聚氨酯泡沫保护涂料的选择及设计

摘要

　　本文介绍了选择聚氨酯保温泡沫的保护性涂料的必要性，厚度设计和涂料品种的选择和涂料设计依据等。

前言

　　聚氨酯泡沫具有诸如保温性能好、重量轻等一系列优异的性能逐渐被人们所青睐。尤其是自从70年代能源危机，人们已经逐渐认识到节能的重要性以来，聚氨酯泡沫已经在世界各地的屋顶等得到了广泛的应用。在我国，在储罐、气调库等需要保温的领域聚氨酯泡沫也在得到了广泛的应用。所以聚氨酯泡沫涂料的保护问题，也逐渐得到了国内的重视。本文根据市场上的常见泡沫保护性涂料，对聚氨酯泡沫保护涂料的选择和设计予以阐述。

一、为什么喷涂聚氨酯泡沫表面需要保护性涂料？

优秀的喷涂聚氨酯保温泡沫一般是闭孔结构，本身具有耐水作用。但是表面必须使用保护性涂料，以防止在紫外光辐射下降解。正确选择和施工弹性保护性涂料能够有效地预防聚氨酯泡沫降解。除此之外，弹性保护性涂料的作用还有：

 阻止潮气渗透

 提高美观性

 提高系统的耐冲击和耐磨性

 满足阻燃和规则需求

二、一般知识

什么是弹性涂料？

这里的弹性涂料是指涂料在伸长到自身长度的一倍的情况下能够恢复的涂料。

什么是潮气渗透？

潮气渗透是指潮气会从高湿度的地方向低湿度的地方迁移或者说传播。保护性涂料形成涂膜能够在不同程度上阻止潮气的渗透。潮气透过涂膜渗透的因素决定于：1. 涂膜的化学组成；2. 涂膜的厚度；3. 涂层内外的绝对湿度的差异。一般习惯使用测试标准ASTM E-96——材料潮气渗透率标准测试方法来衡量材料的潮气渗透率。测试结果有两种表示方法：

涂料具有较高的渗透率或者说渗透性数值，说明涂料比该数值低的涂料具有较高的呼吸性。涂料的呼吸性或者说潮气屏蔽作用是相对而言的，因为涂料的厚度起关键作用。例如一种呼吸性涂料在施工厚度变厚时，会变成一种相对的潮气屏蔽涂料。作为设计师，必须把产品标注出的渗透率转化为设计厚度时的渗透量，来满足设计的渗透量要求。水蒸气渗透本身，是无害的。但是，水蒸气达到其露点的时候，水蒸气会转变为水，会带来保温性能的下降和建筑物结构的恶化。保护性涂料的选择、厚度以及施工应该考虑到水蒸气凝结为水的可能性。

三、理论涂层厚度和实际涂层厚度

1．理论涂层设计厚度

体积固含量为100%的产品，涂布1毫米厚度，面积1平方米的平整底材，需要的涂料理论量为1升（1 L/mm•m2）。对于不是体积固含量为100%的涂料，可以使用下列公式来计算：

a）每升涂料涂装1平方米时的厚度=体积固含量×1 L/mm

b）在指定厚度时的涂料理论量=指定涂装厚度/每升涂料涂装1平方米时的厚度

例如：体积固含量为60%的涂料，干膜厚度设计为0.8mm时，涂装1平方米需要的涂料理论量为：

每升涂料涂装1平方米时的厚度=体积固含量×1mm/L=0.6×1=0.6 mm•m2/ L

在涂层设计厚度为0.8mm时，需要的涂料理论量=0.8mm/0.6 mm•m2/ L = 1.33L/m2

2．实际涂层设计厚度

当涂料施工在聚氨酯泡沫上面时，有许多因素会影响成膜厚度，例如：泡沫表面的粗糙程度、过量喷涂的浪费、桶底的剩余料、设备的特点、施工人员的技能等等都会多多少少地影响涂料的需求量，以满足设计的最低干膜厚度。因此，在订货之前，考虑出这些因素是非常重要的。

以下是要考虑的因素：

1．最低干膜厚度（DFT）：为了发挥涂料的最佳性能，涂料施工时应该达到一定的厚度。聚氨酯泡沫的表面当然不会象玻璃板一样光滑，比较粗糙，并存在一些沟壑，凹处的涂膜厚度很显然会高于凸出处的厚度。为了克服这个潜在的问题，在设计涂层时，所谓的最低干膜厚度应该是在凸起处的干膜厚度，而不是在凹处的厚度。

2．聚氨酯泡沫的表面纹理：泡沫表面的纹理直接影响着要达到指定干膜厚度所需涂料的量。光滑的表面比粗糙的表面所需要的涂料要少。还有一点很重要：就是过于粗糙的聚氨酯泡沫表面，不适合用涂料来保护，因为涂料本身在非常粗糙的表面很难形成连续的涂膜，会产生很多空隙，起不到保护的作用。以下是一些聚氨酯泡沫表面状态的照片，弹性涂料不可以涂装在比爆米花状态还要粗糙的聚氨酯泡沫表面。

