用单组分和双组分水基清漆处理并暴露于不同量的辐射下，使用QUV模拟加速老化，测定由三种常用物种(两种土耳其本地物种和一种外来物种)生产的木质材料的表面硬度、表面粗糙度、光泽度和色差。将单组份和双组份水性清漆分别涂在黑松(欧洲赤松)、艾洛克(绿藻)和安纳托利亚栗树上。)伍兹。然后，清漆涂覆的材料暴露于QUV紫外线荧光灯老化试验箱216和432小时。结果表明，在所有处理组合中，所有三种木材的表面硬度和光泽度都降低。然而，在所有处理组合中，所有三种木材的表面粗糙度和色差值都增加了。

关键词: QUV紫外线荧光灯老化试验箱，表面硬度，表面粗糙度，光泽度，色差

介绍

苏格兰松（Pinus sylvestris L.）、安纳托利亚栗子（Castenea sativa Mill.）和红豆杉（Chlorophora excelsa）是土耳其户外木材工业推荐的主要物种。伊罗科（Chlorophora excelsa）是一种来自热带非洲的硬木。木材被用于各种各样的目的，包括造船，家用地板和家具。这是一种非常耐用的木材；Iroko在户外使用时不需要定期用油或清漆处理(Bozkurt和Erdin，1998年)。苏格兰松比大多数已知的木材种类具有更高的技术性能，并具有很高的使用潜力，如纸浆和锯材产品。它是土耳其林产工业的一个重要树种，占地超过100万公顷，占土耳其林地总面积的5%(匿名，2001)。安纳托利亚栗子（C. sativa Mill.）是花草科植物的一个树种。它们在奥地利、土耳其、葡萄牙、法国、匈牙利、意大利、斯洛文尼亚、斯洛伐克、塞尔维亚、波斯尼亚、克罗地亚，特别是在科西嘉岛广泛流行。该物种的木材在市场上被称为栗子。这种木材颜色浅，硬度大，强度高。它也被用来制造家具，桶和屋顶梁，特别是在南欧(Yaltirik和Efe, 2000)。

木材是用于许多建筑以及装饰和美学应用的有机材料。然而，当在外部使用时，它暴露于大气因素(主要是太阳辐射和雨水)中，使其表面退化，给它一种“受压”的外观。在这些条件下，木材表层的变化主要是由于紫外线辐射引起的光氧化作用导致木质素和其他成分的分解，以及随后雨水的作用导致的木质素和其他成分的去除，伴随着水溶性产物的损失。长时间暴露在大气中会导致木材失去自然颜色，积累灰尘，并最终导致木材表面真菌的生长(Custódio和Eusébio，2006年；Bhat等人，2010年)。

受保护的木材依赖于水和水蒸气透过所用产品的渗透性。使用含有紫外线吸收剂的涂层还可以最大限度地减少紫外线辐射对木材的降解。用于室外木制品如外墙板、甲板和门的涂料需要独特的性能，如优异的光稳定性、高柔韧性和冻/融循环性能。

QUV紫外线荧光灯老化是一种实验室模拟天气破坏力的试验，目的是预测暴露在室外环境中的材料的相对耐久性。QUV紫外线荧光灯老化试验箱在中进行，旨在创造高度灵活的紫外光、温度和湿度条件组合。这些测试旨在重现阳光、雨水和凝结的表面水分或露水造成的损害。该试验箱使试验材料在受控的高温下经受光和湿气的交替循环。湿度包括模拟露水的冷凝湿度和水喷雾。室内的光线是由特殊设计的荧光紫外线灯泡产生的，以模拟阳光的效果。虽然紫外线辐射实际上只占正常阳光的5%，但短波长的紫外线造成了大部分光化学损害(阿基西尔和塞维姆，2009年；Temiz等人，2005年)。

本研究的主要目的是确定木制材料的表面硬度、表面粗糙度、光泽度和色差，这些木制材料由这些常用的两种土生土长的和一种外来物种制成，用单组分和双组分水基清漆处理，并暴露于不同量的辐射，以模拟使用QUV加速老化效果。

实验过程

三层为欧洲赤松、欧洲赤松和安纳托利亚栗。)伍兹。然后，将清漆涂布的材料暴露在QUV紫外线荧光灯老化试验箱中216和432小时。

两种本地的，樟子松和安纳托利亚栗。)一种外来物种iroko (C. excelsa)被土耳其用作木材。单组分和双组分水基清漆以两层和三层涂覆。对于老化处理，清漆涂覆的材料暴露于QUV紫外线荧光灯老化试验箱216和432小时。因此，在两个老化周期下，在三种不同类型的木材上施加两种厚度层的两种类型的水基清漆。

烘干的木材样品的尺寸为500 × 75 × 18 mm，具有足够的公差。将制备的样品保存在平均温度为20℃、相对湿度为60%的调节室中，直到达到恒重。除了樟子松，所有其他样品都曾经用80、100和120号砂纸打磨过。然后，将每个样品润湿并进行纤维浮雕处理。用软毛刷刷掉打磨灰尘；然后用压缩空气对样品进行最终清洁。清洗后，用衬里处理样品，并涂上填充清漆。在老化处理之前，用湿度计测定样品的水分含量为10%±0.5(TS 2471 1976)。

