从内应力分析看内墙重涂刷新为什么要铲墙?

本文从内应力出发，来分析重涂刷新涂层体系更容易产生起皮开裂的原因，指出内墙重涂及新墙涂装时应该选用的正确涂装材料和涂层配套体系，消除将来重涂时铲墙现象的发生，降低消费者的经济负担，同时减少社会资源的浪费和环境污染。

内应力（InternalStress）简介及漆膜起皮开裂的发生条件

涂料在成膜过程中因溶剂挥发或化学键交联由液体转变成固体，同时发生体积收缩；体积收缩会使涂料产生移动的，当涂料还是液体时，移动不会产生应力；若没有附着，涂膜就可以自由移动，也不会产生应力；但是涂膜都是附着在某一底材上的，当涂料形成固体涂膜以后，移动会受到附着的限制而产生拉伸应力，这种因固化收缩引起的应力我们称之为固化应力，如图3所示。不同涂料因体积固含不同或交联固化方式、交联密度不同，收缩率也不同，收缩率越大固化应力越大。如图4中右边的漆膜收缩率更大，卷曲越严重，产生的固化应力也越大。

由于漆膜与基材的热膨胀系数不同，温度变化时漆膜和基材的体积变化不同会引起拉伸应力的变化，此应力可称为热应力。因为漆膜和基材的吸水率的不同，当湿度发生变化时，漆膜和基材的体积变化也会引起拉伸应力的变化，我们称其为湿应力。漆膜受到的总内应力（IStotal）为固化应力（ISS）、热应力（IST）和湿应力（ISRH）之和，其公式为：IStotal=ISS+IST+ISRH，即总内应力=固化应力+热应力+湿应力。

漆膜固化时体积会减小收缩，因此固化应力总是增加；热应力和湿应力则可能为增加或减小，即漆膜因温度和湿度的变化体积可能收缩也可能膨胀，故内应力可以增加也可以减小。如由江南地区由炎热湿闷的夏季转变到干燥寒冷的秋冬季，漆膜会发生收缩，内应力增加；由干燥寒冷的冬季转变到温暖潮湿的春季则漆膜会发生膨胀，内应力降低。

如前所述，内应力是通过附着过程而产生的，同时内应力和附着力又是作用力与反作力的关系，当内应力大于附着力或者基材的拉伸强度时，漆膜就会从界面或基材内部发生起皮脱落。拉伸强度（Tensile Strength）是指材料断裂前所能忍受的最大应力，因此当漆膜的内应力大于漆膜的拉伸强度时漆膜就会产生开裂。总之内应力越大，起皮和开裂的风险越大，实际上起皮脱落和开裂往往同时发生，俗称起皮开裂。

由以上分析可知，避免涂料起皮开裂的发生需要减少漆膜的内应力，同时提高漆膜对底材的附着力和基材的强度。在我国内墙装修通常要在墙面上先批刮内墙腻子再涂刷内墙乳胶漆，因此对于内墙涂料来说避免起皮开裂则是要降低内墙涂料的内应力、提高内墙腻子的强度（特别是浸水后的强度）以及提高内墙涂料对腻子的附着力。

影响内墙涂料起皮开裂的因素

从内墙涂料的内应力、内墙腻子的强度和内墙涂料对腻子的附着力三个方面来综合考虑，影响内墙产起皮开裂的因素主要有以下方面：（1）内墙涂料的配方：涂料的颜料体积浓度（PVC）、乳液的性质、成膜助剂、颜填料的细度和形状、弹性模量（主要是乳液的Tg）及体积固含量等；（2）底材主要有腻子的强度（特别是浸水后的强度）、孔隙率、表面张力和粗糙度等；（3）施工及环境因素主要有表面处理、涂层配套、涂膜厚度、温湿度等方面。并且许多因素会交叉相互影响，使内应力的变化更加复杂多变，难以判断。

