在建筑涂料中,以最少的涂层数量获得光滑、均匀的油漆表面是一个持续的需求。在配制白色和粉彩色基时,最小化涂层传统上依赖于最大化内在隐藏,这是在实验室中通过均匀降色的对比度来测量的。在第1部分中,我们讨论了流变性的不足如何导致未完全隐藏功率转移到衬底。新开发的分析技术提供了更好地理解模式均匀性在开发应用隐藏中的作用,导致了公式1的发展。

应用隐藏≈固有隐藏+薄膜构建-图案均匀性(1)

在实践中,应用隐藏通常低于设计到油漆的内在隐藏。这种效果可以用公式2描述,并在对商业光泽涂料的检查中得到证明,其中应用的隐藏损失估计相当于损失高达一磅TiO的隐藏力2(见文章系列第1部分中的图11和图12)。

应用隐藏损耗≈固有对比度-应用对比度(2)

本系列的第2部分详细介绍了受粘度类型(ICI, Brookfield, Stormer)影响的薄膜厚度和图案均匀性。它还演示了如何使用第1部分中描述的隐藏和流变原理,以最大限度地应用隐藏的油漆。

优化薄膜厚度和图案均匀性

涂料的流变性能通过控制装载到涂涂器和转移到表面的涂料量来极大地影响涂膜的形成和最终的涂膜厚度。为了更好地理解粘度对薄膜厚度的影响,设计并进行了几个实验,以分离高、低和中剪切粘度的影响。在一项实验中,涂料用纤维素疏水改性碱膨胀乳液(HASE)和疏水改性聚氨酯(HEUR)流变改性剂增稠。增稠剂的使用水平是不同的,以平衡Stormer (KU)粘度水平。所有涂料都按照标准程序进行制备、加载和涂覆。如图1所示,较高的ICI粘度导致较低的扩散速率,表明ICI粘度对所应用薄膜的厚度有显著影响,而不考虑所使用的增稠剂化学成分。

在另一项纤维素、HASE和HEUR流变改性剂的实验中,KU和ICI粘度保持不变,以了解低剪切流变是否影响薄膜的形成。图2中所示的数据显示,在涂料的低剪切粘度和达到的扩散速率之间存在最小的相关性。在这两个薄膜构建实验中,涂料被应用在Leneta CU-1M图表上,并记录了“自然”扩散速率。高于正常的蔓延率是由于辊盖的大小和用于覆盖表面积的最小笔画数。

在一个类似的实验中,Stormer粘度在90 KU到大于120 KU的范围内进行了评估。与Brookfield粘度一样,Stormer粘度与成膜之间的相关性最小。然而,观察到较低的Stormer粘度与在不滴注的情况下加载施药器的更大困难有关。将较高Stormer粘度的涂料加载到滚筒上也被证明是困难的,因为涂料的凝胶状结构不会吸收到滚筒覆盖织物中。这些结果表明,有一个最佳的Stormer粘度范围适用于涂药器的加载和应用,值得进一步研究。

流变性对图案均匀性也有重要影响。延时图像分析的结果表明,涂料一旦涂在表面上,就可以流动和平整,1导致一个高评级的表面光滑度和美观的完成。不像薄膜厚度,这是高度影响ICI粘度,图案均匀性主要是由布鲁克菲尔德粘度决定的,并受凹陷阻力和涂料配方流动的影响。从图3的数据可以看出,Brookfield粘度与漆膜流平性和抗凹陷性高度相关,但方向相反:随着Brookfield粘度的增加,漆膜流平性降低,期望的抗凹陷性增加。如果未干的漆膜在涂上后没有流动和平整,那么在干燥的漆膜上可以看到更多的峰谷或薄点,从而使表面粗糙,图案均匀性差。相反,涂料在涂抹时越下垂和滴落,涂料客户就越不喜欢,涂抹起来就越困难。

传统的配方实践使用纤维素和HEUR流变改性剂组合,以达到抗下垂和流动的平衡。如第1部分所述,这种平衡会影响涂料的平整性,并最终影响涂层的遮盖性。利用专利的ACID SUPPRESSION™技术,我们开发了一种新型的流变改性剂,有助于实现传统HEUR流变改性剂的平整,以及接近纤维素增稠剂的抗下垂性能。图4显示了三种增稠到相同KU和ICI粘度的涂料的流变特征。该图清楚地表明,使用疏水改性羟乙基纤维素(HMHEC)增稠剂的涂料具有最高的低剪切粘度,因此,也应该具有三种涂料中最高的抗跌落性。然而,如表1所示的Leneta流平和抗沉降等级所示,高性能HEUR流变改进剂与HMHEC加传统HEUR增稠涂料的抗沉降性能相当,但显著提高了Leneta流平性能。

