0 引言
防涂鴉抗粘貼涂料(anti- graffiti coatings)也稱防粘涂料、防涂鴉涂料、抗粘貼涂料等,是為解決城市小廣告及涂鴉問題而研發的功能性涂料。防粘涂料施涂于建筑物及構筑物的表面,通過提高混凝土、瓷磚、金屬等基材的抗粘結性,使聚乙烯復合紙、聚乙烯薄膜、聚酯膜、玻璃紙、牛皮紙等紙張難以張貼,確保城市環境免遭小廣告(俗稱城市牛皮癬)帶來的視覺污染。
在歐美等國家,涂鴉現象較粘貼小廣告更為普遍,有資料顯示,在英國,每年用于清除涂鴉的費用超過了2 億英鎊,美國超過200 億英鎊。在國內,近年來在城市地下通道、涵洞、建筑外立面等處亂噴亂寫的現象日益嚴重。為了快速有效地清除涂鴉污染,可在被保護的表面和污染材料之間建立一道屏障,即防涂鴉涂層,使涂寫難以進行、涂鴉污染易于清除。
1 防涂鴉抗粘貼涂料功能原理
具有防粘功能和防涂鴉功能的材料根據其性狀可分為2 種:成膜型和非成膜型。成膜型材料,即通常所說的涂料,涂敷在被保護基材表面,能夠形成一層連續的涂膜,該涂膜具有較低的表面張力,能夠起到防粘、防涂鴉的作用,同時具有一定的防腐蝕、抗老化的特點[1]。非成膜材料用于多孔基材,施于混凝土、石材等吸收性界面,滲入基材空隙中,雖然不能形成連續的涂膜,但是亦能改變界面的表面能,表現為憎水、憎油,阻止涂鴉顏料滲入基材,起到防涂鴉的作用。這類材料通常稱為保護劑或反水劑。
2 防涂鴉抗粘貼涂料的技術發展
防涂鴉涂料產生于歐美。經過多年的發展,其技術較為成熟。按其保護特性分為犧牲性防涂鴉涂料、半永久性防涂鴉涂料和永久性防涂鴉涂料。
犧牲性防涂鴉涂料通常為石蠟。材料表面被涂鴉污染后,采用溶劑、蒸汽或熱水溶解石蠟,將石蠟同涂鴉一同去除。這一方法最大的問題是每次清除涂鴉后需要再次施涂保護涂料,增加了成本。
半永久性防涂鴉涂料為丙烯酸樹脂涂料或環氧、聚酯樹脂交聯涂料,可以多次涂覆。對強化學清洗劑有一定的抵腐蝕能力,可以抵御幾次化學清洗劑清洗,但最終還是需要新的涂層替代。由于污染物對涂層有一定的粘附力而且隨著時間的增加,粘附和融入涂層的程度會越來越加強,必須使用強化學清洗劑進行清洗。永久性防涂鴉涂料相對較新,其涂層壽命長,使用安全的中性清洗劑就可多次去除涂層表面的涂鴉、張貼物或其他污染物,而不喪失涂層本身的性能。
國內市場上多為永久性防涂鴉防粘涂料。按其化學組成,主要分為氟樹脂涂料和硅樹脂涂料。人們熟悉的不粘鍋內表面就是涂覆了特氟龍(PTFE 聚四氟乙烯)合成樹脂涂料。但含氟樹脂價格昂貴,應用成本高;硅樹脂涂料的長鏈硅氧烷樹脂經過改性和交聯后,其涂層可以接近氟樹脂涂層的防粘性能,而且價格要比氟樹脂涂料低很多。
以上永久性防涂鴉防粘涂料具有以下共同特點:
(1)涂層表面能低,表現為憎水、憎油,涂鴉或粘貼難以進行;
(2)粘附于表面的污染物易于清除;
(3)涂層具有一定的防腐蝕、抗老化性能。
3 防涂鴉抗粘貼涂料的應用
防涂鴉抗粘貼涂料主要應用于以下場合:
(1) 家用廚房用品, 如不粘鍋、油煙機內壁等。
(2) 市政設施, 如立交橋、過街天橋、地下通道、護欄、標志牌、電線桿等。
(3) 高端領域, 如電子、醫療、儀器儀表、五金裝飾等,但是前提條件是必須具有較高的技術含量,具有較高的耐候性及廣泛的適用性。
4 標準介紹
2011 年,住建部出臺了建筑工程行業產品標準JG/T 304—2011《建筑用防涂鴉抗粘貼涂料》。該標準適用于建筑室外、城市公共設施等場所使用的具有防涂鴉功能和(或)抗粘貼功能的涂料。
標準根據產品的分散介質,將防涂鴉抗粘貼涂料分為水性和溶劑型型2 種類別。根據產品的功能可分為:A型,僅具備抗粘貼功能;B型,僅具備防涂鴉功能;C型,兼備抗粘貼和防涂鴉功能。
產品物理性能要求見表1。
注:a僅適用于混凝土、砂漿等堿性基面上使用的產品。
表1 中1~8 項為建筑涂料的常規性能指標,9~14項為功能性能指標。涂料作為外飾面使用時必須滿足常規性能的要求,此處不再贅述。下面僅就功能性指標的設置和實驗方法加以說明,以便讀者了解技術指標的含義及今后的貫標。
4.1 耐溶劑擦拭性
在防涂鴉抗粘貼涂料的實際應用中,對于一些特別難以清除的油性涂鴉和不干膠殘留物,需要用溶劑來進行擦拭。本指標考察涂膜對溶劑擦拭的耐受能力。試驗方法采用人工擦拭,用蘸滿丙酮的柔性擦頭以一定的壓力和速度在涂膜上來回擦拭100次,未見底為合格。
4.2 抗粘貼性
