Введение: почему «чистые белые стены» через несколько лет становятся «серыми»?
Лакокрасочные покрытия для наружных стен зданий: “стойкость к загрязнению” (Dirt Pick-up Resistance/DPUR)
——это то, что владельцы “воспринимают наиболее наглядно”
как свойство покрытия——белые наружные стены——>через 1-2 года появляются “потёки/пятна/тусклость”
——это и есть загрязнение. Источники загрязнения наружных стен зданий——(1) в атмосфере содержащиеся твёрдые частицы (PM10/PM2.5/пыль/сажа)
——оседают на поверхности покрытия——силы адгезии к покрытию (силы Ван-дер-Ваальса/электростатические силы) заставляют частицы ”прилипать” к стене; (2) дождевая вода——способ течения дождевой воды по покрытию “стекание сжимающихся капель” (гидрофобность——капли неравномерны——пыль скапливается по краям капель——образуются ”чёрные потёки”)——против ”растекания водной плёнки” (гидрофильность——пыль равномерно уносится водной плёнкой——чисто)
——это в вопросе стойкости архитектурных красок к загрязнению самое важное и наиболее противоречащее интуиции
”гидрофобность не обязательно чистая——гидрофильность не обязательно грязная”.
I. Сравнение двух стратегий защиты от загрязнений: гидрофильной и гидрофобной
| Стратегия | Механизм | Угол смачивания водой (°) | Преимущества | Недостатки | Подходящий климат |
|---|---|---|---|---|---|
| Гидрофильный (фотокаталитический TiO₂ / супергидрофильный) | Фотокаталитическое разложение загрязнений TiO₂ + равномерное растекание и смыв дождевой водой | <10 (супергидрофильный) | Долговременное самоочищение / хороший эффект смыва дождём / разложение органических загрязнений | Требуются осадки (>1000 мм/год) — неэффективно в засушливых районах; стойкость катализатора TiO₂ (>5 лет) | Дождливый / влажный (Южный Китай / Япония / Юго-Восточная Азия — рекомендуется) |
| Гидрофобный (фторуглеродный / силиксановый / с низкой поверхностной энергией) | Низкая поверхностная энергия (<20 мН/м) — пыли трудно прилипать — капли воды скатываются и уносят пыль | >110 (сильногидрофобный) | “Эффект лотоса” / пыль плохо оседает / хороший внешний вид | Неравномерное стекание капель — образование ”чёрных потёков”; требуется периодическая очистка | Малодождливый / ветреный с песком (Северный Китай / Ближний Восток / Австралия — рекомендуется) |
Часто задаваемые вопросы
Q1: Почему «скатывание капель» на гидрофобном покрытии вызывает «чёрные потёки», из-за чего поверхность выглядит грязной?
На гидрофобной (краевой угол смачивания водой >110°) поверхности капли — (1) капли распределены по поверхности неравномерно
(разного размера/случайное положение) — (2) капли скатываются под действием силы тяжести
(без равномерного растекания) — край капли (трёхфазная граница вода/воздух/покрытие)
— пыль и растворённые вещества накапливаются по краю капли (капиллярный эффект)
— после испарения влаги — остаются «кольцевые» или «полосчатые» чёрные отложения
— это и есть «чёрные потёки», наиболее типичная форма загрязнения гидрофобного покрытия при «прерывистом дожде» (мелкий дождь/непостоянный — недостаточно, чтобы смыть всю поверхность)
. Супергидрофильная (<5°) — вода полностью растекается в водную плёнку
— нет «края капли», пыль равномерно распределена в плёнке — уносится вместе с плёнкой без каких-либо «потёков»
— чисто.
Q2: Сохраняет ли фотокаталитический TiO₂ на покрытии фасада здания «срок службы» >5 лет и «самоочищение»?
Фотокаталитическая активность TiO₂ — через >2-3 года из-за накопления загрязнений на поверхности частиц TiO₂
— загрязнители покрывают поверхность TiO₂ — УФ не может достичь TiO₂ — фотокатализ «останавливается». Но смывание дождевой водой
— может частично удалить слой загрязнений
— восстанавливает фотокатализ TiO₂ — поэтому эффект самоочищения TiO₂ в климате «влажный и дождливый + сильный УФ» (например, Гуанчжоу/Сингапур) — может сохраняться >5-8 лет
— в условиях «сухого и малодождливого» (Пекин/Дубай) — накопление слоя загрязнений — фотокатализ останавливается уже через >1-2 года — стратегия гидрофобности имеет больше преимуществ.
Q3: Почему «приготовленная зола» по ГОСТ GB/T 9780-2013 не может представлять реальное загрязнение?
GB/T 9780 использует «приготовленную золу» (зола уноса + каменноугольная зола — известный состав / размер частиц <45 мкм)
—— испытание —— посыпать золу на поверхность покрытия —— использовать «аппарат для струйной промывки» (водяной поток)
промыть —— измерить «коэффициент снижения отражения» (ΔR=R исх-R после промывки)
—— ΔR25% = плохо. Но реальное загрязнение —— (1) содержит масляные органические вещества (выхлопные газы автомобилей / кухонный дым)
—— не удаляется «водной промывкой» —— требует химического разложения фотокаталитическим TiO₂ —— (2) загрязнение является «накопительным» за месяцы / годы
—— а не «однократная посыпка золы + промывка» в лаборатории. GB/T 9780 — это QC (контроль качества) —— а не прогноз «реальной стойкости к загрязнению» —— реальная стойкость к загрязнению —— требует >2 лет наружной инсоляции.
См. также / Похожие материалы
Резюме
Загрязнеустойчивость архитектурных покрытий — гидрофильные (фотокаталитический TiO₂ / самоочищение / дождливые регионы) и гидрофобные (фторуглеродные / силиконовые / эффект лотоса / малодождливые регионы) — имеют каждый свою оптимальную климатическую зону. Сверхгидрофильная поверхность — равномерное растекание водяной плёнки — без «чёрных потёков» является оптимальным выбором для дождливых районов. GB/T 9780 — это стандарт контроля качества, который не может заменить реальную натурную экспозицию. Kexin New Materials предоставляет клиентам полный ассортимент гидрофильных и гидрофобных загрязнеустойчивых архитектурных покрытий и техническую поддержку по загрязнеустойчивости.