徐凯斌 (上海澳润化工有限公司 200333)
关键词： 蜗牛纹、亮斑雨痕、耐水性、防结露性、接触角
同起皮、开裂、鼓泡、发花、褪色等漆膜病态一样，外墙涂料的雨痕问题是建筑涂料最常见的漆膜病态之一，是变色发花的一种特殊表现形式，会严重影响到建筑物的外观。虽然外墙雨痕极其常见，但关于外墙雨痕的系统研究报导并不多，甚至在涂料术语中对雨痕还没有明确的定义。外墙雨痕的种类繁多，最常见的外墙雨痕有亮斑雨痕、水白雨痕、污染雨痕和钙斑雨痕这四种类型。许多外墙雨痕看似十分相似，如亮斑雨痕、水白雨痕和钙斑雨痕从外观看都是发白，但本质却完全不同。因此处理外墙雨痕投诉时必须首先确定雨痕的种类，再对症下药，才能正确解决问题。
最常见的四类外墙雨痕中的水白雨痕、污染雨痕和钙斑雨痕从本质上来说分别由涂料的耐水白性、耐污染性和耐碱性决定的，相关研究报道较多，由于篇幅的限制本文不作分析讨论。亮斑雨痕的研究报道则较少，因此本文重点介绍外墙涂料的亮斑雨痕，并从亮斑雨痕的形成原因、多发场合、评估方法、影响因素、配方优化措施、投诉处理方法等方面来讨论。
外墙涂料的蜗牛纹（亮斑雨痕）
亮斑雨痕是指漆膜被雨水或露水打湿后漆膜内的水溶性有机物质被水溶解并带出，堆积在漆膜表面形成竖条状光亮且有点发粘的痕迹，如图一所示，由于在外观上神似鼻涕，故在国内也常被称为“流鼻涕”。国外常把亮斑雨痕称为蜗牛纹（snail trail），为了同国际接轨以下统称为蜗牛纹，因为它很像蜗牛爬过后留下的亮斑，如图二所示。这一条条亮斑造成漆膜表面光泽不同，而光泽的变化又导致视觉感知到的颜色差异而发花。
图一 外墙涂料的蜗牛纹（亮斑雨痕）
图二 蜗牛纹（snail trail）
一、蜗牛纹的形成机理
众所周知，外墙乳胶漆内都含有一些水溶性又难挥发的较高分子量有机物质和高分子有机物。这些亲水性物质通常有乳液中带来的乳化剂和保护胶，乳胶漆内的聚磷酸盐和丙烯酸类分散剂、增稠剂、润湿剂和色浆带来的分散剂和润湿剂等，在水性涂料配方中使用这些亲水性物质是必须的，并且在涂料完全固化后这些亲水性物质在漆膜中完好地结合在一起，不太容易从干膜中快速溶解出来，因此也是安全可靠的。最终可能被雨水慢慢溶解出来，不仅对漆膜没有危害而且能够进一步提高涂膜的耐水性。
通常来说外墙乳胶漆根据乳液类型和用量，成膜助剂、助溶剂等配方的不同，在23℃和相对湿度为50%的条件下的养护干燥时间最少需要三到五天；国家标准中对漆膜理化性能的检测通常是一周时间，甚至更长时间；国外相关标准则常常要求干燥一个月时间，如ASTM关于耐擦洗性的检测是要求二十八天后进行。因为许多乳胶漆要达到完全固化成膜的确需要这么长时间。在低温高湿的不利条件下，漆膜的固化时间还要进一步延长。基于这个原因，外墙乳胶漆在施工完成后的一个月内是处在高危风险中的。
外墙乳胶漆没有完全固化成膜，特别是施工完成后2到24小时内遇到低温高湿的天气，涂膜表面产生结露或淋上小雨时乳胶漆漆膜内亲水性物质极容易迁移到漆膜表面，在墙面形成富含亲水性物质的水珠，水珠在重力的作用下向下流淌形成水线挂在墙面上，当水分完全挥发后亲水性有机物质不能挥发，富集析出在漆膜表面，便形成一道道明亮且有点粘性的痕迹，相当于不均匀罩光，因为光泽不同导致颜色不同而产生的涂膜外观发花的缺陷。颜色是所有反射可见光的总和，一个色板当表面的光泽改变时其给人的颜色感觉也会不同，有配色经验的人一定知道给光泽不同的涂料配色是一件十分头痛的事，正是基于这一原因分光光度计设计了光泽补偿功能，就是用来尽可能减少配色时光泽对颜色的影响。
