前言

    尽管霉菌在建筑物内墙生长所产生的影响已经被了解许多年了，但只是在最近公
众的广泛关注下这种特殊的防霉涂料才得以广泛的使用。因此，这类产品现在占据着
涂料工业虽然小但非常重要的一部分。

    在最近十年，随着对藻类作为外墙涂料的表面损伤和破损的主要因素之一的认识
的增加，并且对于处理此类事情的花费如再次涂刷费用的增加，人们开始关注于开发
研制新型的防藻涂料。

    本文主要讲述的是真菌和藻类在内外墙涂料表面生长的原因和不良影响，以及生
长到何种程度时能被成功治理和预防。另外，简要介绍了此类防霉助剂的最新研究开
发和实验情况。

表面涂层的功能

    油漆和表面涂层的两大主要功能是保护和装饰，并辅以一些次要功能如表面稳
定。它们可以保护基层材料如木头或胶合板免于被玷污和真菌腐蚀，并且也能为金属
表面提供防腐的功能。同时，它们的防护性能与其装饰性能紧密的联系在一起，当采
用了良好装饰性能的涂料时水泥、金属结构和木器、塑料表面的表观性能将会大大提
高。

    真菌和藻类的生长将既损害了涂料的装饰性能又损害了其防护性能。初期，涂料
表面变为灰色，这可能最终导致内墙涂料的“黑霉”特征和外墙涂料的黑色、绿色甚
至是桔色到红色的外貌损伤。随着涂料表面的损伤，微生物可能会突破漆膜最终导致
水分的渗入失去附着力。基质材料很容易受到其他微生物的侵蚀。木材是最主要受到
影响的材料，但其他材料所受影响的结果却更广。例如，真菌在用于桥梁支架的钢铁
的氯化橡胶涂料中的滋生会导致金属表面的裸露，严重的锈蚀和威胁整体桥梁结构。

真菌在表面涂层中的生长

    微生物导致的内墙涂料外观损伤几乎只有在霉菌和酵母与藻类一同生长且有长时
间的光照和非常高的湿度的条件下发生，笔者曾经看到在尼亚加拉瀑布下的一个隧道
中电灯周围的涂料上有藻类生长，但这是例外。

    事实上，任何空气传播的真菌与表面涂层之间可以被隔离。但广泛的真菌种类已
表明同样可以成为涂料变质的因素。

    早在1948年 Goll和Coffy就报道过出芽短柄霉的广泛生长，Rothwell （1958）
介绍了芽枝霉在一定条件下生长的优势。Heaton et al.（1989）发现在熔炼窑的墙
壁涂料中最主要长的是青霉菌。

Gillatt（1989）从食品储藏室的一面已被破损外观的墙中分离出15种霉菌和酵母，
见表1。

表1 在已破损墙面中分离出的霉菌与酵母

Aspergillus niger Penicillium notatum
Aspergillus oryzae Penicillium purpurogenum
Aureobasidium pullulans Phoma violacea
Cladosporium sp. 1 Rhodotorula sp.
Cladosporium sp. 2 Saccharomyces sp.
Paecilomyces variotii Sporobolomyces sp.
Penicillium sp 1 Ulocladium sp.
Penicillium sp 2

    真菌的生长可以以两种方式中的一种或是以两种结合的方式发生。首先，真菌的
生长可能从外部被引发。Smith（1978）在他的研究中讲到出芽短柄霉、交链孢霉、
芽枝霉、和青霉菌能真正的穿透漆膜。细菌经常是被隔离在涂料表面之外，Winters
et al.（1975）指出假单胞菌是一系列能够玷污丙烯酸涂料的微生物中最先侵入的一
类细菌。因此在某种环境条件下共生的现象会发生。

    溶剂型涂料比较特殊，最初的真菌感染经常依赖于营养源与涂料表面的接触。这
些情况有可能是喷雾、冷凝或灰尘，并且是在有高湿度的地方如浴室、厨房、卫生
间，或者建筑中通风防潮比较差的地方，会诱使真菌孢子的萌芽和生长。

    其次，真菌的生长可能来自于漆膜下面，这是在涂刷前没有做好准备工作，致使
在基材中仍保留有真菌繁殖体的结果（Holbrow,1984）,或者在是木材的情况下是由
于微小颗粒的进入和在接合处的裂缝引起的。