最佳应用隐藏的重新制定

实验A旨在通过使用EVOQUE™预复合聚合物来增加本向散射。表2给出了公式中的变量;添加剂、二氧化钛、扩展剂、PVC和固体体积保持不变。改变了粘结剂组成和流变改性剂的使用水平,以纳入预复合聚合物,并保持KU和ICI粘度。表2还显示了散射系数、色彩强度和对比度的增加证明了内在隐藏的增加。虽然对比度结果在数值上小于S/mil和色调强度测量,但应注意,由于渐近统一方法和难以控制薄膜厚度,对比度在较高值时成为不太敏感的测量。

实验B的重点是提高图案的均匀性。表3总结了评估的油漆。涂料B-1是一种商业上可用的蛋壳配方,具有出色的视觉平滑等级5。涂料B-2, B-3和B-4是基于一个通用配方,调整了流变改性剂包,以提高图案均匀性,以匹配涂料B-1。图5为四种涂料的轮廓形貌图像对比图。与涂料B-1和B-4相比,涂料B-2和B-3的地形结果显示出更粗糙和更大的高度变化。这些图案均匀性的差异由轮廓测量额定值量化,可以直接与应用隐藏与内在隐藏的差异相关,如表3所示。本研究的结果表明,纤维素增稠剂对图案均匀性和应用遮盖性有负面影响,如涂料B-2和B-3所示。当去除纤维素增稠剂,并使用-ACRYSOL™RM-400和ACRYSOL RM-995流变改性剂配制测试涂料时,当以卷材形式使用时,它们在轮廓测量和视觉评分方面显示出显著改善。如表3所示,应用的隐藏损失相当于隐藏技术从“罐内”到“墙上”所损失的“钱”。 The average human eye can perceive a change in contrast ratio of about 0.002. The amount of titanium dioxide that would need to be added to regain the hiding lost from the roller pattern is cost prohibitive and not technically feasible due to the pigment crowding effect.

实验C通过增加涂膜厚度来改善涂膜隐藏效果。采用与实验B相同的通用配方(42%体积固体,34% PVC和12.7% PVC二氧化钛)的ICI阶梯研究,用于确定ICI粘度,以最大限度地提高涂膜厚度。图6中的结果显示了ICI粘度的增加与涂膜厚度的增加之间的相关性,其中HEUR ICI建造剂的使用水平越高,涂料的ICI粘度就越高。

实验D使用了实验A的通用配方,油漆A-2,与EVOQUE预复合聚合物。本实验的目的是结合影响应用隐藏的三个主要因素:从实验A中增加了内在隐藏,从实验B中通过图案均匀性提高了表面光滑度,从实验c中最大化了应用膜厚度。表4a总结了三种涂料的流变改性剂使用水平和性能属性。这三种涂料的KU和ICI粘度以及测量的对比度、S/mil(散射系数)和色调强度非常相似。但是,这三种涂料的性能属性有很大的不同。含有HMHEC的D-2涂料在用滚筒涂抹时,Leneta水平和视觉光滑度评分显著降低。涂料D-1和D-3具有与涂料D-2相似的抗凹陷性,但当使用小毛辊时,Leneta平整度和视觉光滑度评分大大提高。图7显示了涂料D-1、D-2和D-3在Leneta CU-1M图表上使用滚筒的图像。

涂料D-2使用纤维素增稠剂来平衡抗凹陷性和流平性,导致Leneta流平性受损,图案均匀性差,当使用小毛辊时,应用的隐藏损失很大。相比之下,涂料D-1和D-3采用高性能丙烯酸溶胶HEUR流变性改进剂。这些涂料与纤维增厚涂料(D-2)的抗凹陷性相匹配,但显著改善了Leneta水平。当使用滚筒式涂胶机时,它们也能达到很好的图案均匀性,并且几乎没有隐藏损失。使用常规技术对D-1、2和3涂料的其他性能属性与参考涂料进行了评估。表4b是评估的附加性能属性的总结,并显示优化的涂料具有与参考涂料相同的性能。这些结果证实,实验D演示了如何成功地配制具有最大应用隐藏性的涂料以及高质量宽壁配方的其他性能标准。

结论

最有效的方法,以减少数量的涂层需要一个美观的完成是最大限度地应用隐藏的涂层。所述涂料的固有隐藏性和所述涂料的膜层结构或厚度对所述涂料的应用隐藏性有积极的影响;它受到薄膜粗糙度或干燥薄膜缺乏图案均匀性的负面影响。在白色和粉彩涂料中,最大限度地应用隐藏包括两个配方步骤:1)使用EVOQUE预复合聚合物和ROPAQUE不透明聚合物来帮助优化内在隐藏;2)使用高性能的ACRYSOL RM-400或ACRYSOL RM-995流变性改良剂,以帮助提供最佳的应用性能,尽可能多地将内在隐藏转移到基材上。这些工具一起使用,提供最大限度的应用隐藏和整体高性能,以最具成本效益的方式满足消费者的需求。

参考

1.康利,t;法萨诺,D.内在与应用隐藏:最佳性能的新方程-第一部分;PCI杂志;2014年4月。