外墙乳胶漆即使没有完全干燥固化成膜时遇到较大雨水时通常也不会产生蜗牛纹，因为这时虽然水溶性物质也会溶出，但会被雨水冲走，不会聚集在漆膜表面，不易形成蜗牛纹；即使有少量残留也会较均匀地分布在整个墙面上，不会产生明显的光泽差异。
二、蜗牛纹的多发场合
外墙乳胶漆中一定有亲水性物质，故任何外墙乳胶漆都有产生蜗牛纹的可能；实际上外墙乳胶漆出现亮斑雨痕的几率比水白雨痕的几率要低，但蜗牛纹一旦出现外观上往往很难看，所以蜗牛纹也应该引起我们足够的重视。外墙涂料的蜗牛纹通常在下列场合下容易发生：
1.气候条件：低温高湿季节的外墙乳胶漆干燥速度慢，遇上大雾时外墙表面结露，最容易产生严重的蜗牛纹，因为此时乳胶漆膜耐水性差，亲水性物质很容易被露水溶解出来，并且由于大气中湿度大，表面的露水长时间不能挥发，漆膜长时间浸泡在露水中可将大量水溶物抽取出来，太阳出来后水分挥发，亲水性物质在漆膜表面析出，留下浓厚闪亮发白的痕迹，十分难看。小雨是外墙蜗牛纹产生的另一个气候条件，此时雨水将漆膜内的水溶物萃取出来，并以水珠或水线的形式留在漆膜表面，水挥发后就会形成蜗牛纹或亮斑。
2.时间：蜗牛纹最容易发生在施工后的24小时内，随着时间延长，漆膜固化更充分，水溶性物质不易被溶解出来，出现蜗牛纹的可能性会越来越低。
3.涂料品种：油性外墙涂料中由于没有亲水性物质，一般不会产生蜗牛纹。低光（或丝光）外墙乳胶漆，也就是乳液含量在30-40%的外墙乳胶漆最易出现蜗牛纹，而哑光外墙涂料（一般乳液含量在20-30%之间）、半光和高光外墙涂料（一般乳液含量在40%以上）相对来说不易发生蜗牛纹。在我国普通外墙涂料中乳液含量一般不高，出现蜗牛纹的几率相对较低，但外墙弹性乳胶漆中乳液含量一般在35-40%之间，是最容易出现蜗牛纹的外墙涂料。
4.地理：由于蜗牛纹多发在易结露的低温高湿的气候条件和沿江、沿海的地理条件，我国的华东地区冬季、早春和仲秋季节气温低、湿度高，又多靠近江、河、湖、海，并且有一年到头不间断施工外墙涂料的传统，特别是年未有赶工期的习惯，所有因素都高度符合蜗牛纹产生的条件，因此华东地区出现亮斑雨痕的投诉最多；其次是华南和西南地区，因为雨水较多，湿度也较大；东北、华北、和西北地区由于空气湿度较低、冬季不施工，出现的概率相对会少一些。
5.色域：白色和浅色由于颜色的明度值高，即使出现了雨痕也不太显眼，并且由于不加或少加色浆，水溶物相对来说也较少，因此不易出现蜗牛纹。深色由于加入的色浆多，亲水性物质相对更多，耐水性更差，并且出现蜗牛纹后颜色变化更明显，因此更容易多发。由于人眼对灰色最敏感，所以深灰色最容易产生蜗牛纹投诉，例如图一中的二个案例都是较深的灰色。
三、蜗牛纹的评估方法
目前国内外相关标准中并无抗蜗牛纹性能的检测方法，国家标准《GB/T 31815-2015建筑外表面用自清洁涂料》中的“户外雨水污痕试验”是用来检测外墙涂料的耐污染雨痕性能，不能用来评估外墙涂料的抗蜗牛纹性能。现业内多采用以下两种方法来评估：
1.直接法：乳胶漆涂刷后干燥24小时后，将去离子水用羊毛刷涂布在漆膜表面，使水在漆膜表面形成条状，待水挥发干燥后目测蜗牛纹的严重程度。
图三 直接法检测涂料的抗蜗牛纹性能
