方英寸的刮涂过的擦洗纸放在涂了麦芽汁琼脂的盘上。然后在每一个盘上以每个盘1×108 cfu接种下列有机物:黑曲霉菌、绳状青霉菌、出芽短梗霉菌。将这些盘子在30 ℃、高湿环境(相对湿度>85%)的条件下培养四星期。每两星期观察一次盘子看表面毁损的情况,并按试验方法中规定评定方法评定等级。

根据ASTM D 3273改进后的湿度箱试验方法,采用标准的石膏墙板

在尺寸为2英寸 X 3英寸的石膏墙板上分别涂一道涂料和两道涂料并干燥3天。然后用浓度为1×108 cfu /ml真菌孢子(黑曲霉菌、绳状青霉菌、出芽短梗霉菌)的混合悬浮液在干燥的已涂漆的墙板小块上直接涂抹接种,然后放入一湿度箱内在30 ℃下培养四星期。对所有样品每星期观察一次并看表面毁损的情况,并根据ASTM D 3273的方法评定等级。(改动:对于这些试验,真菌孢子直接接种在墙板小块上,而ASTM D 3273是建议在湿的土壤床中培养真菌孢子,对接种的强度不控制,期望通过箱内气流的运动将真菌散步到悬挂的墙板上。)

结果

1给出本研究中所用的商品化涂料及其抗霉菌等级11。本研究选择了等级分别为“极好”、“很好”、“好”和“还好/差”的有代表性的样品。

2对两种琼脂盘方法ASTM D 5590和森林产品实验室试验方法给出的评定等级进行了比较。ASTM D 5590的评定等级是从“0”到“4”,“0”指样品表面没有霉菌生长,“4”是指>60%的表面毁损。而森林产品试验方法在乙烯基纸上的评定等级是从“1”开始,指0-5%的样品表面毁损,“4”是指>40%的表面毁损。

3比较了两种采用琼脂盘的试验方法对未沥滤的刮涂的漆膜进行测定得到的抗霉菌性试验结果,ASTM D 5590建议使用Leneta多孔纤维记录纸,而森林产品试验方法采用无孔乙烯基纸。我们发现纸类底材上涂层受侵蚀的情况比乙烯基塑料基材上严重。乙烯基塑料基材上的霉菌等级大部分是“1(低于5%的面积受影响),纸类底材上大部分涂层的毁损等级是‘3或‘4’。图1给出了4周后琼脂盘的培养情况。乙烯基塑料基材上等级为‘4’的样品在Leneta白色记录纸上总是显示完全毁损(等级为‘4),而采用森林产品试验方法得到的等级为‘1(表明性能很好)的某些涂料当采用ASTM D 5590的方法时,显示的性能却不好(如样品C)。用ASTM D 5590纸类试验方法得到的等级低于“1”的涂料,在采用森林产品试验方法用乙烯基基材测试时性能总是优异。结果表明用未涂漆的纸类基材按ASTM D 5590的方法评定内用涂料结果,比采用林产品试验方法用乙烯基基材测试时结果更严格。

4给出了用ASTM D 5590琼脂盘方法和按ASTM D3273非琼脂湿度箱的方法测试内用涂料时的结果比较。对ASTM D 5590方法,将采用了沥滤和未沥滤的在Leneta纸上刮涂的漆膜与墙板小块上未沥滤的漆膜的结果进行比较。我们发现使用纸类基材,如Leneta记录纸或标准的纸面石膏墙板所得到的结果毁损趋势相似。不含抗霉菌剂的平光丙烯酸配方的空白涂料样品每一种测试方法显示的毁损等级最高,而含有抗霉菌剂的同样的样品采用两种试验方法都显示没有毁损。图2给出了试验时实际使用的盘和墙板小块。注意两种评定等级中表示霉菌生长的情况不同。ASTM D 5590的评定等级是从“0”到“4”,而4”是指>60%的表面在基材表面有霉菌生长,“0”指样品表面没有霉菌生长。而ASTM D 3273方法中当表面没有霉菌生长时样品等级为“10”,当表面完全被霉菌覆盖时等级降至“0”。

结论和讨论

本项研究表明,在评定无孔底材(如能防止底材被湿气润湿从而使霉菌很难在涂层表面繁殖的乙烯基塑料纸)上的涂层时会高估涂层的性能。结果显示这些类型底材上涂层的等级通常为“1”,即属于“极好”至“很好”的等级。另一方面,对在能保持水分从而能促进霉菌在涂层表面繁殖的纸类多孔底材,如Leneta记录纸(本试验使用)上的涂层测试时,显示霉菌繁殖旺盛的等级是“4”。市场上现有的大部分内用涂料要用于两面都是纸面的标准石膏墙板上。在潮湿环境中它们会吸收和保留较多的水分,因而容易被霉菌繁殖。因此评定内用涂料时,常按ASTM D 5590方法使用纸类作底材或按ASTM D 3273修改靠的符合实际情况的结果。在本试验中,用ASTM D 5590评定方法得到的结果更严格,许多涂料抗霉菌效果差,等级值大于“3”。因此任何涂料如果按ASTM D 5590方法使用Leneta记录纸作底材测试得到的等级小于等于“1”,则按森林产品试验方法得到的等级将为‘1’,该产品很可能评定为“极好”至“很好”。

参考文献

1. Treated Article Exemption to AntimicrobialPesticides, USEPA Pesticide Registration(PR) Notice 2000-1, March 2000.

2. Bravery, A.F.; Barry, S.; Worley, W. Analternate method for testing the mould resistance of paint films, JOCCA 1983,2, p 39.

3. How to buy the Right Paint, 2000. In:Consumer Reports, May 2000, Vol 65 (5): p 34-37.

4. How to buy the Right Paints 2005. In: ConsumerReports, September 2005, p 40-41.

5. Clausen, C.A. 2000 Recognize, Remove andRemediate Mold and Mildew ; Proceedingsof the 2nd Annual Conference on Durability and Disaster Mitigation in Wood-Frame Housing; Nov. 6-8, p 231-234.

6.US MIL-STD-810F Method 508.5 Fungus:Fungi Resistance p 508-510.

7. Test Method ASTM D 6329-2003: StandardGuide for Developing Methodologyfor Evaluating the Ability of Indoor Materialsto Support Microbial Growth usingStatic Environmental Chamber.

8. Test Method ASTM D 5590 94: Standard TestMethod for Determining the Resistance of Paint Films and Related Coatings toFungal Defacement by AcceleratedFour-Week Agar Plate Assay.

9.Test Method ASTM G 21-96: StandardPractice of Determining Resistance of Synthetic Polymeric Materials to Fungi.

10. Test Method ASTM D 3273 Test Method forResistance to Growth of Mold on theSurface of Interior Coatings in an Environmental Chamber.

11.Consumer Reports 2005 p 40-41 InteriorPaints .

12.Anderson, T. 2006: A Reliable Test forMold Resistance; Industrial Hygiene News-Article, Rimbach Publication, May 2006 issue.

13. Test Method ASTM C 1338 : Standard Test Methodfor Determining Fungi Resistance ofInsulation Materials and Facings.

14.Anon (1998) Fugal Resistance TestingBS 3900: G6.

15. ASTM WK8681: New Standard Test Method forResistance to Mold Growth on InteriorCoated Building Products in an Environmental Chamber. http:// www.astm.org/cgi-bin/SoftCart.exe/DATABASE.CART/WORKITEMS/ WK8681.htm?E+mystore.

 

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