建筑鋁型材標準GB 5237.3-2008與日本及美國相關(guān)標準的不同
1 引言
GB 5237.3-2008《鋁合金建筑型材 第3部分：電泳涂漆型材》主要在GB/T 8013-2007的基礎(chǔ)上,參照日本JIS H8602-1992和美國AAMA 612-02制定的。在制訂時，該標準的性能要求和指標都達到甚至超過了日本JIS H8602-1992的規(guī)定，并根據(jù)在建筑上使用的特點增加了耐鹽酸性和耐砂漿性等性能要求。但目前日本JIS H8602已進行了修改，新版JIS H8602-2010標準與JIS H8602-1992相比較有非常大的改變，性能要求有很大的提高，并且鋁陽極氧化電泳涂漆復合膜規(guī)范ISO提案在這幾年來也在不斷的修改和提高。本文將對我國GB5237.3-2008標準與日本JIS8602-2010標準和中 日兩國的ISO提案的主要差異作一簡要概述。
2 我國GB5237.3-2008與日本JIS H 8602-2010及ISO提案的內(nèi)容差異
2.1耐候性
耐候性是建筑用電泳鋁合金型材的重要性能指標，日本標準和ISO提案將氙燈人工加速耐候性的試驗時間分成350h、1000h、2000h和4000h四檔，而我國的國標將氙燈人工加速耐候性的試驗時間分成1000h、2000h和4000h三檔，由于我國標準主要考慮的是戶外使用，因此與日本和ISO提案比較，沒有試驗時間為350h這一檔，另外三檔與日本標準和ISO提案要求相當。
雖然三個標準對于復合膜的耐候性要求差別不大，但三個標準對于各檔復合膜的使用環(huán)境規(guī)定還是有差異的。我國標準規(guī)定的三檔復合膜僅規(guī)定了各檔的耐候性要求，但未明確規(guī)定各檔復合膜的使用環(huán)境。日本JISH8602-2010和ISO提案中對各檔復合膜的使用環(huán)境進行了指導性說明，建議試驗時間為350h的電泳復合膜用于室內(nèi)環(huán)境，試驗時間為1000h的電泳復合膜用于室外正常環(huán)境（如普通城市、綠化區(qū)和工業(yè)區(qū)），試驗時間為2000h的電泳復合膜用于室外惡劣環(huán)境（如被海鹽污染的具有腐蝕性和降解性的區(qū)域）選用，而試驗時間為4000h的電泳復合膜用于海邊地區(qū),室外惡劣環(huán)境且強紫外線曝曬區(qū)域。筆者認為日本JISH8602-2010和ISO提案中推薦的使用環(huán)境有一定的實際意義，可指導客戶選用復合膜等級。
2.2聯(lián)合耐蝕性
與我國標準不同的是，日本JISH8602-2010和ISO提案中特別規(guī)定了先進行熒光紫外線燈人工加速耐候性試驗再聯(lián)合進行鹽霧試驗的聯(lián)合耐蝕性要求，筆者以為主要有以下幾個因素。
2.2.1可操作性因素
從可操作角度看，耐候性實驗檢驗時間過長，動輒幾千個小時，許多廠家沒有時間也不可能有那么多的時間等候檢驗報告，而選擇用時較短的其他相關(guān)性能測試。
2.2.2現(xiàn)實性因素
從現(xiàn)實角度看，使用313nm的紫外燈人工加速耐候儀進行測試時，選擇更加接近自然狀況的測試條件，即輻照強度為30W/m2，4h干燥，4h濕潤，循環(huán)進行240h，然后再進行CASS試驗這一聯(lián)合耐蝕性試驗更能反映實際的使用情況。因為鋁門窗、幕墻在經(jīng)受紫外線照射的同時，還要承受自然界的酸雨、煙氣、泥土、鳥糞、清潔劑等的腐蝕。
2.2.3涂料因素
從涂料的角度看，經(jīng)過紫外線照射240h，相當于經(jīng)歷了短暫的老化實驗。如果沒有選用穩(wěn)定性好或更優(yōu)異的長碳鏈丙烯酸單體，只是單純降低成本的話，這一項檢測是很難通過的。此外，經(jīng)過聚合的樹脂要有很好的光穩(wěn)定性，不降解，即在自然界中不粉化。筆者曾在山東一海邊尚未銷售的商品房內(nèi)，見到山東某著名鋁材廠生產(chǎn)的電泳型材做成的窗戶，朝向外側(cè)漆膜已全部粉化消失。