内墙涂料的配方

从内墙配方来说，对内应力影响最大的因素之一是涂料的颜料体积浓度（PVC），从图5可以看出，当涂料的PVC小于临界颜料体积浓度（CPVC）时，内应力随PVC增大而增大，内应力在CPVC（约60%左右）处达到最大值，当涂料的PVC大于CPVC时，内应力随PVC增大反而减小。正是基于该原因，在进行内墙涂料的配方设计时切记配方的PVC一定要远离CPVC，最好在±5%以上，因为原材料固含量、细度等因素小的上、下波动都可能使涂料的PVC更接近CPVC，从而导致涂料的内应力以及其它许多理化性能的急剧变化，引起严重的起皮开裂。说明这一特性的最好例子是：内墙装饰时若用壁布表面再配套涂刷内墙涂料，如果内墙涂料的PVC接近CPVC，最终包括壁布一起的整个涂层可能会因内应力太大从墙体整体翘起脱落。

由以上PVC与内应力关系可知，高档（低PVC）和低档（高PVC）内墙乳胶漆的内应力会相对较小，不容易产生起皮开裂，中档内墙涂料的PVC更接近CPVC，内应力更大，更容易引起起皮开裂。因此，我们在进行配方设计以及施工时要更加注意中档内墙乳胶漆的开裂问题。

正是因为内应力与CPVC密切相关，因此分析乳胶漆配方中CPVC的影响因素对于分析内墙涂料起皮开裂意义重大。乳胶漆不同与油性涂料，其CPVC受到很多因素的影响，因此乳胶漆的CPVC又常称为LCPVC，LCPVC不仅与乳液的粒子变形能力、粒径、形态结构等等有关，还与成膜助剂的用量、种类，颜填料的细度、形状、表面性质以及环境的温、湿度等多种因素有关。乳液粒径越小，变形能力越强（通常玻璃化温度Tg较低），成膜助剂的成膜效率越高、用量适当，LCPVC则越高，对于高品质涂料来说可以在相对较高的PVC时仍可远离LCPVC，内应力更小，不容易发生起皮开裂。颜、填料的细度、形状、表面性质等均可对CPVC产生影响。颜、填料粒径越细，CPVC越低，同时会使漆膜强度降低、干燥速度加快，越容易产生起皮开裂；颗粒状颜、填料（如图6）例如钛白、硫酸钡、硅酸铝、高岭土、重钙、轻钙等的CPVC较小，抗收缩性差，内应力大，容易产生开裂，而片状（云母粉、铝粉等）和针状（如图7，硅灰石、滑石粉、纤维等）填料（图8）的CPVC则较高，抗收缩性好，内应力小，具有更好的抗裂性能。图9是填料的细度（吸油量）和结构对乳胶漆CPVC的影响，同是颗粒状结构填料，从硅酸铝（粒径0.035微米，吸油量120），超细碳酸钙（粒径0.3微米、吸油量26），碳酸钙（粒径3微米、吸油量18）到白云石粉（粒径7微米、吸油量11），粒径增大，CPVC由40%增大到50%，60%和65%；而粒径为5微米，吸油量高达32的针状填料滑石粉的CPVC则可高达70%以上。

同时不同表面性质也对CPVC产生很大影响。据文献报导，表面处理不同的钛白粉，CPVC可相差7个单位；而乳胶漆里常用来提高钛白遮盖效率、部分替代钛白粉的遮盖聚合物（OpacityPolymer），由于在组成同乳液类似，更容易被乳液包裹，可使CPVC增加5个单位，因此这些能够提高CPVC的物质也可用来减少涂膜的内应力，提高抗裂性能。

弹性模量是指产生单位形变所需的应力，是材料抵抗外力形变的能力，是材料刚硬度的一种表征。材料在弹性变形阶段，其应力（stress）和应变（strain）成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量E，因此弹性模量是衡量内应力大小的重要参数，即涂膜的弹性模量越大，则较小的形变就会产生较大的内应力。从宏观角度说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度说，则是原子、离子或分子之间键合强度（极性、氢键、分子量、交联）的反映。影响弹性模量的因素很多，对于乳胶漆来说除前述的涂料的PVC外（即在CPVC处涂料弹性模量最大）外，还有乳液的玻璃化温度（Tg）、成膜助剂或增塑剂、亲水性润湿剂分散剂、环境的温湿度等。玻璃化温度越高，弹性模量越大，涂膜的内应力也越大，越容易开裂；成膜助剂或增塑剂挥发或析出以及亲水性润湿分散剂被水洗出，弹性模量均会增大，内应力升高，也可能引起起皮开裂。温度对涂料的弹性模量的影响非常大，见图10，随温度降低在玻璃化温度处弹性模量会极著增大，因此在夏季完好的涂膜在秋冬季可能会起皮开裂。湿度的影响主要是由于空气中的水可以作涂膜的增塑剂，使涂料的弹性模量降低。

