建筑節能涂料新技術及市場應用

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    作者：劉靜（安徽省建筑設計研究院有限責任公司，安徽合肥230001）

    摘要：我國強制推行建筑節能促進了建筑涂料、尤其是與建筑節能有關的涂料技術的發展。從涂料品種、涂料施工技術和新的建筑涂料技術標準等方面介紹近年來出現的涂料新技術及其在建筑節能中的應用。

    關鍵詞：建筑節能；涂料新技術；仿面磚涂料；標準

    中圖分類號：TQ630.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-1696（2013）02-0038-04

    0·引言

    自2006年以來，我國強制實施建筑節能政策，外墻外保溫技術在我國得到空前發展，并得以在大多數建筑物上應用。建筑物的外墻面設置了外保溫系統，改變了外墻面裝飾材料的應用格局，使得外墻涂料在外墻裝飾中的競爭優勢顯著提高，給外墻涂料帶來新的發展機遇。近年來，外墻涂料的絕對應用數量急劇增大；同時一些外墻涂料新技術應運而生。其中，尤以節能、防裂和高裝飾性涂料倍受青睞。

    由于外墻外保溫技術是建筑節能中最重要的技術措施，使得絕大多數外墻涂料需要應用于外墻外保溫系統。JG158—2004《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統》中明確規定了涂料的性能指標。該標準規定的涂料性能指標被后續的大多數標準所引用。

    近年來，建筑涂料技術的發展是圍繞或者適應于建筑節能技術，尤其是外墻外保溫技術而發展的。在建筑節能中應用的涂料新技術，可以從涂料品種、涂料施工技術和新的建筑涂料技術標準等幾方面體現出來。而作為建筑節能的設計人員，更好、更深入地了解這方面的新技術和發展動態，對于其建筑節能設計的方便性和提升建筑節能設計水平都有重要作用。

    1·涂料、配套材料及其應用技術

    1.1 外墻外保溫系統用的主要建筑涂料品種

    目前，在外墻外保溫系統中應用的建筑涂料，主要是水性彈性外墻涂料、合成樹脂乳液類復層涂料和砂壁狀建筑涂料。其中，由于大多數外墻外保溫系統標準中規定了涂膜的延伸率指標，因而彈性涂料的應用量最大，但復層涂料和砂壁狀涂料具有更強的質感、更好的裝飾效果而更受歡迎。特別是砂壁狀建筑涂料，由于其應用廣受歡迎，涂料產品的性能不斷得到改進，同時出現了很多種施工方法。

    以前得到一定程度應用的溶劑型高性能外墻涂料，由于其中的溶劑會對有機保溫材料產生溶蝕作用，因而只有極少量的以合成樹脂幕墻的形式應用于外墻外保溫系統中，或者作為保溫裝飾一體化板的飾面層應用�？傊�，其在外墻外保溫系統中的應用已經很少。

    1.2 建筑反射隔熱涂料

    建筑反射隔熱涂料分為透明型和不透明型兩種。透明型隔熱涂料的主要應用場合為建筑外門、外窗和封閉陽臺等；不透明型隔熱涂料的主要應用場合為建筑外墻。在正確應用的情況下這兩類涂料都能產生顯著的節能效果。

    1.2.1 不透明型反射隔熱涂料

    不透明型反射隔熱涂料出現和應用的時間較早，始于上世紀末本世紀初。開始主要在我國南方夏熱冬暖的地區應用，應用方式也較簡單，同一般外墻涂料無異。而近年來當其作為一種節能涂料使用時，其涂料性能要求、用量、應用方式和要求等都發生了新的變化。

    近年來建筑反射隔熱涂料不但用量顯著增大，應用范圍也得到大大擴展。過去在夏熱冬冷地區很少使用這種涂料，現在在這類地區也得到較多的應用。

    當作為一種節能型涂料使用時，首先要考慮建筑反射隔熱涂料本身對基層變化的適應性，即對涂膜的延伸率提出要求。因而，現在使用的是涂膜具有一定“彈性”的反射隔熱涂料，這明顯有別于當初只是采用普通聚丙烯酸乳液為成膜物質的情況。目前建材行業標準JC/T1040—2007《建筑外表面用熱反射隔熱涂料》和建工行業標準JG/T235—2008《建筑反射隔熱涂料》對涂膜斷裂伸長率的要求都是100%。