為消除這一狀況，生產(chǎn)過程中須使多種不同性能的單體在共聚中按照競聚率反應的要求，調(diào)整每一時刻加料各單體的比例, 使其不產(chǎn)生暴聚反應，這樣才能使游離單體在聚合物中的殘留量較少，分子量均勻（加熱減量較好能控制在3%以內(nèi)），從而同時提高涂膜的耐蝕性與耐候性。選用適當?shù)拈L鏈型丙烯酸酯，有利于光穩(wěn)定性，可以做到聚合物的分子量更大，做成的樹脂會呈現(xiàn)自乳化狀態(tài)。耐蝕性、耐候性和機械性能都會得到提高，還可以提高泳透率，使涂裝對于助溶劑的依靠性大大降低，有機溶劑的減少有利于環(huán)境保護（日本涂料廠在日本國內(nèi)的電泳涂料基本上都是乳化型涂料）。
2.2.4微觀角度的因素
從微觀的角度，往往選用氙燈，其波長一般選定在340nm至410nm之間（峰值為340nm），也屬于紫外線范疇。但是，對于射線來講，其粒子能量=hν，其中h為普朗克常數(shù)，ν為此射線的頻率。也就是說，波長越短，射線粒子能量越大，越能在短時間內(nèi)檢測出涂膜的穩(wěn)定性。如果鏈接好的涂膜經(jīng)過高能粒子的轟擊而沒有斷鏈（粉化），則后序的CASS試驗中將會體現(xiàn)出優(yōu)異的耐蝕性，相反，如果經(jīng)240h的紫外線照射后分子鏈發(fā)生斷裂（這在單純的耐候性檢測中不易看到），則會對后序的CASS試驗中其耐蝕性造成很大的影響。
2.2.5 日本提供的相關(guān)數(shù)據(jù)
盡管日本的新標準對氧化膜和電泳涂膜的厚度沒有提出明確的要求，但是，無論是氧化膜還是電泳涂膜，如果過薄的話，是很難通過聯(lián)合耐蝕性檢驗的。同時，這也是對電泳涂料提出了更新更高的要求，怎樣在節(jié)省能源與提高性能方面更加前行一步。
2.2.6涂料未來發(fā)展的因素
從涂料未來的發(fā)展看，耐候性是鋁合金建筑型材的重要性能指標，但是由于其使用的環(huán)境、地域等差異，可以采用不同的標準，從而，可對涂料加以針對性的選擇。
以丙烯酸及其酯類為原料的聚合物，有著高的耐候性，這主要由單體決定的，它由聚合的方法形成，對光有著很強的穩(wěn)定性。如果單體選擇得恰當，涂膜將會有優(yōu)異的保光性。這種樹脂與縮聚形成的聚合物相比，耐候性好得多。作為這樣的涂料還必須具有優(yōu)異的耐蝕性，其關(guān)鍵須形成涂膜的交聯(lián)性，采用六甲氧甲基三氰胺作交聯(lián)劑，在固化成膜過程中有很好的交聯(lián)性，使涂膜具有高的硬度、光澤、色澤（不泛黃）和優(yōu)異的耐候性。近年來，耐光性更優(yōu)的陰極電泳涂料的出現(xiàn)，也是一個很好的選擇，其耐蝕性更好，它是聚多胺樹脂結(jié)構(gòu)，用IPDI（異佛爾酮異氰酸酯）或脂肪族異氰酸酯做成的交聯(lián)劑，都有著優(yōu)異的耐候性，可以制成CED。采用CED，不必采用鋁合金氧化，因為在電沉積過程中，電泳行為是朝向陰極，氧化膜會遭到部分破壞或全部破壞，但這種涂料仍有優(yōu)異的耐蝕劑和耐候性，有許多人認為這應當是建筑領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。