涂料的体积固含量越高，固化过程中收缩越小，内应力越小。因此向涂料中加大量的水稀释后施工不是一个好习惯，不但降低了遮盖力，也降低了体积固含量。同普通平涂内墙涂料相比，体积固含量对许多用于立体花纹造形的厚浆型艺术涂料更加重要，体积固含量低很容易造成较严重的开裂问题。

内墙腻子

内墙涂料通常是涂刷在内墙腻子表面的，因此内墙涂料的底材就是内墙腻子。内墙腻子的强度（特别是浸水后的强度）、孔隙率、表面张力、粗糙度等性质对内墙涂料是否起皮开裂产生严重影响。

根据耐水性不同我国在《建筑室内用腻子》JG/T3049-1988标准中将内墙腻子为一般型内墙腻子（Y）和耐水型内墙腻子（N），Y型内墙腻子主要用水溶性聚乙烯醇或无机石膏作粘接剂，耐水性差，但价格便宜；N型用高分子聚合物乳液或乳胶粉和灰钙粉或水泥等无机材料作粘接剂，耐水性较好，但价格较高。后来在JG/T298-2010标准中又增加了一种柔韧型（R）。由于R型市场上较少，且在本质上同N型，有较好的耐水性，故不另作讨论。

Y型和N型内墙腻子的主要区别是耐水性和粘结强度。JG/T298-2010标准中对Y型的耐水性和浸水后的粘结强度不作要求，只要求标准状态下的粘结强度大于0.30MPa，也就是说是非耐水的，图11是我们在市场上收集的五种Y型内墙腻子（粉状或膏状）浸水十分钟后取出的结果。对N型除要求标准状态下的粘结强度大于0.50MPa外，还要求耐水性（48小时无起泡、开裂及明显掉粉）和浸水后的粘结强度大于0.30MPa。

从图11中一般内墙腻子浸水后的结果，可以想象在批刮Y型内墙腻子的内墙表面涂刷乳胶漆时会产生怎样的后果：乳胶漆的水被腻子大量吸收，Y型腻子里水溶性聚乙烯醇类粘合剂以及纤维素吸水溶胀，强度极著降低，表面乳胶漆在干燥过程中体积收缩产生内应力，此时内应力很可能会大于腻子的强度，腻子被涂料的应力拉起，发生起皮开裂。若内墙涂料涂刷在N型腻子上，虽然水也会腻子里的孔隙部分吸收，但由N型腻子里的粘接剂是乳液、胶粉等耐水性更好的高分子聚合物以及灰钙或水泥等无机耐水材料，吸水更少，更重要的是腻子的强度降低较少，涂料干燥过程中产生的内应力一般不足以超过腻子的强度，故不会起皮开裂。由于内墙腻子的孔隙率高、表面张力大、表面也较粗糙，这为内墙漆提供了很好的附着，故内墙漆一般不会因附着力过小而起皮开裂，绝大多数是由于内应力大于腻子的粘接强度而引起的起皮开裂。

施工及环境因素

施工及环境因素对内墙涂料起皮开裂的影响主要有表面处理、涂层配套、涂膜厚度、干燥速度、温湿度变化等方面。如前所述，由于内墙腻子的孔隙率高、表面张力大、表面也较粗糙，内墙涂料的附着一般没有问题。但在重涂刷新时如果旧漆膜被粉尘或油污污染则会对涂料附着产生影响，这时适当的表面处理是必要的。一般除去粉尘和清洗油污，稍加打磨即可涂刷内墙涂料。

容易引起起皮开裂的涂层配套体系通常有：A、软底漆+硬面漆，B、热塑性底漆+热固性面漆，C、水性底漆+油性面漆；因为这些配套很容易造成面漆的内应力大于底材（或者底漆）引起起皮开裂，好比高楼建在泥砂上，肯定不会牢靠的。对于内墙涂料来说，采用这几种配套的可能性并不太大，但是在Y型腻子表面涂刷乳胶漆就非常类似如这种套配，即腻子吸水后溶胀变软，表层乳胶漆干燥后成为硬涂层。因此即使是内墙也要使用N型耐水腻子。