    在建筑節能的應用中，對建筑反射隔熱涂料的節能效果需要在設計中明確，即在設計中考慮涂膜能夠產生的等效熱阻。由于目前國家強制性規定建筑物的節能標準，而建筑反射隔熱涂料的保溫性能很差，以致設計中無法考慮，因而絕大多數情況下僅使用反射隔熱涂料是不能滿足要求的，必須和其他保溫隔熱材料配套使用，即形成所謂的外墻外保溫系統。GB/T25261—2010《建筑用反射隔熱涂料》附錄A中給出了涂料等效熱阻的計算公式。計算公式中的“冬、夏季的太陽輻射強度參數”可從地方的氣象中心得到原始數據，然后用清華大學提供的數學公式處理成計算數據后通過計算軟件進行計算。此外，該標準還在附錄A中給出了涂料等效熱阻計算數值舉例，并以南京地區氣候為代表，當太陽反射率和半球發射率為0.80時，涂料等效熱阻可以達到［（0.16~0.20）m2·K/W］。在強制實施建筑節能的大環境下，GB/T25261—2010標準的頒布實施更有利于該類涂料的應用，同時也在一定程度上規范了其應用。

    不透明型建筑反射隔熱涂料在外墻外保溫系統中除了起到節能效果外，另一個重要作用是降低墻面在夏季能夠達到的最高溫度和溫度驟變，并因此消除或減緩外墻外保溫系統的開裂、滲水問題。僅此而論，這在很多外墻外保溫系統中有應用優勢。

    1.2.2 透明型反射隔熱涂料

    透明型建筑反射隔熱涂料的主要應用場合是夏熱冬冷和夏熱冬暖地區的建筑外窗和封閉陽臺等。例如，將該涂料涂覆于中空玻璃外窗表面，窗戶既透明又隔熱而起到節能作用。這一方法的局限性在于較難應用于既有建筑物的外窗，也不適用于寒冷地區。在夏熱冬冷地區，還存在當冬季需要太陽輻射熱時，會將太陽熱反射掉，即對于節能產生副作用。有鑒于此，筆者已經申報了兩項旨在克服這一缺陷的專利。

    由于國家對于建筑節能的標準將逐步由目前的50%提高到65%，以及向更高標準邁進，在這種情況下，僅僅通過提高外墻的熱阻，很難實現65%的節能要求。提高建筑物外門、外窗的節能效果和節能技術就變得特別重要，這就預示著透明型建筑反射隔熱涂料將有著更好的發展應用前景。發展這類涂料的當務之急是研究涂料在夏熱冬暖、夏熱冬冷地區更好的應用方式，發揮涂料的節能作用。

    1.3 彈性底涂

    過去使用的封閉底漆（底涂）絕大多數是無彈性的。由于外墻外保溫系統夏季會達到更高的溫度，并會受到較之無外墻外保溫時更大的溫度驟變，為了保證底涂對抗裂防護層變化的適應性，很多涂料飾面的外墻外保溫系統中都規定使用彈性底涂進行封閉，并同時在相應的外墻外保溫系統標準中規定其性能指標。例如，JG158—2004《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統》、安徽省地方標準DB34/T1279—2010《無機保溫砂漿外墻外保溫系統》等。這促使彈性底涂應運而生并得到大量的應用。

    1.4 耐沾污罩面涂料

    復層涂料和砂壁狀涂料由于其質感強，表面不平滑，因而耐沾污性不良。在外墻外保溫系統中，使用氟碳乳液、氟改性聚丙烯酸酯乳液、有機硅-丙烯酸酯共聚乳液等基料配制的罩面涂料，其耐沾污性和耐熱性得到顯著提高，使之得到更多的應用。

    1.5 環保型硅丙乳液復層涂料

    復層涂料涂膜富于質感，多年來其應用勢頭不衰。強制實施建筑節能后，針對外墻外保溫系統需要防水透氣的特性，開發了環保型硅丙乳液復層涂料，應用于外墻外保溫系統飾面，在耐沾污性方面效果更好，耐久性也更長，使這種高裝飾性涂料煥發了新的生命力。

    1.6 雙組分柔性膩子

    柔性膩子是比普通外墻膩子性能更為優異的外墻涂料涂裝配套材料。在目前的各種外墻外保溫系統中，無一例外地都規定了系統中的涂料飾面層需要使用柔性耐水膩子，例如JG158—2004《膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統》、JG149—2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統》和許多地方標準、規程等。雙組分柔性膩子在較低的成本下即能滿足外墻外保溫系統中飾面層對抗裂性的要求。

    2·涂料施工新技術——砂壁狀涂料仿面磚施工技術

    2.1 砂壁狀涂料仿面磚施工技術的發展背景

    對于大量應用的聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統，通常情況下是不能采用面磚飾面的，即使對于一些允許面磚飾面的其他外墻外保溫系統，在面磚的粘貼高度上也給予了限制，或者設置一些障礙。在需要絕對保證面磚安全性能的情況下，其工程造價比之無外墻外保溫系統時大幅度提高，以致競爭力大幅度降低。砂壁狀涂料仿面磚施工技術從這一角度上來說滿足了外墻外保溫系統中實行面磚飾面的需求。

    砂壁狀涂料仿面磚施工技術是將一種顏色的砂壁狀涂料和另一種顏色的底涂料配合，通過底涂料的顏色形成整個仿面磚飾面涂膜的背景，以免除大量的勾縫操作。在底涂料對墻面全面著色以后，在此背景之上，根據所仿面磚的尺寸彈出分格縫線，在分格縫上貼分格縫泡沫膠帶紙。然后批涂砂壁狀主涂料，并待主涂料施工一定時間后撕掉膠帶紙，施涂罩面涂料后，即得到仿面磚飾面的涂膜。

    2.2 仿面磚施工技術的推廣應用價值

    2.2.1提高飾面材料的安全系數，減少隱患采用面磚飾面的保溫墻面在陽光照射下，面層熱集中效應明顯，冷熱收縮比大，剛性的面磚易發生脫落現象。仿外墻面磚施工的砂壁狀涂料取代傳統面磚飾面，既消除了安全隱患，又得到人們所喜愛的仿面磚飾面效果。

    2.2.2 減少墻體裂、滲隱患

    與面磚自身的剛性材質不同，砂壁狀涂料是柔性體系，能夠適應或消納保溫層的冷熱脹縮。砂壁狀涂料和縫隙線條使用的彈性乳膠漆都具有良好的柔韌性，抗開裂效果好，相比于面磚飾面，減少了墻面開裂和滲水隱患。

    2.2.3 節能

    合成樹脂乳液砂壁狀建筑涂料是原建設部推薦優先選用的外墻裝飾材料，無需燒制，大大減少了能源消耗。

    2.3 材料選用和涂層構造

    仿面磚飾面砂壁狀涂層的主涂料一般選用以天然彩砂為原料制成的合成樹脂乳液砂壁狀建筑涂料和深色（如黑色）底涂料。此外，涂料工程系統還需要配套使用柔性耐水膩子、耐堿封閉底漆和防水、耐沾污罩面漆等。

    封閉底漆的主要作用是隔絕基面，防止水分從基面滲出，同時增強涂料與基面的附著力，避免剝落或松脫現象。深色底涂料形成整個仿面磚飾面涂膜的深色背景，該深色背景能夠免除大量的勾縫操作。

    由砂壁狀涂料和深色底涂構成的主涂料系統具有仿面磚顏色和質地效果。最外層的防水、耐沾污罩面涂料多為硅丙類涂料，能加強涂料表面防水、防紫外線和耐沾污性能，并便于后續使用過程中的清洗。為了得到典雅的面磚飾面效果，在硅丙涂料中添加白炭黑消光劑，仿面磚涂膜施涂罩面涂料后，既手感平滑，又有亞光效果。

    涂層構造（自內到外）依次為：墻體基層→封閉底漆層→膩子層→底涂層→砂壁狀主涂層→罩面涂層。

    仿外墻面磚砂壁狀涂料體系材料的性能要求如表1所示。

表1 仿外墻面磚砂壁狀涂料體系材料的性能要求

    除了表1中的材料外，施工中需要使用的材料還有泡沫膠帶紙、砂紙等。

    2.4 施工工序

    施工工序如下：基層檢查→施涂封閉底漆→刮涂柔性膩子→輥涂黑色底涂料→彈仿面磚分割線→貼分格縫膠帶紙→批涂砂壁狀主涂料→去除膠帶紙→施涂罩面涂料→涂料養護→涂料工程驗收。

    3·技術標準

    為了應對外墻外保溫層給涂料涂裝所帶來的苛刻條件，解決涂膜因夏季溫度太高、溫度驟變而產生的涂膜沾污性加劇、老化加速和基層（抗裂防護層）變化大等實際問題，我國強制推行建筑節能后頒布實施了一些產品標準，如JC/T1040—2007《建筑外表面用熱反射隔熱涂料》、JG/T235—2008《建筑反射隔熱涂料》、JG/T229—2007《外墻外保溫柔性耐水膩子》和JG/T206—2007《外墻外保溫用環保型硅丙乳液復層涂料》等。

    此外，有的標準為了進一步適應外墻外保溫的特殊性，已經開始修訂，如GB/T9755《合成樹脂乳液外墻涂料》。為了適應使用外保溫后對涂膜性能的新要求，新的檢測方法的標準正在制定，如建工行業標準《外墻涂料水蒸氣透過率的測定及分級》。

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