關(guān)于涂敷工藝，采用電沉積的方法是較理想方法，有利自動化生產(chǎn)，效率高，涂料的利用率高達95%（我國生產(chǎn)的鋁陽極電泳涂料一般為82%，效率降低主要與涂料溶液的粘度和抗干擾性能有關(guān)），生產(chǎn)涂膜質(zhì)量較穩(wěn)定，是通過ED形成的膜，其過程是電場力作用下，首先在電流密度高的部位涂敷，形成膜后電阻變大，而未形成的鄰近部位又成為電流密流高的部位，由此繼續(xù)涂敷，使工件的各部位均形成高的電阻，再延長ED時間涂膜也不會再增厚，對于幾何形狀復雜的型材能在各部位得到均勻膜厚的涂膜，稱之為ED的泳透率性能，且使之耐蝕優(yōu)異，同樣也提高了耐候性。
3 標準中其他需注意的問題
3.1 硬度
涂膜硬度是電泳復合膜的一項基本的性能指標，在國內(nèi)外對于鋁合金表面處理膜硬度的檢測方法主要有兩種，一種是壓痕硬度試驗，另一種是鉛筆硬度試驗。通常來說，對于膜厚較厚的涂膜通常采用壓痕硬度進行檢測，而對于膜厚較薄的涂膜通常采用鉛筆硬度試驗進行檢測。由于電泳鋁合金型材膜厚比較薄，因此我國GB5237.3-2008標準和ISO提案中都是采用鉛筆硬度試驗進行檢測電泳漆膜的硬度（日本標準未規(guī)定涂膜硬度）。但兩標準規(guī)定的性能指標有些差異，我國標準規(guī)定A級、B級復合膜硬度至少達到3H，S級復合膜硬度至少達到1H；而ISO提案規(guī)定所有復合膜硬度都至少達到3H。
采用鉛筆硬度試驗進行檢測時應注意鉛筆的選擇，試驗應選擇涂膜硬度測試的專用鉛筆進行，試驗結(jié)果采用鉛筆的硬度表示涂膜的硬度。在鉛筆硬度試驗中，試驗用鉛筆的硬度及穩(wěn)定性對試驗結(jié)果有較大的影響，各國生產(chǎn)的鉛筆其硬度也有一定的差異，根據(jù)實際使用經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)德國斯德樓鉛筆比較硬，而我國中華牌鉛筆和日本三菱鉛筆相對更軟些，如果這兩種鉛筆也一定要做個比較的話，從統(tǒng)計的角度日本三菱鉛筆更硬些。
涂膜硬度主要與涂料的性能有關(guān)，取決于固化的交聯(lián)度。另外，涂膜的厚度對硬度的影響也是很大的，當涂膜厚度比較薄時則硬度相對較高些。
3.2光澤
我國標準和日本標準都未對光澤進行規(guī)定，ISO提案中規(guī)定了光澤的測試方法，但其質(zhì)量與數(shù)據(jù)要求由供需雙方商定。光澤通常采用60度光澤計進行測量，如更細分可采用多角度光澤計，用幾個角度進行測量辨別。測量時，要求受檢面必須平整，平整度在0.18以下。
3.3 附著性
我國標準、日本標準和ISO提案對附著性都有規(guī)定，且三個標準的指標都相當，都要求附著性應達到0級（25/25）。附著性對涂膜的物性影響很大，對于耐蝕性的影響不可小視，劃格法較為常用，但需要注意劃格器的選用，確保刀具鋒利，可將涂膜劃破露出金屬基體。浸水后做二次附著力測試是模仿在經(jīng)雨水沖洗后對其的影響，如果下降較多，則說明涂膜已經(jīng)與基體材料并不完全粘結(jié)，或已經(jīng)鼓包。
3.4 耐鹽霧腐蝕性
耐鹽霧腐蝕性試驗方法通常又三種，即中性鹽霧試驗（NSS試驗）、乙酸鹽霧試驗（AASS試驗）和銅加速乙酸鹽霧試驗（CASS試驗），其中CASS試驗加速腐蝕性較快。CASS試驗是在銅鹽作用下加速破壞的鹽霧試驗，這個試驗必須要做，尤其是在沿海亞熱帶地
區(qū)使用條件下，鹽霧腐蝕是相當嚴重的，現(xiàn)在環(huán)境污
染問題也增大了對材料防腐性的要求。我國標準、日本標準和ISO提案都對鹽霧試驗有要求，，并規(guī)定了不同等級的使用范圍，但需要注意的是我國標準只規(guī)定了試驗時間為24h、48h兩個等級，而日本標準和ISO提案規(guī)定了試驗時間為24h、72h和120h三個等級，同時要求戶外有腐蝕的地區(qū)要達到120h的標準，性能要求比我國標準更嚴格些。
3.5耐堿性
我國標準、日本標準和ISO提案對耐堿性的要求基本相同。耐堿性試驗時要在20℃進行，因為溫度不同對結(jié)果影響很大。不過，通過筆者搜集的實驗結(jié)果顯示，在固化完全的前提下，我國涂料都可以通過耐堿性實驗。如果在多雨、濕熱同時又有污染的地區(qū)，可以考慮進行二次耐堿性實驗，即先做耐沸水實驗，晾干后一個小時內(nèi)再做耐堿性實驗，其結(jié)果相差很大，涂料生產(chǎn)廠家選用的樹脂不同也會對結(jié)果造成極大影響。
3.6 復合膜的厚度
日本新標準規(guī)定，氧化膜厚度要在5μm以上，對電泳漆膜厚度不做要求。事實上，正如大家所知，電泳與其他的涂裝方法較大的區(qū)別就是沒有涂裝死角，在整個的氧化膜上能均勻涂覆，在涂覆時，因為有涂膜的地方電阻變大，因此涂料粒子會向電阻小的地方沉積，但是如果氧化膜過薄，氧化膜本身就會造成電阻嚴重不均勻，實驗表明，如果想得到均勻的電泳涂膜，在主要的裝飾面上氧化膜的厚度至少應該在6μm以上。因此，筆者想說的是，盡管日本標準要求氧化膜厚度在5μm以上，按照性能進行分類；但按照筆者的了解，日本企業(yè)在實際進行生產(chǎn)時控制的膜厚在8μm以上，這也符合理論的解釋。同時，我們仔細分析矢島勝司先生的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)至少目前，要想通過聯(lián)合耐蝕性的檢測，較好的數(shù)據(jù)選擇是9+7。但是由于中國工廠氧化條件和電泳涂料質(zhì)量參差不齊，這個數(shù)據(jù)應用到中國應該是多少，我們還沒有數(shù)據(jù)證明。至于電泳涂膜的厚度，日本新標準只進行了性能的要求，這引發(fā)了日本涂料生產(chǎn)廠商的恐慌，大家在涂膜性能滿足要求的情況下盡可能降低膜厚，而我們知道，電泳涂膜的很多性能，像CASS，耐候等都是與膜厚有很大關(guān)系的。
3.7 自然耐候性
對于電泳鋁型材來說，耐候性是至關(guān)重要的，因為除去別墅外，建筑物更換門窗的可能性比較小，因此我們也往往要求鋁門窗與建筑物有相同的壽命。我國GB5237.3-2008標準和ISO提案中都對自然耐候有規(guī)定，但對于其具體要求規(guī)定都不夠明確。我國標準規(guī)定性能指標和試驗方法都由供需雙方協(xié)商確定，而ISO提案中雖然規(guī)定了自然耐候性的試驗方法，但對于性能指標卻要求由供需雙方協(xié)商確定。
事實上自然耐候性才能比較真實的反映產(chǎn)品的耐久性，而試驗室檢測的人工加速耐候性雖然在一定程度上能反映產(chǎn)品的耐候性，但由于該試驗加速破壞性快，因此存在一定的失真風險。為此，筆者認為我國標準應注重自然耐候性的研究，盡管自然耐候性要求不太方便用于質(zhì)量檢驗，但用于涂料的研究開發(fā)還是有實際意義的。
4 結(jié)束語
雖然我國標準GB5237.3-2008與日本標準JIS8602-2010和ISO提案還存在一些差異。但我們有理由相信，隨著工業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟全球化的蔓延，我國在標準的制定上將更加關(guān)注提高品質(zhì)，減小與先進國家標準的差別，甚至可以領(lǐng)先一步，提出所謂現(xiàn)在的先進國家所沒有的標準項目和檢測方法，.努力完善各類標準。形成更加符合我國國情的先進標準，為我國工業(yè)的發(fā)展提供更加有利的參考和法律依據(jù)。
5083船用鋁板作船板優(yōu)勢
5083鋁合金是高鎂合金,在不可熱處理合金中強度良好，耐蝕性、可切削性良好。陽極化處理后表面美觀。電弧焊性能良好。5083合金中的主要合金元素為鎂，具有良好的抗蝕性與可焊接性能，以及中等強度。優(yōu)良的抗腐蝕性能使5083合金廣泛用于海事用途如船舶，以及汽車、飛機焊接件、地鐵輕軌。