我国内墙装修使用底漆的比例非常低，大多数是在腻子表面直接刷涂内墙面漆，这种配套也可能导致更多起皮开裂的发生。因为内墙底漆在加固腻子的同时还可降低并均匀化腻子层的吸水性、封闭毛细孔，在封底（sealed）的墙面上再涂刷墙面漆时，可使面漆的干燥速度更慢，同时面漆里的乳液也不会渗入到底层，涂膜的PVC等于涂料的PVC，不会因为涂膜的PVC漂移而到更靠近CPVC，而引起内应力增高，增加开裂的风险。在未封底（unsealed）的墙面上涂刷墙面漆则会因为腻子大量吸水，干燥速度加快，内应力增加，同时因为乳液渗入，漆膜的PVC会大于涂料的PVC，涂膜的PVC可能远离或接近CPVC，使内应力变化更复杂而不可控制，增加起皮开裂的风险。因此，内墙墙面正确合理的配套涂层体系是：N型耐水腻子加一道底漆和二道面漆的涂层体系。

涂厚厚度对内应力的影响见图12，由A可以看出漆膜越厚内应力越大，漆膜弯曲得越严重，由B可以看出漆膜越厚开裂越严重。内墙涂料最容易发生涂膜过厚的情况有：内墙边角处涂料堆积造成过厚开裂和无气喷涂时油漆工为了抢工期在前一道漆没有实干时就喷涂下一道涂料，也就是湿碰湿喷涂，相当于一道涂膜过厚，也很容易引起起皮开裂。

干燥速度也会对起皮开裂产生引影响，通常干燥速度越快，越容易产生起皮开裂。当漆膜固化体积收缩产生内应力时，漆膜内的聚合物分子会通过链段运动由不平衡构象转变为平衡构象即蠕变（见图13）来失放部分应力，因此在漆膜固化成膜的后期，漆膜的内应力可能增加、降低或保持不变，这决定于应力发展和应力松弛的速度。即使聚合物的形变固定不变时应力仍会随时间的延长而下降，这个过程叫做应力松弛。图14为不同乳胶漆在形变固定不变后内应力与时间的变化关系。

漆膜通过蠕变可减小内应力，但这种蠕变需要时间，图14就说明了应力松弛需要时间。因此干燥速度越快，漆膜没有足够的时间来失放应力，越容易产生开裂。正是由于这个原因，用溶剂释放性好，干燥速度快的硝基漆最适合做裂纹漆。对内墙乳胶漆来说，非耐水的Y型内墙腻子、不使用底漆、高温低湿环境下涂刷内墙涂料都会加快涂料的干燥速度，增加起皮开裂的可能性。温、湿度不仅在涂料干燥过程中通过干燥速度来影响内应力，在完全固化成膜后的使用过程中还会继续影响涂膜的内应力，对起皮开裂产生影响。

由图15可见，温湿度变化不但会使涂膜的弹性模量发生变化而影响内应力，也会引起漆膜和基材的体积变化率不同而产生内应力，两者共同作用使总内应力发生变化，可能引起起皮开裂。此外，若温、湿度极著变化，也会使漆膜没有足够时间通过应力松驰来失放内应力，做成起皮开裂。这是由夏季向秋、冬季发生季节转换时容易发生起皮开裂的重要原因。

重涂刷新不铲墙为什么极容易发生起皮开裂？

在我国内墙重涂刷新时不铲墙为什么比新墙面更容易发生起皮开裂呢？这是由于过去二十多年我国内墙装修材料（主要是腻子和墙面涂料）的性质、不正确的配套涂层体系及不规范的施工等多方面的原因共同造成的恶果。

我国内墙涂料大量使用Y型非耐水的普通腻子，同时又不习惯配套使用内墙底漆，再加上绝大多数（约占80-90%）的内墙使用的是高颜料体积浓度、低品质的内墙涂料（即使是能够满足GB/T9756-2009标准的优等品也很可能属于此类涂料），这样包括内墙腻子的整个漆膜都是开放多孔的涂层，在空气湿度发生变化或洗刷墙面污渍时会反复吸收或者失放空气中的水分，造成腻子强度的降低甚至粉化。特别是华东和华南等高湿地区的梅雨季节，整个墙体就像浸泡在水中，破坏作用更大。