2. 结露法：设置适当条件让漆膜表面结露（底材的温度低于露点温度），并形成条状雨露挂在漆膜上，待水挥发干燥后目测蜗牛纹的严重程度。结露条件的设制可参考《HG/T4560-2013涂料的防结露性能测试方法》标准，但不能完全按此标准检测，因为该标准是通过收集单位时间内露水的重量来评价涂料的防结露能力，并不能评估涂料的抗蜗牛纹的能力。
两种评估方法各有利弊。直接法简单方便，易操作，不需要特别的仪器，因此采用的更多。结露法的条件设置较困难，没有标准的仪器可买，操作更繁琐，采用的较少；但若条件设置恰当的话结露法更能模拟真实蜗牛纹产生的场景，评估效果会更好。抗蜗牛纹性评估多选用中、深灰色的外墙乳胶漆，因为如前所述，中深灰色最易产生蜗牛纹，评估效果最好。
四、蜗牛纹的影响因素
影响外墙乳胶漆产生蜗牛纹的因素很多，总结归纳起来可以从A水溶物的源头，B水溶物的溶出通道（耐水性），C 防结露能力和D视觉敏感性等四个方面来综合考虑。
A.水溶物的源头
产生蜗牛纹的根本原因是乳胶漆内存大多种亲水性物质，因此从源头上考虑亲水物质主要有成膜物质-乳液内的乳化剂和保护胶体；帮助颜填和底材润湿，提高涂料稳定性和色浆相容性的润湿剂；帮助颜、填料分散并长期稳定存在的分散剂以及调色色浆内含有的湿润剂、分散剂等亲水性物质，防止颜、填料沉降，提供涂料适当施工性能的流变增稠剂等。
B.水溶物的溶出通道（耐水性）
乳胶漆内的水溶物是必不可少，因此完全消除几乎是不可能的，只要乳胶漆充分干燥完全成膜，乳胶漆的漆膜可以有很好的耐水性，此时水溶物的溶出通道基本被堵死，一般也不容易出现蜗牛纹。因此提高涂膜的耐水性，减少水溶物的溶出通道就可以有效降低蜗牛纹的发生。提高涂膜的耐水性的主要方法是提高成膜物乳液的耐水性，使用耐水性好的润湿剂、 分散剂和色浆等，以及使用其它功能性助剂来提高涂料的耐水性。
C．防结露能力
外墙涂料表面结露时最容易产生蜗牛纹，并且此时蜗牛纹也最严重，因此提高外墙涂料的防结露能力就可以减少蜗牛纹的产生。涂料的防结露能力主要由涂料的PVC、表面粗糙度及涂膜表面的亲/疏水性这三个方面决定。
乳胶漆的PVC越高，漆膜越粗糙多孔，这样一是可以使底材同环境更快达到温度平衡不符合结露的条件（底材温度等于或低于周围空气露点温度才会结露），即使结露了底材也可以吸收露水而达到防结露的目的。
在相同PVC时涂料表面的粗糙度越大，根据接触角的Wenzel模型理论，当液体在平整光滑的理想表面接触角小于90°时（水在乳胶漆漆膜表面的接触角一般小于90°），在粗糙表面的表观接触角会更小，即对表面的润湿性更好，更不易形成水珠而结露。即乳胶漆的表面越粗糙，防结露性能越好，水会在涂膜表面均匀润湿铺展开来，而不会形成水珠和水线挂在漆膜表面。
漆膜表面的亲/疏水性会影响水的接触角，漆膜表面的亲水性越强，水的接触角越小，水越易被漆膜表面均匀地吸收，不易形成水珠而结露，防结露性能也越好。
D．视觉敏感性
人眼对蜗牛纹的视觉敏感性可从色域和光泽两方面来考虑。
出现蜗牛纹的地方对光的反射更多一点，给人的感觉可能更“白”一点。对于白色和浅色来说白度已经很高，视觉对再“白”一点的感觉不太敏感，不易被觉察到，因此发生蜗牛纹的几率更少，程度也更轻；深色通常较暗，“白”一点会更显眼，因此更易发生蜗牛纹；人眼对灰色最敏感，因此深灰色最容易发生蜗牛纹。