为了避免涂层性能的负面影响，清漆的混合比和制备根据ASTM D3023 (1998)标准进行，并考虑了制造商的建议。初始粘度是在温度为20±2℃、相对湿度为60±5%、时间为18秒(98至100厘泊)的直径为4毫米的流量杯中测量的。

实验中使用了单组分和双组分丙烯酸改性水基清漆，因为它们易于应用而受到工业界的青睐。不同公司(Kimetsan和Akzo-Nobel)生产的清漆以两种厚度使用。其中一组面板曾涂过两次D 17清漆，然后涂过三次D 65填充清漆。第二组面板用A1底漆漆处理五次。然后用200 μm的涂布器刮平表面的湿层厚度。借助于具有0.7 mm螺纹接头的手枪，在1至2巴(14至28 atu)的气压下涂覆清漆的最后一层。手枪保持在样品表面上方20厘米处，垂直和平行于样品表面，并在施用过程中以相同的速度移动(Dyo，1990)。这种整理系统在工业中普遍使用。

每次涂漆后，让涂漆样品在20°C的地板上干燥24小时。为了消除表面粗糙度，每次涂漆后，首先用软毛刷清洁样品，然后在每层涂漆后用600号水砂轻微处理。样品的所有暴露表面都涂有清漆，以避免任何水分渗透。

使用灵敏度为0.01的电子天平，每个样品称重一次。然后用喷枪分别涂覆D45和A2面漆两次和三次。为了避免表面粗糙，用600号砂纸再次轻微打磨样品。然后，再次称重样品，并放置三周干燥，以便完全固化。

为了确保与标准潮湿空气条件完全平衡，样品在20±2°C和65±5%相对湿度下在实验室中保存三周。然后，根据ASTM-D 3924 (1991)协议，将样品放置在温度为23±2℃、相对湿度为50%的受控环境中16小时(TS 642，1997)。

老化程序遵循ASTM D4587-05(2010)和ISO 11507 (2007)的操作。紫外线/冷凝循环是在60℃下4小时紫外线和50℃下4小时冷凝的环境下，使用UVA 340灯管。

随后，根据ASTM D 4366-95 (1984)对处理过的样品进行柯尼希摆硬度测试，以检测清漆涂层的硬度。将测试面板放置在面板台上，并将钟摆轻轻放置在面板表面。然后将摆锤偏转6°并释放，同时启动振荡计数器。振幅从6减少到3的振荡次数被确定为柯尼希硬度。对于每个处理组，在单独的样本上进行十次重复。

从500×100×15 mm的块状木材边材部分切下用于制备试验和对照样品的粗切切片。从切片上切下100×100×10 mm的样品。

样品的表面粗糙度通过使用触针式轮廓仪测量(匿名，2002)。跟踪速度、触针高端直径和高端角度分别为10毫米/分钟、4米和90度。从垂直于晶粒取向的样品表面随机测量粗糙度。一个粗糙度参数，轮廓的平均算术偏差(Ra)，在以前的研究中常用，用于评估样品的表面特征(Stombo，1963)。过去的研究(ISO 4287，1997)描述了这些参数的详细规格。以0.5 m的灵敏度测量粗糙度值。跟踪长度(Lt)为12.5 mm，截止长度=2.5mm。触针在表面上的测量力为4 mN (0.4g)，这不会对表面造成任何明显的损坏。

在处理应用之后，使用光反射，根据TS 4318 EN ISO 2813 (2002)标准，借助Picogloss 562 MC光泽计测量样品光泽度值。在实验中，每种清漆类型和树种使用10块面板，对每个样品进行两次测量，即平行和垂直于纤维。

光泽度是清漆表面光反射率的量度。在光泽度测量测试中，一束光线以与垂直线成一定角度的方向射向测试清漆表面。以相同角度反射的光束的百分比由光电池测量。使用两个标准角度:60°用于一般光泽读数；光泽读数为85。完全镜面光反射(全面光泽)将是100%；完全漫射光反射(无光或无光)将为0%。根据光泽等级对清漆进行分类取决于表面反射不同数量的光的能力，这些读数显示了涂层表面与光滑平面镜相比的相对反射率。

对于相同的样品，还根据ASTM D2244-07e1 (2007)标准，借助Minolta色度仪CR-231测量颜色(图1)。

 颜色的测量是使用一个三目光电色度计，Minolta CR-231，测量头直径为25毫米。美能达CR-231将颜色作为三维颜色空间中的三个坐标进行测量(图2)。这个系统被称为CIE L*a*b*，并根据CIE标准工作。本工作中感兴趣的坐标系统部分是第一象限，即a*和b*的正值（Hunt，1995）。