这种墙面在没有重涂时，本身就很可能因涂料的内应力大于腻子强度而产生起皮开裂现象。在重涂刷新时，大量的水分可以从旧涂层的孔隙中直接进入不耐水的腻子层，造成腻子溶胀，强度进一步降低，同时由于重涂后表面涂膜的厚度相当于旧涂膜的两倍，内应力同漆膜厚度是成正比的，内应力也会倍增，内应力倍增和腻子强度降低共同使涂膜的内应力大于腻子强度的几率大大增加，因此不铲除旧涂层的墙面直面直接刷新涂料非常容易出现如图二那样的大面积起皮开裂现象。

如果重涂刷新使用的内墙涂料的内应力偏大、为了降低气味使用低VOC的内墙涂料（一般会不用或少用成膜助剂故抗裂性会稍差）、或为了缩短施工时间减少对业主的烦扰而缩短两道喷涂的时间间隔等都有可能导致更多的起皮开裂问题的发生。

如何做才能让内墙重涂刷新时不再需要铲墙？

由以上分析可知，要确保内墙重涂时不再需要铲除旧墙面的话，应该做好以下几点：

（1）无论是新墙还是旧墙均应彻底铲除已脱落、疏松、掉粉、起皮的部分，并用水充分打湿墙面并仔细观察，若有鼓胀、起翘等现象，则必须完全铲除至露出坚固的底材。

（2）刷涂内墙界面剂加固基材，同时提高涂层对墙体的附着力。目前内墙界面剂还没有国家或行业标准，有些企业直接按建筑内外墙底漆JG/T210-2007标准执行。界面剂同内墙底漆虽然相似，但还是有些区别。界面剂通常要求高渗透性、耐碱性和较好的耐水性，不需要很好的封闭性，因此一般不需要太高固含量和粘度。高渗透性有利于加固基材和提高附着力，要求耐碱性是因为墙体和腻子都可能含高碱性的水泥或者灰钙，而较好的耐水性则同要求内墙使用耐水内墙腻子的道理一样。高固含和高粘度会降低界面剂的渗透能力，同时可能会在表面形成一层较厚的光亮涂层，不但使后道腻子施工困难，还可能诱发开裂。

基于内墙界面剂对性能的要求，内墙界面剂可以选择耐水性好的丙烯酸乳液作为基料，固体含量可较一般渗透型底漆稍低。需特别说明的是市场上仍有许多人习惯用聚乙醇建筑胶水来用作内墙界面剂使用，这是不正确的选择，因为在聚乙醇涂膜表面批刮腻子时，腻子的水分也会被下层的聚乙烯醇吸收，下层变软，形成底软而面硬的不稳定涂层结构而引发起皮开裂。特别是用聚乙烯醇胶水作界面剂且涂刷较厚，再配套乳液基耐水腻子特别容易引发腻子层的开裂。

（3）批刮内墙耐水腻子，耐水腻子可以长期保持强度基本不变，即使是重涂刷新时在其表面涂刷内墙涂料也如此。如前所述，现在重涂大多数内墙需要铲墙是因为内墙普遍使用的是非耐水的Y型腻子，因此早在2000年北京市建委在《北京市家庭装饰工程质量验收标准》中就要求家居室内涂饰工程腻子应使用N型耐水腻子，并且又在2007年再度发文强调。自2016年10月1日起，新建居住建筑工程的楼梯间、走廊等需要刮腻子的地上公共部位墙面，以及新建公共建筑工程的楼梯间、电梯间需要刮腻子的墙面，设计单位要在施工图纸中明确使用耐水腻子；对于新建公共建筑、居住建筑工程的地下车库、地下室等需刮腻子、易受潮的公共部位墙面，设计单位要在施工图纸中明确使用耐水腻子或外墙腻子。相对干燥的地区都要求使用耐水腻子，华东、华南等多雨潮湿的地区则更需要使用耐水腻子。

（4）配套使用内墙底漆，封闭腻子层，可阻止涂刷内墙面漆或将来洗刷墙面污渍时水渗入造成腻子强度的降低，同时可保证内墙面漆的PVC不发生波动，引起内应力的变化而产生起皮开裂。

