ASTM 油漆和相關涂料、材料和應用委員會 (D01.42) 的建筑小組委員會與工業(yè)合作伙伴合作，研究了一種加速實驗室方法來評估建筑涂料的外部抗沾污性。
一項同時進行的外部暴露研究在美國各地 7 個不同氣候的地點對 7 種商業(yè)涂料進行了 36 個月。加速實驗室方法探索了多個變量，包括涂層的干燥時間和QUV曝光時間。
對于外部研究，為了了解多個變量及其相互作用對最終響應的影響，應用了穩(wěn)健的統(tǒng)計方法，利用具有固定和隨機效應的混合模型來解釋重復測量分析和標準最小二乘線性回歸。最后，比較了實驗室和外部兩種方法的結果，以了解總體趨勢的相似性。
ASTM D01.42 分委員會負責油漆和涂料的測試方法，耐沾污性 (DPUR) 是外墻涂料的重要性能屬性。隨著全球涂料行業(yè)對可持續(xù)性的重視程度不斷提高，減少低 VOC 乳膠漆中的揮發(fā)性有機化合物 (VOC) 成為行業(yè)當務之急。
涂料行業(yè)通常使用非揮發(fā)性聚結劑和低 T g聚合物，減少對聚結劑的需求，導致涂料特別容易積聚難看的污垢。通過自然風化評估 DPUR 既昂貴又耗時。1,2由于 DPUR 也是氣候和空氣質(zhì)量的函數(shù)，因此仔細協(xié)調(diào)跨多個地理位置的暴露數(shù)據(jù)收集是數(shù)據(jù)質(zhì)量和后續(xù)分析和解釋的關鍵。
ASTM D01.42 分委員會致力于開發(fā)一種與自然暴露密切相關的加速 DPUR 標準方法。在加速方法開發(fā)的早期，為了比較目的，生成自然風化吸塵數(shù)據(jù)被認為是至關重要的。
外部暴露于 2015 年 6 月開始，到 2019 年 4 月完成。每項研究都積累了三年的數(shù)據(jù)。風險敞口和數(shù)據(jù)收集在多個地理位置進行了仔細實施，以確保用于分析和解釋的高數(shù)據(jù)質(zhì)量。一項初步的實驗室研究證實了所提議的加速 DPUR 方法與自然外部暴露的相關性。
這項工作的完成依賴于數(shù)家涂料公司和原材料供應商的廣泛參與，本文末尾的致謝中對此進行了總結。除了個人貢獻外，還投入了大量的企業(yè)資源來支持這項合作研究。參與的公司包括阿科瑪、ASTM 實驗室間研究計劃、Atlas、Azelis Americas、波音、陶氏化學公司、伊士曼化學公司、馬歇爾實驗室、PPG 工業(yè)、宣威威廉姆斯公司和瓦克。
材料
選擇并購買了七種匿名商業(yè)白色基礎涂料，用于自然暴露和加速實驗室測試。每種涂料的樣品都被運送到參與的實驗室，并期望在未來的實驗室間研究中使用相同的涂料來驗證加速方法。選擇油漆代表三種光澤類別（半光、緞面和平光）以及兩種質(zhì)量類別（標準和優(yōu)質(zhì)）。油漆說明總結在表 1中。
使用QUV進行DPUR測試方法
用于測試 DPUR 的加速實驗室方法是使用在鋁板上涂下測試涂層，然后是涂層的實驗室條件固化時間、標準 QUV 暴露期和應用水性污垢漿料來進行的。然后用水清洗弄臟的面板，并使用反射率測量來確定涂層保留污垢的趨勢。
使用的基板是10 × 15 cm 的鋁板。使用下拉式涂抹器工具來產(chǎn)生大約 5 密耳的濕膜厚度。固化時間和 QUV 暴露時間各不相同。固化時間在室溫下為 1 天或 7 天，而 QUV 調(diào)節(jié)持續(xù)時間為 1 天或 5 天。
實驗中使用的污垢漿是棕色氧化鐵顏料的水分散體。在自來水下輕輕攪拌清潔面板。在每種測試條件下為每種油漆制備兩個復制板。Y 反射率 (45/0) 和 L * a * b * (D65/10 CIE SPIN) 是在面板被弄臟之前和清潔泥漿應用之后測量的。ΔY（初始 Y-最終 Y）和 ΔL *（初始 L * -最終 L *）值是根據(jù)讀數(shù)計算得出的。較大的 ΔY 或 ΔL *值表示較高的污垢收集和較差的污垢吸收阻力。
用于評估 DPUR 的涂料自然老化
為 ASTM 研究實施了自然風化，涂料暴露在由不同組織和人員管理的七個不同地點。因此，很難用單一的方法來描述外部測試，并且可能存在未知的不受控制的變量。
該研究的暴露地點包括美國各地的設施，這些設施具有代表美國東北部、中東、東南部、中部、西南和西北部地區(qū)的各種氣候。為了管理基材和油漆應用技術的差異，所有油漆都從單一來源的單一位置應用于面板。油漆被涂在 102 × 305 厘米的鋁板上。
使用下拉式涂抹器工具來產(chǎn)生大約 5 密耳的濕膜厚度。干燥的面板被運送到這些地點，目的是在油漆應用后一周內(nèi)開始自然暴露。
面板以四個方向暴露：水平向上 5° 朝南 (S5)、45° 角朝南 (S45)、垂直朝南 (SV) 和垂直朝北 (NV)。面板在四個不同的開始日期暴露，旨在代表四個季節(jié)中的每個季節(jié)發(fā)生的油漆應用：2015 年 6 月、2015 年 9 月、2015 年 12 月和 2016 年 4 月。
在九個時間間隔進行讀數(shù)，包括：0、1、3、6、12、18、24、30 和 36 個月。在每個時間間隔進行了多種測量類型，包括 Y 反射率 (45/0)、L * a * b * (D65/10 CIE SPIN)、光澤度 (20、60、80°)，以及主觀污垢和霉菌ASTM 方法 D3274。每個暴露位置的結果由 ASTM ILS 委員會收集，并為暴露位置匿名進行編碼。
使用 JMP ® Pro 15.1 軟件對加速 DPUR 和外部老化的結果進行統(tǒng)計分析。
使用油漆 ID、干燥時間和 QUV 時間作為輸入組，ΔY 作為響應，進行了具有加速 DPUR 結果的方差分量分析?？勺冃詧D表如圖 1所示，方差分量的分解如圖 2 所示。從圖 2中可以看出，油漆 ID 是決定 ΔY 響應的主要因素，油漆 ID 占變異性的 96%。
初始油漆干燥時間和 QUV 暴露時間似乎對響應沒有顯著影響。圖 2中的方差分量表表明，無法解釋的因素造成的變異性很低。在圖 1中，圖表 x 軸標簽的底行標識了油漆 ID，并顯示整個系列的油漆有很好的區(qū)別。
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