亚光漆膜表面亲水物析出时会被粗糙甚至多孔的表面所吸收，对光泽的影响较小，不易发生蜗牛纹；半光和高光漆膜表面光泽已经很高，亲水物在其表面析出对光泽的增加有限，因此也不易发生蜗牛纹；低光或者说丝光表面则刚好是致密平滑且光泽较低，不能再吸收亲水物，亲水物在表面析出后光泽会增大较多，反应最敏感，因此最易出现蜗牛纹问题。
以下是从上述四个方面来分析外墙乳胶漆中各个组份对蜗牛纹的影响规律：
1.乳液
从亲水物质的源头考虑，无皂乳液的抗蜗牛纹性最好，因为其不用或少用乳化剂以及使用可同乳液单体一起发生聚合的反应型乳化剂，使最终乳液中不含或少含乳化剂。
从亲水物的溶出通道考虑，乳液的耐水性越好，亲水物越不易被雨水萃取出来，抗蜗牛纹性越好。常见乳液的耐水性由好到差的顺序一般是硅丙乳液-苯丙乳液-纯丙乳液，研究表明外墙乳胶漆的抗蜗牛纹性一般也符合这一规律。
乳液用量会从亲水物质的含量（源头）、耐水性能（通道）、防结露性、光泽敏感性等多方面对蜗牛纹产生综合影响。其影响规律是是乳液用量在30~40%蜗牛纹最明显，因为此时乳液用量已较大，涂膜中的亲水物质较多；同时漆膜平整光滑容易结露，并且表面为低光，不能再吸收其它物质，稍有亲水物析出光泽就会明显增大，反应敏感；这些不利因素的共同作用导致蜗牛纹最容易产生。乳液用量小于30%时，乳液越少，亲水物质会越少；空隙越多，表面越粗糙，越不易结露，亲水物质的析出后可被孔隙或粗糙表面吸收，对光泽的影响也越小，故蜗牛纹越轻。乳液用量大于40%时，乳液越多，蜗牛纹也越轻。有人认为这是由于乳液越多，漆膜越致密，亲水物质越不易析出；另一个更重要原因是乳液越多，漆膜的光泽越高，亲水物质的析出对光泽的提高有限。
2.助剂
乳胶漆配方中助剂很多，对蜗牛纹影响较大的助剂有润湿剂、分散剂和增稠剂，以及特种功能助剂，如偶联剂、聚硅氧烷乳液等憎水剂。而成膜助剂、二元醇类保湿剂、消泡剂等对抗蜗牛纹性能影响则较小。
润湿剂、分散剂和增稠剂会从亲水物质的源头及亲水物质的溶出通道两个方面同时影响乳胶漆的抗蜗牛纹性能。首先，这些物质本身就是亲水性物质，是蜗牛纹产生的源头，其次这些物质可降低漆膜的耐水性，为亲水物溶出提供通道。因此在满足乳胶漆的各种能性要求的情况下应尽可能少用这些亲水性助剂。
不同种类的润湿、分散、增稠剂的耐水性不同，因此其抗蜗牛纹性能也不同。耐水性越好，则其抗蜗牛纹性能也越好。润湿剂的耐水性同HLB值直接相关，HLB值越大，亲水性越好，抗蜗牛纹性能越差；HLB值越小，疏水性越好，抗蜗牛纹性能越好。分散剂的耐水性变化规律一般是从共聚物铵盐分散剂-共聚物钠盐分散剂-均聚物铵盐分散剂-均聚物钠盐分散剂的耐水性逐渐变差，其抗蜗牛纹性能也相应变差。常见增稠剂耐水性由缔合型-纤维素-HASE-ASE逐步变差，一般其抗蜗牛纹性能也同步变差。
偶联剂、憎水剂等功能助剂可通过交联、疏水基团等提高涂料的耐水性，阻塞亲水物质的溶出通道来提高涂料的抗蜗牛纹性能。
3. 色浆