（1）光滑的表面纹理：表面显示喷涂时的波动，非常适合于用弹性涂料来保护。即使表面被认为是光滑的，也需要至少订购超过理论量5%的涂料量。

（2）桔子皮状表面纹理：表面显示出比较细的纹理，类似桔子皮的纹理结构，这种表面相对可以用保护涂料来保护。至少应该订购超过理论量的10%。

（3）粗糙桔皮状纹理：表面显示出比较粗糙的纹理，凹凸处相对比较均匀，圆滑，这种表面相对可以用保护涂料来保护。至少应该订购超过理论量的25%。

（4）爆米花状纹理：这是可以应用保护涂料的最粗糙的表面纹理情况，凹处的面积比凸处要小，类似雕刻外观，至少应该订购超过理论量的50%。

（5）爆米花或树皮状纹理：凹凸处过渡有尖角，表面不适合用弹性涂料来保护。

（6）表面纹理过度喷涂：表面呈现粗糙状态或砾石状，主要是喷涂聚氨酯泡沫时，有风导致。表面程度从一般到严重不一样，至少至少应该订购超过理论量的25-50%。

3．风带来的损耗：在喷涂施工中，30%的涂料会被风吹走。考虑使用挡风板，并且考虑因风带来的损耗，在定货时，应该考虑补定。

4．其他各种损耗：其他因素主要是包装里面的剩余料，设备会出现的问题等等。根据施工人员的熟练程度和经验，一般可以多订购3-10%的量。

小结：以上因素在订购涂料时，承包商都需要考虑在里面。

例如刚才的例子，体积固含量为60%的涂料，干膜厚度设计为0.8mm时，涂装1平方米需要的涂料理论量为：1.33L/m2，实际用量应该这样来计算：

假如是表面为细桔皮状，则需要多订购的量为：10%

风的影响，则需要多订购的量为：      12%

其它影响，则需要多订购的量为：      5%

总共需要多订购的量（AMP）为：      27%

那么涂装1平方米需要的涂料理论量为：理论用量×（1+AMP）=1.33L/m2×1.27=1.7L/m2

四、涂料的防火级别和认证

　　有机涂料和其它的燃烧物一样，在燃烧的情况下，会放热，释放出烟和有毒气体。在配方中加入添加剂，用来起到阻燃和防火的作用。使用喷涂聚氨酯泡沫的用户应该要熟悉不同的实验程序，规则和法律。另外，保险公司也应该索取阻燃、防火实验的相关报告。聚氨酯泡沫如果用在建筑物内部，必须使用阻燃、防火的涂料，并且有烟雾探测器和灭火喷洒系统，这些也是保险公司所需要的。为最大程度的降低火灾危险，在美国已经开发了很多年这方面的工作，主要有美国的UL和FM两个权威机构。另外还有三个权威组织进行评估：BOCA，ICBO，SBCCI和一个总组织CABO。这些组织和机构常常在美国的涂料产品中出现，并且作为美国涂料公司向业主进行质量承诺的依据。

五、选择保护性涂料的设计依据

　　设计师应该根据具体的工程，考虑以下内容，作为选择合适的涂料的依据。

（1）环境条件：弹性涂料应该能够在指定的环境条件固化。在有冰雹或者风力磨损的区域，应该选择高拉伸强度和耐磨性好的涂料。如果在非寻常的大气条件下，例如化学侵蚀火污染情况下，涂料耐化学的实验必须在设计之前评估。

（2）规则和阻燃要求：选择的体系必须满足当地规则和保险业的需要。厂家代表必须出具单独的防火、阻燃报告，以作为法律依据。

（3）机械损坏和步行磨损：选择的涂料必须能够防止可能的机械火步行磨损，重要的有关物理指标是拉伸强度和断裂伸长率，邵氏硬度和干膜厚度。因为穿刺和其他表面张力带来的损坏，可以通过选择高拉伸强度和高断裂伸长率的涂料来预防。在有潜在磨损的区域，增加涂层厚度，可以有效的预防损坏。在人行区域，撒上沙砾或增强会非常有效。

（4）水汽渗透：保护性涂料和喷涂聚氨酯泡沫的有效结合，可以预防水蒸气在泡沫内部或建筑物结构内部凝结为水。把建筑材料包括涂料和聚氨酯泡沫安装后，可以屏蔽潮气向绝对湿度大（一般是温度高的一侧）的一侧扩散。如果这些建筑材料仍然不能屏蔽潮气扩散，那么需要施工专门的潮气屏蔽涂料。潮气屏蔽涂料离绝对湿度高的一侧越近越好，安装的潮气屏蔽涂料的渗透量要低于所有的要安装材料的渗透量。

（5）积水：在低凹地带的积水深度是否超过了涂料耐积水的性能。

（6）维护：涂层的临时维护措施应该由加工商提供。

（7）美观：很多弹性涂料可以提供很多种颜色，以满足工程需要。选有颜色的沙砾可以提供更均匀的外观，不同颜色的沙砾也可以满足工程需要。

（8）其他因素：一旦选择了合适的涂料，设计师还应该考虑以下因素：原料提供商的野外作业的经验、生产的质量控制情况、有无保证书、和施工者的经验、施工质量控制情况等

　　仔细考虑以上因素，有助于选择合适的涂料和获得长寿命的质量保证。

六、常见泡沫保护性涂料的选择与设计