    由于这两种途径所引起的真菌生长可以靠实施有效的防霉预处理，在木材被涂刷
之前填充裂缝，以达到防止真菌生长的作用。

表面涂层的破损

    表面涂层可能以多种方式破损。首先是机械式破损，包括断裂、失去粘性、起
泡、剥落（Holbrow,1984）。其次的破损方式是由于微生物的代谢所产生的酸性腐
蚀，这通常是复杂的有机酸。第三种是由有机物发酵作用引起的。水性涂料中包含含
有机成分的表面活性剂、消泡剂、增稠剂，易于受到真菌的攻击（Ferguson,
1969）。

漆膜中的组成成分对真菌生长的影响

    在水性涂料的配方中大部分颜料是惰性的，尽管氧化锌在高浓度时有杀真菌的作
用。遮盖颜料如钛白粉也是惰性的，但填料如碳酸钙可能会为体系提供碱性，因此抑
制了真菌初期的生长。

    在油性涂料中一些油，如未改性的豆油、脱水蓖麻油和亚麻油都可能会助真菌生
长，但含有干燥剂的如环烷酸锌、异辛酸锌可以提供一些保护。

    不论是何种机理，一旦真菌已经开始生长，漆膜外观损伤和破损将不可避免。最
开始是表现为表面变为污垢样的灰色，而且这通常被错误的认为不是微生物的污染。
最终，当真菌生长蔓延会合后，漆膜将被刺透（Holbrow,1984）曝露出底层材质，而
受到进一步的攻击。木材会明显的被污染并腐朽，金属表面会被腐蚀。

藻类在外墙涂料表面的生长

    真菌可以同时在内墙和外墙涂料生长，而地生藻类只能在外墙涂料表面发现
（Wee, 1988）。尽管索尔公司早在25年前（1975）就已经认识到藻类生长的影响，
并开始为涂料提供杀藻的助剂，但直到最近（1983）人们才意识到在热带气候条件
下，藻类所产生的破坏建筑物外观的作用才是主要问题。Grant（1982）相信在温带
气候条件下，藻类问题只是一些地域的问题并且是在一些小范围内。然而，Wee
（1990）指出这些困难主要是由于人们不能正确区分真菌和藻类，包括在一段时间里
人们误将藻类生长认为是真菌的生长。Whiteley(1966) 和Wee，Lee相信大部分的涂
料制造商也不能正确区分它们。

    藻类的在涂料表面的生长需要符合许多标准。首先，它们需要光源来完成光合作
用的过程。太弱的光不会引起藻类生长，同时太强的光也会抑制一些藻类的生长。藻
类在潮湿的条件下可以繁茂，Richardson（1973）认为任何表面不论多长时间只要是
潮湿的都会支持藻类生长。Wee和Lee（1980）指出藻类生长是从过分潮湿的点开始
的，蔓延是由于水的流动。因此，在有树挂的地方可以创造一个湿润的环境，或者从
水管或水槽中能渗漏出水的表面，藻类的生长会加速。

    藻类生长还要求一些痕量因素。如树挂的分泌物，动物和鸟类的排泄物，特别是
在农场有高浓度的无机肥料正在使用。另外，涂料或基材会提供一些化合物。

    一旦光照、湿度和这些痕量因素符合生长要求，藻类的生长将会在很宽的温度范
围内发生。

其他影响藻类在漆膜中滋生的因素

     水泥或二氧化硅的表面涂层的pH值最初因碱性太强以至于抑制了藻类生长
（Grant, 1982）。然而，在一个相对短的时期里，由于天气原因表面PH值会下降至
中性，因此藻类生长会发生。

    由于在粗糙表面比光滑表面更容易保留由风吹来的微生物孢子、尘土和水分，所
以此类表面更容易被侵蚀（Whiteley, 1973）。因此由于水性涂料在近几年使用的越
来越普遍，它将比油性涂料的光滑表面更易被侵蚀。一旦由于天气原因将水泥性涂料
的PH降低，由于其含有丰富的矿物质，似乎更易遭到藻类的侵蚀。

藻类生长导致的表面缺陷

     很多不同种类的藻类会对外墙涂料产生损伤。Chua et al.（1972）从新加坡的
水泥，砖瓦和涂料表层中分离出18种藻，同时，Wee和Lee（1980）记录了14种藻（见
表2），其中8种蓝绿色，5种绿色和1种硅藻属（舟形藻）。桔色藻在三分之二的试样
中产生，而Anacystis Montana 和 A. thermale这两种蓝绿藻在半数以上的试样中出
现。尽管象桔色藻一类的藻通常是在赤道区域经常会被发现，它们也会在温带的一些
山区如爱尔兰、英吉利湖区和康化被发现。Schlichting(1975)常常可以从爱尔兰的
漆膜中找到绿藻、绿球藻、联球藻、蓝球藻、粘球藻、念珠藻等。一些藻类被发现时
或是独立的或是和其他种类的一起被发现，同时，其他的藻如Trebouxia 就被认为同
苔鲜一样。