图2的左侧示出了一个彩色球体，其中在L*=50处的横截面的圆被指定(由虚线表示)。色差(△ E)是色球内两种颜色(点)之间的距离。在右图中，L*=50处的横截面显示了从绿色到红色(a*)和从蓝色到黄色(b*)的轴，以及坐标色度(C*)和色调(h=arctan (b*/a*))。0度(或360度)的色相值是红色，90度是黄色，180度是绿色，270度是蓝色。L*是亮度；0 =黑色，100 =白色。C*是色度或饱和度；0只代表灰色，例如，60代表非常鲜艳的颜色(松德奎斯特，2002)。根据以下等式，将三个测量坐标L*、a*和b*转换为L*、C*和h坐标以及△E值(Temiz等人，2005年):

选择L*C*h系统是因为只需要一个颜色变量来表示色调，即红色、绿色、蓝色或黄色，此外，该系统易于参考我们对颜色特性的经验，如亮度、饱和度和色调。对于每种材料、时间和温度，测量每个颜色参数L*、C*、h和△E*。假设正态分布，计算基于t分布的平均颜色值、标准偏差和95%置信区间(5%显著性水平)。△E*的较低值表示颜色没有变化或者变化不明显。

对于所有参数，首先对多重比较进行方差分析(ANOVA ),并使用邓肯多重极差检验在P值为0.05时确定对照和处理样品平均值之间的显著差异(Kalipsiz 1994)。

结果和讨论

表面硬度、表面粗糙度、光泽度和色差值的统计数据在表1至3中给出。

在所有处理组合中，所有三种木材的表面硬度和光泽度值都降低了。然而，在所有处理组合中，所有三种木材的表面粗糙度和色差值都增加了(表2和表3)。这些结果与Temiz等人(2007年)进行的一些早期实验的结果一致。

三种木材涂3层双组分水性清漆432小时，而涂单组分水性清漆的三种木材的表面硬度值都随着老化时间的增加而降低。

表面粗糙度最终达到一个高原值，苏格兰松约为2.041微米，iroko为2.097微米，安纳托利亚栗子为2.391微米。

最低光泽度值(平行和垂直于纹理)对于用3层单组分水性清漆持续432小时制备的iroko木材是26.42和22.57，对于施涂2层单组分水性清漆持续432小时的樟子松木材是24.97和22.81，对于施涂2层单组分水性清漆的安纳托利亚栗木分别是26.03和26.60。

最高色差值(△E)分别为:施涂3层双组分水性清漆432小时的iroko木材为23.38，施涂2层双组分水性清漆432小时的樟子松木材为31.07，施涂3层单组分水性清漆432小时的安纳托利亚栗木为16.45。

当紫外线被表面反射或吸收时，它的特征就转化为热能。

清漆层硬度与分子内聚力有关。随着粗分子相互靠近，涂层的硬度增加。由于聚合反应和清漆分子之间的交联，大分子被固化。反应的方向和强度受到分子量和分子间内聚力的强烈影响。暴露在紫外线下可能会引起分子内聚力的差异，从而导致表面硬度值因老化而有所增加。

颜色由到达表面的可见光的反射波长(人类可以感知的波长范围，大约从390到750纳米)决定。颜色是由从表面反射的可见光的波长来表征的。如果颜色或色调在老化过程结束时发生变化，这意味着清漆层中的分子在粗糙度或几何形状方面不同于原始形式。因此可见光的波长和色调是不同的。根据测试结果，老化过程可能改变来自表面的反射光的波长，这可归因于颜色差异。

在苏格兰松（Pinus sylvestris L.）、东方山毛榉（Fagus orientalis L.）和无柄橡木（Quercus. petraea L.）木材材料表面的纤维素、聚氨酯和丙烯酸清漆层中测定。在丙烯酸清漆的情况下，颜色变化最小。通过热检查和冷检查试验，在松木上观察到由于老化引起的最大颜色变化。

S? ütlü和S?nmez(2006)发现，油、蜡和虫胶清漆不能保护金合欢(Robinia pseudoacacia L.)、梨(Pirus communis L.)、栗(C. sativa Mill.)、橡木(Quercus petrean Lieble)和雪松(Cedrus libani A. Rich)木材免受紫外线的变色影响。使用液体石蜡得到的变色值最低。

Cakicier(2007)确定了不同厚度的单组分和多组分水基清漆层的性能质量，应用于黄松(P. sylvestris L.)、Iroko(C. excelsa)和安纳托利亚栗子(C. sativa Mill.)作为快速氙气弧老化的结果。暴露在老化过程中的样品显示其表面抗粘性和硬度值的增加。在实验前，样品的表面抗粘性和硬度值较低，但由于老化过程，由于清漆层上固化过程的持续，这些值被观察到上升。另外，暴露在老化过程中的样品在其表面粗糙度、亮度和颜色值方面显示出急剧下降。

结论

QUV紫外线荧光灯老化试验箱测试数据有助于选择新的涂层系统、改进现有材料或评估配方变化。

对于未来的研究，应在不同的环境条件下进行实验，以观察不同树种的水基木材处理剂和水基清漆的不同应用行为。

我们还建议不同清漆类型在不同加速老化处理(紫外线、氙弧和热老化、盐雾等)下的性能。)应该比较一下。

此外，应确定经过不同处理的木质材料对真菌侵袭的抵抗力。