考察涂層對聚乙烯復合紙、聚乙烯薄膜、聚酯膜等材質的小廣告的抗粘貼能力。試驗方法采用GB/T2792—1998《壓敏膠帶180°剝離強度試驗方法》,用3M單面標識膠帶作為模擬粘貼物,測試3M膠帶對涂膜的180°剝離強度。剝離強度越小,表明涂膜的抗粘貼能力越強、粘貼物越容易被剝離去除。
4.3 抗反復粘貼性
考察涂膜經多次粘貼小廣告后依然保持抗粘貼性的能力。用3M標識膠帶在涂層上反復粘貼、剝離50 次后,再用GB/T 2792—1998《壓敏膠帶180°剝離強度試驗方法》測試膠帶對涂層的180°剝離強度,同時觀察反復粘貼后涂膜表面是否有損傷以及膠的殘余物。
4.4 抗高溫粘貼性
若小廣告沒有及時清除,則經過戶外溫度變化后,小廣告膠層與基層產生物理化學變化,有時更易粘附在基層上,且清除粘貼物后容易有殘余膠質附著在基層上。本項目設置的目的在于考察涂層的抗高溫粘貼能力。試驗方法是將3M膠帶粘貼在樣板涂層面上后,放入50 ℃烘箱內24 h,然后按照GB/T 2792—1998 測試膠帶的180°剝離強度。
4.5 抗老化性能
對于戶外使用的涂料,經過日曬、風雨侵蝕后防粘功能會有所下降。為評定涂層功能的時效性,采用實驗室人工加速老化后觀察涂層外觀,并測試3M膠帶對老化后涂層180°剝離強度的方法。要求經過一定時間的加速老化后,涂層沒有開裂、剝落和明顯失光現象,并且維持一定的抗粘貼能力。
4.6 防涂鴉性
在歐美等國家,城市涂鴉比小廣告的粘貼更為普遍,因此對防涂鴉涂料的研發以及涂料防涂鴉性測試的研究更為深入,早在2000 年,美國材料協會就頒布了防涂鴉性測試方法的標準ASTM D6578- 00 StandardPractice for Determination of Graffiti Resistance,該標準方法原理是將涂鴉材料施于涂層表面,經過一定時間后按規定的清洗方法清洗涂鴉表面,用可清洗級別來表示涂層的防涂鴉性。ASTM D6578-00 中清洗涂鴉有洗刷機法和人工法兩種,JG/T 304 標準修改采用了人工法,該方法簡單、易于操作,適用性強。
人工法試驗過程選用3 種具有代表性的涂鴉材料:墨汁、油性記號筆和噴漆,分別涂布于涂層表面,24 h后對涂鴉進行人工清洗。清洗材料有棉布、1%水性清洗劑、柑橘基清洗劑和酒精。這些都是日常生活中常用的清洗材料。需要說明的是,柑橘基清洗劑屬于天然有機物(植物)清洗劑,其有效成分檸檬油是由柑橘、柚子、檸檬類水果皮中蒸餾提煉得到的一種烴類溶劑。主要化學成分名為右旋檸烯的單環萜烯,右旋檸烯的去油脫污能力很強,因其無毒、無公害,可替代清洗劑中的各種化學溶劑。柑橘基清洗劑在美國應用非常廣泛,國內也越來越多地得以使用。按清洗能力弱—中—強的順序,逐次用上述清洗材料對涂鴉印記進行人工清洗,根據涂鴉清除情況對涂層的可清洗性進行分級,見表2。
5 問題分析
JG/T 304—2011 標準已頒布2 年多,在日常對建筑防涂鴉涂料、防粘涂料的測試工作中,發現該類涂料容易產生以下問題:
(1) 對底材的潤濕性差
由于防涂鴉抗粘貼涂料具有較低的表面能,在施涂的過程中,其對底材,尤其是非吸收性底材的潤濕性較差,易產生縮聚、發花現象,難以形成均勻一致的涂膜,且涂膜干燥后,與底材之間的附著力低,嚴重時會造成涂膜脫落。由此反應出,表面能也不是越低越好。在涂料配方設計中,還應考慮涂料潤濕性對施工及涂料性能的影響。另外,為了提高涂膜的附著性,可使用相應的底漆進行配套。
(2) 重涂性差
同樣由于表面能低的原因,防涂鴉抗粘貼涂料在多道涂覆時較為困難,兩道涂層之間附著性差,因此此類涂料的施工以一次成膜工藝為佳。
(3) 涂層穩定性、耐候性差
一些防涂鴉抗粘貼涂料,初始的防涂鴉性和抗粘貼性都很好,但是經過高溫處理、反復粘貼、人工加速老化或者幾次涂鴉清洗后,其功能性損失很大。表現為涂層失光、表面粘附力增加、涂鴉不易被清除,甚至在試驗的過程中涂膜脫落。在防涂鴉抗粘貼涂料研發中,應積極采用高耐候性、高耐腐蝕性、復配改性樹脂,從而保證這種功能性涂料的實效性,使其在較長的時間內發揮其應有的飾面和防護作用。
6 結語
近年來,各類小廣告(俗稱城市牛皮癬)及涂鴉帶來的視覺污染已經嚴重影響市容市貌。政府機構對隨處可見的小廣告的清理投入大量的人力、物力、財力。各種清洗技術、防粘貼技術應運而生,防涂鴉涂料抗粘貼涂料在市政工程中得以使用并取得了良好的效果。JG/T 304—2011 標準規定了防涂鴉抗粘貼涂料的分類、技術要求、試驗方法和檢驗規則等,為確保該涂料的產品質量,實現美化城市環境的目的,同時促進這種材料的生產、使用和貿易有序規范地進行起到了一定的推動作用。