表2 各种藻类在103种墙面中出现的频率（%）

Trentepohlia odorata 66
Anacystis montana 57
Anacystis thermale 54
Chlorococcum sp. 53
Scytonema hofmanii 34
Calothrix parietina 19
Schizothrix calcicola 12
Schizothrix friesii 9
Oscillatoria lutea 6
Schizothrix rubella 6
Chlorella sp. 6
Hormidium sp. 6
Cylindroscapsa sp. 1
Navicula sp. 1

藻类生长的结果

    藻类在漆膜表面生长的速度各异。通常藻类在建筑物建成或重新粉刷的12月内就
会出现，Rusch et al.（1977）表明在一定合适条件下藻类会比真菌生长的更快。藻
类的生长的结果与真菌不同，因为它主要的作用是使漆膜表面外观破损，而非瓦解漆
膜。藻类通常被认为不会渗透涂层表面，同化或新陈代谢涂料的组分。然而，
Degelius(1962)、Greathouse和Wessel(1954)和Whiteley(1966)认识到一些藻类可以
制造有机酸对涂料起腐蚀作用。

    通常，之所以要对付藻类的出现是因为它们导致装饰效果的下降。当和真菌一起
发生时，表面最初显现为被污损，可能最终变为典型的绿色，橙色，黑桔色或黑色也
可能出现。

    尽管藻类通常对涂层不会产生严重的损伤，但一旦生长就必须再次涂刷。另外，
墙面上大片的藻的生长会吸引水分并且阻碍之后的干燥过程，结果会恶化水分对底层
的破坏（Bravery, 1981）.并且会产生进一步的问题如苔鲜、地衣、蕨类植物和显花
植物的生长（Segal, 1969）。

真菌和藻类生长的预防

为了延长表面涂料和其涂刷的基材的寿命，为了保持表面的装饰效果，防止真菌和藻
类的生长是非常重要的。

    英国建筑研究协会在其错误行为表No.16（1983）列出了针对防范和处理建筑物
霉菌生长的策略。他们认为正确处理这些因素的办法是采取预防措施，通过改良建筑
物本身的设计，提供更好的通风抽风和加热条件减少建筑的凝结水。之后，他们提出
了一个分三步的解决办法来驱除和预防将会再发生的微生物生长的情况。首先，他们
建议用水冲洗表面用以去除可见的微生物生长，接着建议再用高效的杀菌剂溶液再次
冲洗，第三步用带有防霉剂的涂料再次涂刷。

    采用同样的方法也可对付外墙藻类生长的情况。首先，尽可能消除那些可能导致
表面潮湿的因素，如修补渗漏的水槽，疏通管道和不允许大树枝倒垂在建筑上。

    建筑师应该意识到可能会引发的问题，避免设计中会允许水直接流到建筑物表
面。一些简单的措施如提供足够的衣物烘干设备会减少居民直接将湿的衣服凉在阳台
上，这样会人为的使建筑物表面潮湿。

    已经污损的表面应用杀菌剂彻底清洗，用线刷或用力清洗以保证表面的微生物彻
底被清除。只有在此之后，才应用含高效的杀藻剂的涂料进行再次涂刷。

表面涂层干膜防霉剂

干膜杀真菌剂和杀藻剂如果要提供可靠的杀微生物的效果，他们有许多基本上相近的
特征（见表3）。

表 3 涂料防霉剂的性质要求

涂料防霉剂的性质要求
对真菌和藻类有高活性的防治作用
低水溶性
紫外稳定性
PH 稳定性
低毒性、低生态毒性
与多种涂料的适应性
对干膜性能和再次涂刷无影响
对颜色和颜色保持无影响
对流变性能无影响
合理的性能价格比

     低水溶性对于外墙涂料来说是非常重要的。水溶性杀菌剂会很快的从内墙涂料
中析出，尤其是在快速挥发的区域。溶于水的能力和产品迁移至表面的能力对于杀菌
剂起到防止微生物来讲是必要的性能。过分的水溶性会导致预防措施的失败，因此在
杀菌剂的迁移性和水溶性中间找到正确的平衡点是非常重要的。