（5）使用内应力较小的高质量内墙面漆，其PVC应该远离CPVC（约60%）一定安全距离，即不大于55%较好，这样还可以同时保持较好的去污能力和耐洗刷性能，且色漆不容易产生发花。这种高品质的内墙涂料乳胶漆已足够让涂料具有很好的耐洗刷性，因此没有必要仍只使用高玻璃化温度的苯丙乳液，可以有更多选择，诸如EVA、醋丙、叔醋、纯苯等较低Tg的乳液，既可以适当减小内应力又可以降低涂料的VOC。由于这种高质量的墙面漆表面均匀致密，可保证将来再次重涂时不会大量吸收重涂墙面漆里的水分和基料，也就不会引起旧涂层强度的降低和重涂刷新涂层PVC的波动和性能降低，从源头上彻底消灭起皮开裂的发生。

那么满足合成树脂乳液内墙涂料GB/T9756-2009标准中最高等级要求的优等品内墙乳胶漆是否合适作为这种重涂刷新使用的高质量乳胶漆呢？关键是要看内墙优等品的配方是如何设计。一般来说，只有具有较好抗污能力的优等品内墙乳胶漆可以满足此要求，因为为了有较好的抗污性能其PVC会设计得较低，乳液含量较高，漆膜致密，内应力较低，抗裂性较好。但是在国内建筑市场，特别是工程市场许多涂料企业为了满足甲方工程设计中要求使用国标优等品又要以最低价中标的需求，不得不开发了一种较高PVC、较低成本的国标优等品内墙涂料。这种优等品内墙涂料一般采用了高Tg、高耐洗刷性的硬乳液，乳液用量只需要12-15%，耐洗刷性能就可以很容易达到优等品5000次的要求，甚至10000次也不在话下。但这种涂料的PVC一般会落在70±5%，很接近内应力最大的 CPVC；同时为追求以最低成本实践最高遮盖力而大量使用超细填料，造成漆膜的弹性模量升高和强度降低；这些因素共同作用的结果是这一类涂料的内应力特别大，极容易产生起皮开裂。实际上，国内市场相当多的开裂投诉就是这种国标优等品引起的。

说到这我讲一个案例：某国际知名品牌建筑涂料生产商的一款内墙墙面漆，因为较高性价比在国内很畅销，其乳液含量约15%，钛白约10%，耐洗刷性可达到5000-10000次，但对比率只能达到国标一等品0.93的要求。为了追求更高的市场份额，在推出第二代产品时突出更高的遮盖力，让对比率达到优等品0.95的要求，但同时保持成本基本不变而不得不使用了更多的超细填料，该产品上市后不久就因大量开裂投诉而不得不撤回。

（6）为了防止墙面起皮开裂，许多家装公司和涂料企业会推荐在腻子中加贴网格布增强。如图1中右边的铲墙刷新工艺就有“挂网抗裂”这道工序，但实际上“挂网抗裂”的作用十分有限，只是当存在基材结构缺陷如接缝等时，对腻子层本身的开裂有一定作用，但对腻子表面的涂料层开裂并没有任何作用，若使用普通非耐水腻子，再配套高内应力的墙面漆或重涂时不铲墙的话，仍然会产生起皮开裂。图16为南京某政府机关的办公楼，虽然在腻子中都加贴了网格布，但由于使用了一般Y型腻子和一般工程内墙乳胶漆，重涂时没有铲墙，结果各楼层均出现了大面积的乳胶漆起皮开裂现象。

结语

我国未来内墙重涂刷新市场机会巨大，受到国内建筑涂料生产商和行业主管部门的共同关注。由于过去二十多年内墙涂装大量使用非耐水的Y型腻子和高颜料体积浓度的墙面涂料、绝大多数内墙不使用底漆及不规范的施工造成我国大多数地区在内墙重涂刷新时需要铲除旧墙面的涂料和腻子层，给消费者增加了很大的经济负担和装修烦扰，同时浪费了大量社会资源并产生重大环境污染。通过内应力的系统分析可知只要使用内墙耐水腻子，配套使用内墙底漆，刷涂高质量低内应力的墙面涂料就可以保证涂层在将来重涂刷新时不再需要铲墙，也不会发生起皮开裂现象，彻度消除这种现如今普遍存在的内墙装修隐患。