色浆可以从亲水物的源头、亲水物溶出通道和色域敏感性等三个方面影响蜗牛纹。水性色浆内含有大量润湿剂和分散剂，它们既是亲水物又影响涂料的耐水性，可从两方面同时影响抗蜗牛纹性能。深色外墙乳胶漆加需要加入大量色浆，对抗蜗牛纹性能影响更大。有人根据灰色外墙涂料更易出现蜗牛纹来推断碳黑色浆的耐水性最差，这种看法仍值得商榷。有调色经验的人都知道人眼对灰色最敏感，绝大多数颜色的色差在0.5以下时，人眼认为是相同的颜色，有些颜色色差达到2甚至3人眼都可能接受，但灰色色差超过0.3时就可能看出明显差别，因此说灰色易出蜗牛纹最主要的原因不一定是碳黑色浆的耐水性差，而是人眼对灰色最敏感。还有碳黑色浆的着色力和遮盖力均最强，用量最少，即使是黑色用量一般也不超过2%，灰色用量就更少，因此对涂料的耐水性影响并不比其它色浆大。
4. 颜填料
颜填料一般既不含亲水物，对涂料的耐水性影响也不大。颜填料主要是通过其结构和细度影响涂膜表面的粗糙度，进一步影响水的接触角和抗结露性能而对抗蜗牛纹性能产生影响。一般颜填料越粗，涂膜表面越粗糙，水的接触角越小，越易润湿底材，均匀地铺展在外墙涂膜的表面，抗结露性越好，越不易产生蜗牛纹。外墙涂料常见填料的抗蜗牛纹性能由碳酸钙-滑石粉-硅灰石-云母粉-硅燥土逐步增强。碳酸钙为颗料球状结构，对涂膜表面的粗糙度影响较小；滑石粉、硅灰石、云母粉为片状或长纤维状结构可提高表面粗糙度，有一定消光作用；硅燥土因其多孔性、高比表面积和不规则的独特形态结构使其具有最好的消光性能和抗结露性能，因此具有最好的抗蜗牛纹效果。
五、蜗牛纹的配方优化措施
系统分析了外墙乳胶漆产生蜗牛纹的影响因素后我们就能很方便地从乳胶漆的配方进行性能优化。
乳漆是影响蜗牛纹的最关键因素，因此必须精选。一般可选择耐水性好的纯丙和苯丙乳液，对抗蜗牛纹性能要求非常高的外墙涂料可以选择无皂、硅丙、硅树脂、氟碳乳液等。由于弹性外墙涂料最容易产生蜗牛纹，故弹性乳液的抗蜗牛纹性能更为重要，这也是抗蜗牛纹性能成为弹性乳液继延伸率、耐沾污性和早期耐水性后的另一个重要评估指标。
使用耐水性优的适当助剂也可以提高乳胶漆的抗蜗牛纹性能。采用中低HLB值润湿剂，疏水改性共聚物铵盐分散剂，缔合型增稠剂为主搭配少量HEC或HASE类增稠剂的助剂组合可以优化外墙乳胶漆的抗蜗牛纹性能。加入合适的硅烷偶联剂、聚硅氧烷乳液等功能性助剂可以提高涂膜表面的疏水性，进一步提高抗蜗牛纹性能。
使用适当的填料组合，也可以提高外墙乳胶漆的抗蜗牛纹能力。硅燥土具有多孔、不规则外形等特性，是理想的光泽控制材料，防结露和抗蜗牛纹能力最好，同时还具有消除表面缺陷、惰性耐酸雨、提高附着力等特点，是理想的外墙涂料用填料，只是成本较高。硅灰石和云母粉分别具有纤维状和片状结构，是理想的抗裂材料，还有一定的消光作用，有一定的防结露和抗蜗牛纹能力；碳酸钙是最常用的填料，价格便宜，作为外墙涂料为了提高抗蜗牛纹能力可以选用比内墙涂料略粗的粒径。因此将硅燥土、硅灰石、云母粉和碳酸钙按适当比例和粒径进行复配，可以得到成本可控、抗蜗牛纹性能优异的填料组合物。
外墙乳胶漆调色用的色浆体系对抗蜗牛纹性能的影响也很大，因此必须对色浆体系的耐水性进行系统评估，选择耐水性优良、较高颜料含量的优质色浆体系可减少蜗牛纹的发生，特别是对于深色外墙涂料意义更大。
若条件允许在外墙乳胶漆表面罩光是提高抗蜗牛纹的较好方法。因为通常罩光乳液的耐水性较高，且罩光漆内加入的水溶性助剂也很少，因此其抗蜗牛纹性能一般比有色乳胶漆好得多。
六、蜗牛纹的投诉处理方法