     紫外稳定性是基本的性能，特别是在外墙涂料里，如果能保持长时间的有效。
一些干膜防霉剂可能会在紫外线的作用下分解并失去效果。另有一些包括一些基于含
碘化合物的防霉剂当曝于适当的日光照射下可能会出现颜色变化，因此影响漆膜的颜
色。

     绝大多数涂料性质上呈碱性，大多数PH值低于9.5,其他一些包括水泥性和硅酸
盐为配方基础的涂料有更高的碱性，一些杀菌剂会水解甚至在他们发挥作用之前失去
他们的活性。

     对于杀菌剂的制造商和使用者来讲，来自那些要保证公众和环境尽可能少的曝
露于毒害的政府官员的影响越来越成为一个重要的限制。因此那些含苯，锡和汞化合
物的杀菌剂尽管还在许多国家被允许生产和使用，但已逐渐被毒性更小的产品所替
代。

     干膜防霉剂与涂料配方的适应性也是很重要的。一些供应商在很多年里一直持
这样一个观点，在他们看来只有水性涂料容易受到微生物的侵害，而水状的杀菌剂与
油性涂料配方相比更适用于水性体系。一个文献作者（Gillatt和Wood,1990）的观点
认为这是错误的。一些有效的杀菌剂是可以水解在水性体系配方中的，但它们只能在
油性涂料中适用。因此，那些既适应水性又适应油性，且在湿态和干膜时都稳定的产
品肯定会比那些只限定在一种条件下适用的产品更易被采纳。

    表面涂料的杀菌剂不应影响涂层后干燥的效果，或以后的再次涂刷。一些杀菌剂
例如基于抗氧化剂如四甲基秋兰姆二硫化物，已经被发现不仅阻碍溶剂型产品的干
膜，而且如果用于水性涂料，也会阻碍醇酸涂料的干膜过程。

    杀菌剂还不应对颜色有影响。一些产品的变色主要是由于紫外线诱使其分解，其
他一些可能是与金属发生了反应。例如，暴露的铁钉头可产生紫色变色，而其他的可
能导致漆膜变黄。

     如果以上标准都已满足，那使用者仍须考虑所采用的干膜防霉剂是否经济实
用。因为此种产品不便宜，但也不会与经常涂刷的费用一样昂贵。

    在1990年新加坡涂料制造协会（Chew, 1990）报道被定义为高科技涂料的开发需
要符合SS345（1990）的杀藻要求，并应保证使用五年以上。他计算出这种杀藻的涂
料将比一般涂料贵53—63%，但由于避免了经常的重新粉刷，总共每年每平方米将会
便宜19—23%。
在这种有杀菌杀藻作用的涂料被使用之前，它们仍然必须要仔细的进行评估。

由于真菌和藻类生长缓慢，人们已开发出加速实验测试的方法以预测涂料的持久
性。

对杀真菌和杀藻涂料的测试

    很少有国际上公认的测试方法。大部分杀真菌的测试方法，例如，美国联邦实验
方法标准No.141a（1965），爱尔兰标准IS129 Appendix H（1964）和法国AFNOR
Method NFX41-520（1968）都是依靠将要测试的涂料样品涂在过滤纸上然后置于营养
的琼胶介质中培养纯种的真菌品种。少数方法被尝试用于复制涂料在使用时所遭受的
条件。

ASTM D3276-86（1986）描述了一种潮湿房间的方法，在其中涂料涂刷在一块垂直悬
挂于一盆培养土上的石膏板，小风扇散播土壤中霉菌的孢子，持续的培养这块石膏
板。

最近一个国际协作研究组织，是由O.E.C.D.发起建立的国际生物破坏研究组织
（IBRG），采用了大型实验室和室外测试（Barry et al.， 1977；Bravery et
al.，1983；Bravery et al.，1984）最终他们的方法被采纳为英国标准BS3900
Part G6（1989）。这些以及一些其他的方法将被认为是欧洲潜在的标准。

BS3900 Part G6所设计的方法是在人造的天气条件下将测试产品应用于合适的基材
上，如果涂料是要用于外墙的，就培养一些酵母和霉菌孢子的悬浮物。还可能采用人
造土壤，在一个小盒子里进行培养，其温度高于环境温度4℃，因此可以产生很高的
湿度（见图1）。在最多13周的生长实验后，用肉眼和显微镜测试评估。

图1 BS3900 Part G6 干膜杀真菌剂潮湿条件测试装置图

    对杀藻的涂料评估的关注要少于对杀真菌的评估。由于对此类问题在赤道区域的
表现的更尖锐，为了为其标准协会和工业化研究（SISIR）做长远考虑，新加坡最先
采用了SS345 Appendix B作为标准测试方法。

