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建筑涂料耐洗刷性测试方法探讨与建议（三）

发表时间：2023-11-24

测试方法

详细分析了可能影响建筑涂料耐洗刷性测试结果的各种因素，如：刷子的刷毛硬度、底材表面、涂布方式、洗刷介质是造成耐洗刷性测试结果重现性和可比性差的最大原因，并提出了一种新的测试方法来评价刷子刷毛硬度。通过大量的试验数据证明，试验所使用的刷子刷毛硬度越高，样品的耐洗刷次数越少；底材表面的粗糙度越高或光泽度越低，样品的耐洗刷次数越高；同时，涂膜的涂布方式及试验所用的洗刷介质对耐洗刷性也有一定的影响：人工涂布的样板耐洗刷次数明显低于使用自动涂膜机涂布的样板，采用不同品牌的洗衣粉配制的洗刷介质，也会对样板的耐洗刷性有影响。最后介绍和比较了一些涂层耐湿擦洗的国际测试方法标准的优劣。

2.2.试验条件对耐洗刷性测试的影响

从涂层耐洗刷性测试原理可以发现，对同一块样板，影响耐洗刷测试结果的试验条件主要可能来自以下5个方面：①猪鬃刷的刷毛硬度；②刷子的运行速度；③刷子的负质量；④洗刷介质的滴加速度；⑤洗刷介质。

目前市面上的大部分洗刷仪，其刷子的运行速度、刷子的负质量及洗刷介质的滴加速度在试验过程中均能严格控制，即试验人员只要按标准要求设置这3个参数，就可以不考虑它们对试验结果的影响。以下重点分析猪鬃刷刷毛的硬度及洗刷介质对试验结果的影响。
2.2.1. 猪鬃刷刷毛硬度
2.2.1.1 猪鬃刷刷毛硬度的检验

GB/T 9266—2009中对刷子要求为：在90 mm×38 mm×25 mm的硬木平板（或塑料板）上，均匀地打（60±1）个直径约为3 mm的小孔，分别在孔内垂直地栽上黑猪鬃，与毛成直角剪平，毛长约为19 mm。这里仅规定了刷子材料为黑猪鬃及刷毛的分布密度，并未对黑猪鬃的软硬做任何要求。实际上，黑猪鬃为一种天然材料，其软硬、粗细程度差别非常大，很难保证这些指标的一致性。分别从3个供应商购买了不同产地的黑猪鬃，每种随机挑选了100条猪鬃，分别测试其力学性能和直径分布，结果如表4所示

表4  不同产地的黑猪鬃直径和硬度
Table 4 Bristles diameter and hardness from different resources

从表4不难发现，不同产地的黑猪鬃，其力学性能和直径分布范围差别非常大。因此，对由黑猪鬃制成的刷子而言，即使其制作工艺完全满足标准要求，但由于猪鬃的产地、批次不同，它们所展示出来的力学性能差别较大。因此推测，由黑猪鬃为主要材料制成的刷子，其软硬程度和对外界的破坏力差别也较大。

参照牙刷厂检验其牙刷刷毛软硬的方法，实验设计了一种测试方法来测试刷子的软硬程度：

在最大量程不超过1 000 N、精度不大于0.1 N的压力试验机或具有压缩功能的拉力试验机的试验台上（图2），黏贴120目的水砂纸，水砂纸面积应大于刷毛的面积。将刷子的刷毛全部浸入（23±2）℃的水中30 min，取出刷子用力甩净水，将刷子刷毛向下，放置在120目的水砂纸上，刷子的中心应在试验机试验台的轴心上，以1 mm/min速度，测试最大的压力，该最大压力即为刷毛的最大承压力。

图2 检验刷子的最大承载力的装置

Fig.2  Equipment for testing maximum bearing capacity of brush

图3 不同刷子被压缩后力学性能的变化

Fig. 3 Mechanical performance change of different brushes after being pressured

为了验证这一方法的有效性，分别从国内3个刷子的主要供应商各购买了10个刷子，按上述方法来测试其最大承载力，结果如表5所示。

表5 不同供应商的刷子与其最大承载力

Table 5  Different brushes from different suppliers and its maximum bearing capacity

从表5可以看出，不同供应商提供的刷子，其最大承载力差异明显，而且即使同一个供应商（供应商Ⅰ除外）同一批次的刷子，自身也存在较大差异。如果刷毛的软硬程度确实对涂层的破坏力有影响，就不难解释为什么不同实验室之间的耐洗刷测试数据可比性差。

2.2.1.2 刷毛硬度对耐洗刷次数的影响

为了验证刷毛硬度对耐洗刷次数的影响，在市场上购买了某知名品牌的内墙乳胶漆，其包装标示为符合GB/T 9756—2009 中一等品要求。在同一个实验室，用自动涂膜机在黑色PVC塑胶片上制备涂层，分别挑选了6种不同最大承载力的刷子进行测试，结果如表6所示

表6  不同最大承载力的刷子对耐洗刷次数的影响
Table 6 Influence on scrub resistance from different maximum bearing capacity

从表6可以看出，刷子最大承载力越高，涂层耐洗刷次数越小。

实验同时也挑选了3种不同承载力的猪鬃刷，对同一种样板分别进行了20 000次的洗刷，结果如图3所示。

图4  不同承载力大小的刷子洗刷20 000次后的实际涂层破坏效果

Fig.4 Fact damage after 20,000 scrubbing times by different maximum bearing capacity brushes

因此可以得出这一结论：不同软硬程度的刷子，体现出不同的最大承载力，对涂层的破坏程度也不同。建议在进行每一次耐洗刷试验前，都必须保证所用的刷子刷毛硬度一致。

2.2.1.3刷子使用寿命时间与刷毛硬度

猪鬃是动物毛发，其作为一种天然的高分子蛋白质物质，会随温度或使用时间延长出现疲软等特征，随着刷子的使用时间延长，其硬度也会下降。实验考察了刷子工作次数对最大承载力的影响，结果如表7所示。

表7 刷子工作次数对最大承载力的影响

Table 7 Influence on brush maximum bearing capacity from using times

从表7可以看出，无论是猪鬃刷还是尼龙刷，即使只连续使用5 000次，其最大承载力都平均下降了30%。但同时也发现，刷子在使用到20 000次及更长时间后，其最大承载力不再发生明显改变。

因此，为了保证耐洗刷试验数据的重现性和可比性，是否可以参照GB/T 1768—2006[4] 《色漆和清漆 耐磨性的测定 旋转橡胶砂轮法》中每次试验前都需要整新砂轮的做法，在耐洗刷测试开始前将刷子预先摩擦5 000次或一定的次数，保证其最大承载力达到稳定值再开始试验？

另为研究猪鬃刷的使用寿命，随机挑选了6个刷子，在实验室按照日常检测工作量连续使用1个月后再测试其最大承载力，发现其最大承载力平均下降50%左右。（详见表8）

表8 猪鬃刷连续使用1个月后其最大承载力的变化

Table 8 Maximum bearing capacity change after 1 month continuous usage for bristle brush

因此，试验人员在进行耐洗刷性能测试时，一定要注意刷毛硬度的变化。