即使是按以上方法精心优化的外墙乳胶涂料配方，要完全除去水溶性物质也是不可能的，因此任何外墙乳胶漆在极端气候条件下都有可能出现蜗牛纹问题。一旦出现蜗牛纹投诉如何处理呢？根据笔者的经验，一般情况下，最好的处理方法就是不处理。就同感冒一样，在某种意义来说感冒不是病，任何正常健康的人受凉后都有可能得感冒；得了感冒，也不要急于打针吃药，因为打针吃药同不治疗一样，一般都需要一周才能康复。同理，任何外墙乳胶漆都含有亲水性物质，在特定气候条件下都可能出现蜗牛纹现象，它是乳胶漆的固有特性，因此有人认为蜗牛纹不是乳胶漆的质量问题。正是基于这个原因，制定中的中华人民共和国建工标准“外墙涂料吸水性的分级与测定”中要求测试外墙涂料的吸水率时需要先用三级水浸泡三个循环，以除去漆膜内的水溶物，再进行检测。
当然话也要说回来，如果出现了图一中这样严重的蜗牛纹的话，置之不理肯定是不行的。正确的处理方法是到现场对甲方进行演示并作出解释：在问题现场用水对蜗牛纹进行冲洗，待水干燥后一般蜗牛纹就会完全消失，因为表面发亮的有机物质是水溶性的；同时向甲方解释蜗牛纹产生的原因，并说明只要等下一场雨，完全淋湿墙面，蜗牛纹就可以完全消失，不会影响涂膜的外观装饰性和保护功能。由于溶解出的是对涂膜性能有害的水溶性物质，所以对最终漆膜质量也没有负面影响，反而会提高漆膜的耐水性，降低吸水率。这点也很类似如感冒，一般感冒康复后人的免疫力会提高，会更加健康。笔者曾用这种方法成功处理过多起蜗牛纹的投诉。
如果要急于消除外墙涂料表面的蜗牛纹，也可以在涂料实干后对外墙面用自来水进行人工冲洗。重新涂装一般不是一个好办法，因为一是要浪费大量的材力和人力，如果气候条件不好的话再出现蜗牛纹的几率仍然很高，二是甲方会真的认为你的涂料有严重的质量问题，名誉受损。
七、结论
作为常见外墙雨痕之一的蜗牛纹（也称为亮斑雨痕）是由于乳胶漆的漆膜被雨水或露水打湿后漆膜内的水溶性有机物质被水溶解并带出，堆积在漆膜表面形成竖条状发花的光亮痕迹。通常乳液用量在30-40%的深灰色外墙乳胶漆在施工完成初期特别是24小时内遇到大雾结露或小雨时最容易出现蜗牛纹。乳胶漆的抗蜗牛纹性能目前还没有统一的方法标准来评估，业内多用直接法（漆膜表面刷去离子水）或结露法来定性评判。
从水溶物的源头、水溶物的溶出通道（耐水性）、 防结露能力和视觉敏感性等方面来综合分析乳胶漆的配方对蜗牛纹的影响有以下规律：乳液的种类和用量对蜗牛纹的影响最大，乳化剂越少、耐水性越好的乳液抗蜗牛纹性能越好；乳液用量在30-40%（低光或丝光）之间最容易产蜗牛纹。采用中低HLB值的润湿剂、疏水共聚物铵盐分散剂、耐水性好的增稠剂可提高乳胶漆的抗蜗牛纹性能；选用适当的偶联剂、憎水剂也可以进一步优化抗蜗牛纹性能；采用结构填料来提高涂膜表面的粗糙度，减小水的接触角，提高涂膜的防结露能力也可以减少蜗牛纹的发生。
参考文献
1．江阳，重庆大学硕士学位论文，外墙乳胶漆雨痕问题影响因素及改善措施研究，2015.
2．Manfred Schwartz, Roland Baumstark, Waterbased Acrylates for Decorative Coatings, European Coatings Literature, 2001.
3．Detlef Gysau, Fillers for Paints, European Coatings Literature, 2006.
4．林宣益，乳胶漆，化学工业出版社，2004.
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