    将测试试样防于皮氏培养皿内，在紫外线老化之后，进行藻类--桔色藻的培养，
每天在1000--1400勒克斯的光照下培养12小时，8周后，藻类的生长程度可用肉眼评
估。同样是IBRG采用了杀真菌的测试方法BS3900 Part G6已经发展为杀藻的测试方
法，此法正被欧洲标准组织所采纳。

    这种测试是基于Grant和Bravery的蛭石床技术（1981）。它是将测试涂料涂于合
适的基材上进行紫外线老化和侵蚀的方法。测试板被放置在一个透明塑料盒中的潮湿
的蛭石床上，盒子上盖着合适的盖子（见图2）两周内分三次喷洒从已感染表面分离
出的藻类混合培养液，制作一种溶液中添加额外的营养物--N：P：K（7：7：7）肥
料，板每周要用无菌的水冲洗润湿透。

图2 干膜杀藻类剂藻类培养测试装置图

    这个培养室要在20--25℃，1000勒克斯仿日光的荧光灯的照射下培养（30W，置
于测试板50cm之上）每天照16小时。培养持续13周到藻类的生长可以通过肉眼和显微
镜评估。

表面涂层防霉剂的实验测试

    采用BS3900 Part G6杀真菌测试法和IBRG杀藻类的结合方法ACTICIDE EP
PASTE，是评价潜在使用效果的。详细叙述见表4，表5。

表4 采用BS3900 Part G6杀真菌测试法ACTICIDE EP PASTE进行评价

涂料类型 水性内墙
条件 在使用前将涂料/杀菌剂在40℃条件下储存4周
基材 9cm×6cm×1cm石膏板
接种体 以下真菌孢子的混合物
Aspeergillus versicolor IMI 45554
Aureobasidium pullulans IMI 45533
Cladosporium cladosporoides IMI 178517
Penicillium purpurogenum IMI 178519
Phoma violacea IMI 49948ii
Rhodotorula rubra NCYC 1659,1660
Sporobolomyces roseus NCYC 717
Stachybotrys chartarum IMI 82021
Ulocladium atrum IMI 79906
测试样品 在13周后真菌生长速度*
平行样品1 平行样品2
BLANK 5 5
ACTICIDE EP PASTE 0.25% 3 3
ACTICIDE EP PASTE 0.50% 0 0
ACTICIDE EP PASTE 0.75% 0 0
ACTICIDE EP PASTE 1.00% 0 0
* 评价真菌生长的速率标准
0=无生长，1=生长接近1%，2=生长在1-10%，3=生长在10-30%，4=生长在30-70%，5=
生长>70%

表5 采用IBRG杀藻测试法ACTICIDE EP PASTE进行评价

涂料类型 水性外墙
条件 在使用前将涂料/杀菌剂在40℃条件下储存4周
基材 10cm×5cm×0.6cm硅酸钙板
天气条件 BS3900 Part F3 350小时
接种体 以下孢子的混合物
Gloeocpsa alpicola CCAP 1430/1
Nostoc commune CCAP 145/29
Pleurococcus sp. CCAP 464/1
Stichococcus bacillaris CCAP 379/1a
Trentepholia aurea CCAP 483/1
测试样品 在13周后藻类生长速度*
平行样品1 平行样品2
BLANK 4 5
ACTICIDE EP PASTE 0.25% 2 3
ACTICIDE EP PASTE 0.50% 0 1
ACTICIDE EP PASTE 0.75% 0 0
ACTICIDE EP PASTE 1.00% 0 0
* 评价藻类生长的速率标准
0=无生长，1=生长接近1%，2=生长在1-10%，3=生长在10-30%，4=生长在30-70%，5=
生长>70%

结论

    作为在一定环境条件下致使涂料表面外观损伤和破损的关键因素，微生物生长能
够通过采用合适的杀菌清洗预处理和采用合适的杀真菌和杀藻的涂料涂刷来得到有效
的控制。

    实验室测试，结合了大量的使用经验和ACTICIDE EP PASTE在赤道和温带区域5年
以上的的应用，表明杀菌助剂可以在涂料被使用前预先做出决定。当涂料很容易遭到
微生物侵蚀时进行涂料配方的实验是十分重要的。

    这种措施和在使用前彻底的测试将可以保证所采用涂料的稳定性，并将延长涂料
下基材的使用寿命。