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，測定由三種常用物種(兩種土耳其本地物種和一種外來物種)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箱216和432小時。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)的一個重要樹種，占地超過100萬公頃，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樹種。它們在奧地利、土耳其、葡萄牙、法國、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上被稱為栗子。這種木材顏色淺，硬度大，強度高。它也被用來制造家具，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)用的有機材料。然而，當(dāng)在外部使用時，它暴露于大氣因素(主要是太陽輻射和雨水)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。長時間暴露在大氣中會導(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(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木材的降解。用于室外木制品如外墻板、甲板和門的涂料需要獨特的性能，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驗室模擬天氣破壞力的試驗，目的是預(yù)測暴露在室外環(huán)境中的材料的相對耐久性。QUV紫外線熒光燈老化試驗箱在中進(jìn)行，旨在創(chuàng)造高度靈活的紫外光、溫度和濕度條件組合。這些測試旨在重現(xiàn)陽光、雨水和凝結(jié)的表面水分或露水造成的損害。該試驗箱使試驗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)計的熒光紫外線燈泡產(chǎn)生的，以模擬陽光的效果。雖然紫外線輻射實際上只占正常陽光的5%，但短波長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的和一種外來物種制成，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箱中216和432小時。
兩種本地的，樟子松和安納托利亞栗。)一種外來物種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箱216和432小時。因此，在兩個老化周期下，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號砂紙打磨過。然后，將每個樣品潤濕并進(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，用濕度計測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℃、相對濕度為60±5%、時間為18秒(98至100厘泊)的直徑為4毫米的流量杯中測量的。
實驗中使用了單組分和雙組分丙烯酸改性水基清漆，因為它們易于應(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兩次D 17清漆，然后涂過三次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，并在施用過程中以相同的速度移動(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。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號砂紙再次輕微打磨樣品。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%相對濕度下在實驗室中保存三周。然后，根據(jù)ASTM-D 3924 (1991)協(xié)議，將樣品放置在溫度為23±2℃、相對濕度為50%的受控環(huán)境中16小時(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小時紫外線和50℃下4小時冷凝的環(huán)境下，使用UVA 340燈管。
隨后，根據(jù)ASTM D 4366-95 (1984)對處理過的樣品進(jìn)行柯尼希擺硬度測試，以檢測清漆涂層的硬度。將測試面板放置在面板臺上，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，同時啟動振蕩計數(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。對于每個處理組，在單獨的樣本上進(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和對照樣品的粗切切片。從切片上切下100×100×10 mm的樣品。
樣品的表面粗糙度通過使用觸針式輪廓儀測量(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測量粗糙度。一個粗糙度參數(shù)，輪廓的平均算術(shù)偏差(Ra)，在以前的研究中常用，用于評估樣品的表面特征(Stombo，1963)。過去的研究(ISO 4287，1997)描述了這些參數(shù)的詳細(xì)規(guī)格。以0.5 m的靈敏度測量粗糙度值。跟蹤長度(Lt)為12.5 mm，截止長度=2.5mm。觸針在表面上的測量力為4 mN (0.4g)，這不會對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光澤計測量樣品光澤度值。在實驗中，每種清漆類型和樹種使用10塊面板，對每個樣品進(jìn)行兩次測量，即平行和垂直于纖維。
光澤度是清漆表面光反射率的量度。在光澤度測量測試中，一束光線以與垂直線成一定角度的方向射向測試清漆表面。以相同角度反射的光束的百分比由光電池測量。使用兩個標(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(無光或無光)將為0%。根據(jù)光澤等級對清漆進(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反射率。
對于相同的樣品，還根據(jù)ASTM D2244-07e1 (2007)標(biāo)準(zhǔn)，借助Minolta色度儀CR-231測量顏色(圖1)。
顏色的測量是使用一個三目光電色度計，Minolta CR-231，測量頭直徑為25毫米。美能達(dá)CR-231將顏色作為三維顏色空間中的三個坐標(biāo)進(jìn)行測量(圖2)。這個系統(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)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，將三個測量坐標(biāo)L*、a*和b*轉(zhuǎn)換為L*、C*和h坐標(biāo)以及△E值(Temiz等人，2005年):
選擇L*C*h系統(tǒng)是因為只需要一個顏色變量來表示色調(diào)，即紅色、綠色、藍(lán)色或黃色，此外，該系統(tǒng)易于參考我們對顏色特性的經(jīng)驗，如亮度、飽和度和色調(diào)。對于每種材料、時間和溫度，測量每個顏色參數(shù)L*、C*、h和△E*。假設(shè)正態(tài)分布，計算基于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)?！鱁*的較低值表示顏色沒有變化或者變化不明顯。
對于所有參數(shù)，首先對多重比較進(jìn)行方差分析(ANOVA ),并使用鄧肯多重極差檢驗在P值為0.05時確定對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)行的一些早期實驗的結(jié)果一致。
三種木材涂3層雙組分水性清漆432小時，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間的增加而降低。
表面粗糙度最終達(dá)到一個高原值，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)對于用3層單組分水性清漆持續(xù)432小時制備的iroko木材是26.42和22.57，對于施涂2層單組分水性清漆持續(xù)432小時的樟子松木材是24.97和22.81，對于施涂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小時的iroko木材為23.38，施涂2層雙組分水性清漆432小時的樟子松木材為31.07，施涂3層單組分水性清漆432小時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，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)的方向和強度受到分子量和分子間內(nèi)聚力的強烈影響。暴露在紫外線下可能會引起分子內(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)表面的可見光的反射波長(人類可以感知的波長范圍，大約從390到750納米)決定。顏色是由從表面反射的可見光的波長來表征的。如果顏色或色調(diào)在老化過程結(jié)束時發(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。因此可見光的波長和色調(diào)是不同的。根據(jù)測試結(jié)果，老化過程可能改變來自表面的反射光的波長，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定。在丙烯酸清漆的情況下，顏色變化最小。通過熱檢查和冷檢查試驗，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。暴露在老化過程中的樣品顯示其表面抗粘性和硬度值的增加。在實驗前，樣品的表面抗粘性和硬度值較低，但由于老化過程，由于清漆層上固化過程的持續(xù)，這些值被觀察到上升。另外，暴露在老化過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箱測試數(shù)據(jù)有助于選擇新的涂層系統(tǒng)、改進(jìn)現(xiàn)有材料或評估配方變化。
對于未來的研究，應(yīng)在不同的環(huán)境條件下進(jìn)行實驗，以觀察不同樹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)過不同處理的木質(zhì)材料對真菌侵襲的抵抗力。
與本文關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品:
