ISO 16053-22024 色漆和清漆外部木材的涂层材料和涂层系统第2部分使用紫外线荧光灯和水使木材涂层暴露于人工风化标准立项发展报告

ISO16053-2:2024《色漆和清漆外部木材的涂层材料和涂层系统第2部分：使用紫外线荧光灯和水使木材涂层暴露于人工风化》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Paintsandvarnishes—Coatingmaterialsandcoatingsystemsforexteriorwood—Part2:ExposureofwoodcoatingstoartificialweatheringusingfluorescentUVlampsandwater摘要木材作为一种天然可再生建筑材料，在户外应用中需依赖高性能涂层系统以实现长期防护。然而，室外环境中的紫外线辐射、水分侵蚀及温度循环等多重因素耦合作用，使木材涂层的耐久性评价成为行业关注的核心问题。ISO16053-2:2024《色漆和清漆外部木材的涂层材料和涂层系统第2部分：使用紫外线荧光灯和水使木材涂层暴露于人工风化》由国际标准化组织（ISO）于2024年3月20日正式发布，是ISO16053系列标准的第二组成部分。该标准系统规定了采用荧光紫外灯与水耦合方式对户外用木材涂层进行人工加速老化的试验方法，涵盖试验设备、试样制备、暴露循环参数设定、评价指标及结果表达等关键技术内容。与传统的氙弧灯老化试验相比，荧光紫外灯法在成本控制、试验通量及对特定波段的加速模拟方面具有显著优势。本标准的发布填补了ISO标准体系中木材涂层专用人工老化试验方法的空白，为全球木材涂层产品的质量评价、性能比对及研发验证提供了统一的技术准则。本报告在系统梳理标准编制背景与技术内容的基础上，深入分析了标准的关键技术指标、适用场景及其与相关标准的协调关系，并对标准的实施推广与未来修订方向进行了展望。关键词：木材涂层；人工风化；荧光紫外灯；耐久性试验；国际标准；涂层老化；色漆和清漆Keywords:woodcoatings;artificialweathering;fluorescentUVlamps;durabilitytesting;internationalstandard;coatingdegradation;paintsandvarnishes一、引言（一）研究背景木材因其优异的力学性能、良好的加工特性以及独特的自然美学价值，长期被广泛应用于建筑外墙、户外木结构、园林景观及户外家具等领域。然而，木材作为一种生物质材料，其化学组成中含有木质素、纤维素和半纤维素等高分子物质，在户外使用过程中不可避免地遭受太阳紫外线辐射、水分浸蚀、温度剧变及微生物侵袭等多重环境因素的协同作用，从而导致表面褪色、开裂、粉化、霉变等老化现象，严重影响其使用寿命和装饰效果。为有效延缓木材的老化进程，涂层防护是当前最为经济且应用最为广泛的工程技术手段之一。通过在木材表面施涂色漆、清漆或功能性涂层系统，可以显著提升木材的耐候性能和服役寿命。然而，涂层自身的耐久性能在很大程度上决定了其防护效果能否长期有效。因此，建立科学、规范、可重复的涂层老化性能评价方法，不仅是涂料生产企业进行产品研发和质量控制的技术基础，也是工程建设方和使用者进行材料选型和验收评价的重要依据。自然暴露试验虽然是评价涂层耐久性的最直接方法，但其试验周期长（通常需要数月至数年）、环境条件不可控、重复性和可比性差等固有缺陷，使其难以满足现代工业对产品开发周期和质量控制效率的要求。人工加速老化试验作为一种能够在实验室条件下模拟自然环境老化效应的试验方法，因其周期短、条件可控、重复性好等优点，已成为涂层耐久性评价的主流技术手段。在各类人工加速老化试验方法中，荧光紫外灯老化和氙弧灯老化是两种应用最为广泛的技术路径。（二）标准编制背景ISO16053系列标准是国际标准化组织下设的ISO/TC35（色漆和清漆技术委员会）在木材涂层领域的重要标准成果。该系列标准的编制旨在为外部木材用涂层材料和涂层系统建立一个完整的性能评价方法体系。其中，ISO16053-1规定了外部木材用涂层材料和涂层系统的自然暴露试验方法，为涂层在实际服役环境条件下的性能评价提供了基准方法。而作为系列标准的第二组成部分，ISO16053-2:2024聚焦于采用荧光紫外灯与水耦合方式进行的人工加速老化试验，与自然暴露试验方法形成了互为补充、各有侧重的技术格局。从国际标准化工作的整体布局来看，ISO16053-2:2024的制定有着深远的战略考量。一方面，随着全球木材涂料市场的持续扩大和国际间贸易往来的不断加深，各国对于统一的木材涂层老化性能评价方法的需求日益迫切。不同国家之间存在的试验方法差异，不仅增加了跨国贸易中的重复检测成本，也对产品质量的国际互认形成了技术壁垒。另一方面，荧光紫外灯老化试验技术经过数十年的发展和不断完善，其技术成熟度和应用普及度已经达到了制定统一国际标准的基本条件。二、标准主要内容（一）标准的适用范围ISO16053-2:2024适用于外部木制品用各类涂层材料和涂层系统的人工加速老化性能评价，覆盖清漆、色漆、着色剂、底漆及配套涂层系统等多种产品类型。该标准适用于预期在户外暴露条件下使用的各类木质基材，包括实木、胶合木、木材复合材料等。需要特别指出的是，本标准的适用性不仅限于新涂装的产品，也适用于对已使用涂层系统进行维修重涂后的性能验证。标准的适用范围已明确排除了室内用木材涂层以及非木材基材上使用的涂层系统，以保证试验方法的专一性和针对性。（二）规范性引用文件ISO16053-2:2024引用了多项ISO标准作为技术支撑，主要包括：-ISO2808《色漆和清漆漆膜厚度的测定》-ISO4628系列《色漆和清漆涂层老化的评价》-ISO4892-1《塑料实验室光源暴露试验方法第1部分：总则》-ISO4892-3《塑料实验室光源暴露试验方法第3部分：荧光紫外灯》-ISO16053-1《色漆和清漆外部木材的涂层材料和涂层系统第1部分：自然暴露试验》-ISO15528《色漆和清漆涂料和原材料试样的取样》-ISO4618《色漆和清漆术语和定义》这些引用文件共同构成了标准实施所需的基础技术支撑体系。（三）术语和定义标准对以下关键术语进行了明确定义：-人工风化：在实验室条件下，通过人工模拟自然环境中的光照、水分、温度等因素对涂层进行加速老化的过程；-荧光紫外灯：利用低压汞蒸气放电激发荧光粉产生紫外辐射的特种光源；-暴露循环：光照、冷凝或喷水等不同试验条件按一定顺序和时间组合而成的一个完整的试验周期；-辐照度：单位面积上接收到的辐射功率，单位为W/m²；-老化评价：通过对暴露前后试样的外观、物理性能和化学性能进行对比分析，评价涂层耐老化性能的过程。（四）试验原理本标准的试验原理基于对户外自然老化关键因素的模拟与加速。荧光紫外灯产生的短波紫外辐射（主要为UVA-340波段，其光谱分布与太阳光中290-400nm波段的紫外部分具有良好的匹配性）能够有效激发涂层中高分子材料的光化学反应；结合周期性水喷淋或冷凝过程模拟雨水和露水的作用，加速涂层的水解和溶胀-收缩循环；通过控制试验箱内的温度条件模拟昼夜温差变化对涂层产生的热应力效应。上述多重因素的协同作用使涂层在较短时间内产生与自然暴露相似的老化特征，从而实现对涂层耐候性能的快速评价。（五）试验设备要求标准对试验设备提出了明确的技术要求。荧光紫外老化试验机应配备UVA-340型荧光紫外灯管，灯管数量及排列方式应保证试样表面的辐照度均匀性。设备的辐照度控制系统应能在340nm波长处对辐照度进行精确监控和自动补偿，将辐照度波动控制在设定值的±5%以内。黑板温度计用于监测试样表面的温度条件，其测量精度应达到±1℃。此外，设备还应配有水位自动补给系统、定时喷淋系统、冷凝系统以及温度和湿度控制系统等辅助功能模块。（六）试样制备与试验条件在试样制备方面，标准规定应选用符合相关产品标准要求的木材基材，基材的含水率、纹理方向及表面加工状态应在试验报告中详细记录。涂层系统的施涂应按照产品技术要求或供需双方约定进行，施涂次数、涂布量及干燥条件应保持一致。每个试验条件应至少设置3个平行试样，以保证试验结果的统计有效性。（七）暴露循环参数标准规定了多种可供选择的暴露循环模式，主要包括：-循环模式A（光照/冷凝交替循环）：4小时UV光照（60℃）→4小时冷凝（50℃）-循环模式B（光照/喷水循环）：4小时UV光照（60℃）→4小时喷水（室温）-循环模式C（连续光照+周期性喷水）：连续UV光照（50℃），每2小时喷水18分钟用户可根据涂层的预期使用环境条件选择适当的循环模式。标准建议，在未特别指定循环模式时，默认采用循环模式A进行试验。（八）评价指标标准规定在规定的暴露时间节点（如250小时、500小时、1000小时、1500小时和2000小时）对试样进行阶段性检查，评价指标主要包括：-光泽度变化：采用60°光泽度计测定暴露前后的光泽保持率；-颜色变化：采用CIELab色彩空间评价涂层的色差ΔE*和色差值ΔL*、Δa*、Δb*；-粉化等级：参照ISO4628-6的评定方法进行粉化程度分级；-开裂等级：参照ISO4628-4评定裂纹的数量、尺寸和深度；-起泡等级：参照ISO4628-2评定气泡的数量和尺寸；-附着力损失：采用划格法或拉开法评价涂层的附着力变化；-失光率和黄变指数：综合评价涂层的光学性能变化。（九）试验报告标准对试验报告的内容提出了规范要求，规定报告应至少包含以下信息：完整的试样标识和涂层系统描述、所用基材种类及表面处理方式、试验设备和灯管型号、暴露循环参数、各评价指标的测试结果及对应的暴露时间、试验结果与商定标准的符合性判定等。三、标准的意义与影响（一）国际标准体系的重要补充ISO16053-2:2024的发布填补了ISO标准体系中木材涂层专用人工加速老化试验方法的标准空白。在以往实践中，木材涂层的加速老化试验通常参考ISO4892-3（塑料用荧光紫外灯暴露方法）或ISO16474-3（色漆和清漆用荧光紫外灯暴露方法）等通用方法标准，但这些标准并未考虑木材基材的特殊性。木材作为一种多孔性、吸湿性生物质材料，其热膨胀系数、水分传输特性及与涂层的界面行为均显著不同于金属和塑料基材，因此在试验条件和评价指标上需要有针对性的技术规定。本标准的出台为木材涂层领域提供了更加切合实际的技术规范。（二）推动行业技术进步标准的实施将有力推动木材涂料行业的技术进步和质量提升。首先，统一的人工老化试验方法使不同企业生产的同类产品之间具有了可比的性能数据基础，有利于促进企业间的良性技术竞争。其次，加速老化试验能够在数周内完成自然暴露需要数年才能达到的老化效果，极大缩短了新产品研发周期中的性能验证时间，为企业加快产品创新提供了技术支撑。再者，通过统一标准的引导，行业将更加重视涂层耐候性能的系统性研究，促进高性能木器涂料配方技术的持续优化。（三）促进国际贸易与市场准入作为ISO正式发布的标准，ISO16053-2:2024将在全球范围内产生广泛影响。对于涂料生产企业和下游用户而言，遵循统一的国际标准进行产品性能评价和验证，有助于降低国际贸易中因试验方法差异造成的重复检测成本，简化产品质量认证和准入流程。同时，该标准的实施也为各国建立木材涂料产品的市场准入技术要求和合格评定制度提供了重要的参考依据。（四）与相关标准的协调关系ISO16053-2:2024在制定过程中注重与相关标准的协调一致。在试验设备方面，标准与ISO4892-1和ISO4892-3保持技术衔接，确保设备要求的统一性；在老化评价方法方面，与ISO4628系列标准保持引用一致，保证评价结果的可比性；在试验方法体系内部，与ISO16053-1自然暴露方法形成互补关系，用户可根据实际需要选择适当的试验方法或将两种方法结合使用。四、主要参与编制单位介绍国际标准化组织ISO/TC35色漆和清漆技术委员会ISO16053-2:2024由国际标准化组织下设的ISO/TC35“色漆和清漆”技术委员会负责制定。ISO/TC35成立于1947年，是ISO框架下专门负责色漆、清漆及相关产品领域标准化工作的技术委员会，秘书处目前由荷兰标准化研究院（NEN）承担。ISO/TC35的职责范围涵盖涂料原材料、涂料产品、涂装施工及涂层性能评价等各环节的标准化工作。该技术委员会下设多个分技术委员会和工作组，其中SC9“涂料和清漆的通用试验方法”分技术委员会负责涂层老化试验方法相关标准的制定和维护，ISO16053-2正是由SC9下属的工作组主导编制的。ISO/TC35汇集了来自全球数十个成员国家的标准化专家和技术代表，包括涂料生产商、原材料供应商、检测机构、科研院校及用户方的代表。各利益相关方在标准制定过程中经过多轮讨论、投票和技术评审，最终达成共识。ISO/TC35已发布国际标准数百项，在涂料及相关领域的国际标准化工作中发挥着不可替代的引领作用。五、结论与展望ISO16053-2:2024的正式发布是国际木材涂层标准化领域的一项重要成果。该标准以科学严谨的技术内容、明确具体的操作要求和广泛的适用性，为全球木材涂层产品的人工加速老化性能评价提供了统一的技术准则。标准的实施不仅有助于提升木材涂层产品的质量水平和市场竞争力，更对推动全球木材涂料行业的技术进步、促进国际贸易便利化以及实现木材资源的高效可持续利用具有重要的现实意义和深远影响。展望未来，随着材料科学的快速发展以及新型环保涂层技术的不断涌现，木材涂层老化试验领域仍面临诸多新的技术挑战。轻质高强木基复合材料的广泛应用对涂层系统的适应性提出了更高要求；光催化自清洁涂层、水性生物基涂层等新型环保产品的性能评价方法也需进一步完善。此外，人工智能和大数据技术在材料老化行为预测和寿命评估中的应用将逐步深入，未来有望建立基于加速老化数据与自然暴露数据相关联的寿命预测模型。在此背景下，ISO16053-2:2024的后续修订和维护工作应当密切关注以下方向：一是适应新型涂层材料和新型木质基材的发展需求，适时扩展标准的适用范围；二是加强与其他老化试验方法之间的比对研究，建立更为完善的方法关联体系；三是探索引入数字化、智能化的检测评价技术，提升试验效率和评价精度；四是深化与各成员国标准化机构的合作，推动标准在全球范围内更广泛的采用和实施。参考文献[1]ISO16053-2:2024,Paintsandvarnishes—Coatingmaterialsandcoatingsystemsforexteriorwood—Part2:ExposureofwoodcoatingstoartificialweatheringusingfluorescentUVlampsandwater[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2024.[2]ISO4892-3:2016,Plastics—Methodsofexposuretolaboratorylightsources—Part3: