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Portuguese Ein Verlaufmittel ist ein häufig verwendeter Beschichtungszusatzstoff, der während des Trocknungs- und Filmbildungsprozesses die Bildung einer glatten und gleichmäßigen Beschichtung fördert. Es gibt viele Arten von Verlaufmitteln, und die in unterschiedlichen Beschichtungen eingesetzten Typen variieren ebenfalls.
Dieser Artikel beschreibt die Inhalte von Nivelliermitteln:
Welche Faktoren beeinflussen die Eigenschaften von Nivellieradditiven？
Es gibt viele Faktoren, die die Nivellierung von Beschichtungen beeinflussen, wie zum Beispiel die Lösungsmittelelektivitätsgradienten und Löslichkeit, die Oberflächenspannung der Beschichtung, die Filmdicke der Nassschicht und der Oberflächenspannungsgradient, die Rheologie der Beschichtung, die Anfälligkeit für Luftströmungen, Bauverfahren und Umgebung usw. Der wichtigste Faktor ist die Oberflächenspannung der Beschichtung, der Oberflächenspannungsgradient, der während der Filmbildung in der Nassschicht entsteht, und die Fähigkeit der Nassschicht-Oberflächenschicht zur Homogenisierung der Oberflächenspannung. Um die Nivellierung von Beschichtungen zu verbessern, ist es notwendig, die Rezeptur anzupassen und geeignete Additive hinzuzufügen, damit die Beschichtungen eine geeignete Oberflächenspannung und die Fähigkeit zu einer starken Oberflächenspänkungsreduzierung haben.
Welche häufigen Probleme treten während des Beschichtens auf？
Die häufigsten Oberflächenfehler bei der Trocknung und Filmbildung von Beschichtungen sind Schrumpfkrater, Orangentextur, Pinselstriche, Walzspuren, Durchhang und so weiter.
Nach der Aufbringung der Beschichtung gibt es einen Fluss- und Trocknungsfilmbildungsprozess, und dann wird allmählich ein glatter und einheitlicher Beschichtungsfilm gebildet. Ob die Beschichtung Der Film kann glatte Eigenschaften erreichen, die als Nivellierung bezeichnet werden. Schwindungskrater sind eine der charakteristischen Defekte von Beschichtungen im Prozess der Nivellierung und Filmbildung. Im tatsächlichen Bauprozess treten aufgrund schlechter Nivellierung Pinselmarkierungen beim Pinseln, Walzmarkierungen beim Walzen, Orangenhaut beim Sprühen sowie Schwindungslöcher, Nadellöcher, Risse und andere Oberflächendefekte während des Trocknungsprozesses auf. Diese Phänomene sind als schlechte Nivellierung bekannt, und ihr Auftreten reduziert die dekorativen und Schutzfunktionen von Beschichtungen.
Was istSchwindungskrater?
Shrinkage crater refers to the irregular, bowl-shaped small depressions formed on the coating film, which make the coating film lose its smoothness. It is often centered on a drop or a small piece of impurities, and a ring-shaped edge is formed around it. From the point of view of leveling, it is a special “point” unevenness, which is generated on the surface of the coating film. Its shape can be divided into the flat, crater, point, bottom-out, bubble formula, etc.
Häufig verwendete Schrumpfhemmende Nivelliermittel
1. Lösemittelbasierte Nivelliermittel
Lösungsmittelbasierte Nivellierungsmittel bestehen hauptsächlich aus hochsiedenden Lösungsmittelgemischen.
Es kann die Nivellierung nur verbessert werden, indem Lösungsmittel hinzugefügt wird, um die Viskosität zu reduzieren, was die Festigkeit der Beschichtung verringert und Probleme wie Risse verursacht. Oder der Lösungsmittelgehalt wird beibehalten, und nur hochsiedendes Lösungsmittel wird hinzugefügt, um die Verdunstungsgeschwindigkeit anzupassen und die Nivellierung zu verbessern, wodurch auch die Trocknungszeit entsprechend verlängert wird. Daher sind beide Optionen nicht ideal.
Nur die Zugabe einer hochsiedenden Lösungsmittel-Mischung, die verschiedene inkrementelle Eigenschaften aufweist (flüchtiger Index, Destillationskurve, Löslichkeit), ist geeignet. Die Hauptbestandteile des Streichmittel-Nivelliermittels sind verschiedene gemischte Lösungsmittel mit einem hohen Siedepunkt, die gute Löslichkeit aufweisen und auch gute Benetzungsmittel für Pigmente sind. Die Bei Raumtemperatur aushärtenden Beschichtungen verursachen Pinselmarkierungen, da das Lösungsmittel zu schnell verdunstet, die Viskosität der Beschichtung zu schnell ansteigt und den Fluss behindert, und die Lösungsmittelverdunstung führt zu Schwindlöchern aufgrund der schlechten Löslichkeit des Basismaterials, oder zu Siedespuren und Blasenbildung in Backbeschichtungen. Daher ist die Verwendung solcher Zusatzstoffe sehr wirksam. Zusätzlich kann die Verwendung eines hochsiedenden Nivelliermittels zur Anpassung der Verdunstungsgeschwindigkeit auch die Nachteile des Ausbleichens überwinden.
2. Langkettenharze
Langkettige Harze mit begrenzter Kompatibilität werden häufig verwendet, wie z. B. Polyacrylsäure und Vinylbutylcellulose.
Sie haben eine niedrige Oberflächenspannung, die die Oberflächenspannung zwischen der Beschichtung und dem Substrat reduzieren kann und die Benetzbarkeit der Beschichtung auf dem Substrat verbessert, die adsorbierten Gasmoleküle auf der Oberfläche des beschichteten Feststoffs ausschließt, verhindert, dass die adsorbierten Gasmoleküle zu spät ausgeschlossen werden und Hohlräume, Schwindlöcher, Orangenhaut und andere Defekte auf der Oberfläche des gehärteten Beschichtungsfilms bilden; zusätzlich sind sie nicht vollständig mit dem Harz kompatibel und können schnell an die Oberfläche wandern, um eine einzelne Molekülschicht zu bilden, um sicherzustellen, dass die Oberfläche. Zusätzlich sind sie nicht vollständig mit dem Harz vermischt und können schnell an die Oberfläche wandern, um eine einzelne Molekülschicht zu bilden, um sicherzustellen, dass die Oberflächenspannung homogen ist, was die Wirkung der Kraterbildung erhöht, wodurch die Glätte der Oberfläche des Films verbessert wird. Polyacrylat-Nivelliermittel können in reines Polyacrylat, modifiziertes Polyacrylat (oder in Kombination mit Silikon), Acrylalkaliharz usw. unterteilt werden. Reines Polyacrylat-Nivelliermittel mit üblichem Epoxidharz, Polyester usw. Die Kompatibilität von reinem Polyacrylat-Nivelliermittel mit üblichen Epoxidharz-, Polyesterharz- oder Polyurethan- und anderen Beschichtungsharzen ist sehr schlecht, die Anwendung wird einen nebligen Beschichtungsfilm bilden. Um die Kompatibilität zu verbessern, werden normalerweise Copolymere mit besserer Kompatibilität verwendet.
3. Langketten-Silikonharze
Häufig verwendete langkettige Silikonharze mit begrenzter Kompatibilität sind Polymethylsiloxan, Polymethylphenylsiloxan, organisch modifiziertes Polysiloxan und dergleichen.
Diese Substanzen können die Benetzbarkeit des Substrats verbessern und den Oberflächenfluss steuern, was die Nivellierungswirkung verbessern kann. Wenn das Lösungsmittel verdunstet, bildet das Silikonharz eine Molekülschicht auf der Oberfläche des Beschichtungsfilms, um den Glanz des Beschichtungsfilms zu verbessern. Modifizierte Polysiloxane können weiter in polyethermodifizierte Silikone, polyestermodifizierte Silikone und reaktive Silikone unterteilt werden. Die Einführung organischer Gruppen hilft, die Kompatibilität von Polysiloxanen und Beschichtungsharzen zu verbessern, ohne Inkompatibilität und Nebenwirkungen, selbst wenn die Konzentration erhöht wird. Modifiziertes Polysiloxan kann die Grenzflächenspannung zwischen der Beschichtung und dem Substrat reduzieren, die Benetzbarkeit für das Substrat verbessern, die Haftung erhöhen, Ausblühungen verhindern, Orangenhaut reduzieren, Schwindlöcher, Nadellöcher und andere Oberflächenkrankheiten des Beschichtungsfilms vermindern.
Fluorbasierte Tenside, deren Hauptbestandteile polyfluorierte Polyolefine sind, haben eine gute Kompatibilität und Oberflächenaktivität mit vielen Harzen und Lösungsmitteln. Hilft, Benetzung, Dispergiermittel und Nivellierung zu verbessern, und kann auch die Rate der Lösungsmittelverdunstung in lösungsmittelbasierten Farben anpassen.
Warum werden Nivelliermittel in Farbformulierungen verwendet?
Die Hauptfunktion von Farbe ist die Dekoration und der Schutz. Wenn Fluss- und Nivellierungsdefekte auftreten, beeinträchtigen sie nicht nur das Aussehen, sondern auch die Schutzfunktion. Die Bildung von Schwindlöchern kann zu unzureichender Filmdicke führen, und Nadellöcher können zu Diskontinuität führen, was die Schutzeigenschaften des Farbfilms reduzieren kann.
Im Prozess der Verarbeitung und Filmbildung werden einige physikalische und chemische Veränderungen auftreten, diese Veränderungen und die Eigenschaften der Farbe selbst werden den Fluss und die Nivellierung der Farbe erheblich beeinflussen.
Nach dem Auftragen der Beschichtung erscheinen neue Grenzflächen, typischerweise die Flüssigkeit/Feststoff-Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Substrat und die Flüssigkeit/Luft-Grenzfläche zwischen der Beschichtung und der Luft. Angenommen, die Grenzflächenspannung an der Flüssigkeit/Feststoff-Grenzfläche zwischen der Farbe und dem Substrat ist höher als die kritische Oberflächenspannung des Substrats. In diesem Fall wird sich die Farbe nicht auf dem Substrat ausbreiten können und wird natürlich Nivellierungsdefekte wie Fischaugen und Schwindung erzeugen.
Die Verdunstung von Lösungsmitteln während des Trocknungsprozesses führt zu Unterschieden in Temperatur, Dichte und Oberflächenspannung zwischen der Oberfläche und dem Inneren des Farbfilms, was wiederum zu turbulenten Bewegungen innerhalb des Films führt, was zu den sogenannten Benard-Wirbeln führen kann, die zu Orangenhaut führen können. Sie können zu Aufblähungen und Ausblühungen sowie zu Verzierungen auf vertikalen Oberflächen führen.
Unlösliche Partikel entstehen manchmal während der Trocknung des Farbfilms, die zu einer Oberflächenspannungsgradientenbildung führen können, was oft zu einer Schwindung im Farbfilm führt. Beispiel: in vernetzten Härtungssystemen, bei denen die Formulierung mehrere Harze enthält, können unlösliche Partikel entstehen. aus weniger löslichen Harzen, wenn das Lösungsmittel während des Trocknungsprozesses verdunstet. Außerdem können in Formulierungen mit Tensiden, wenn das Tensid mit dem System nicht kompatibel ist oder sich seine Konzentration während des Trocknungsprozesses ändert, zu Löslichkeitsänderungen und der Bildung inkompatibler Tröpfchen führt, auch Unterschiede in der Oberflächenspannung entstehen. Alle diese Faktoren können zur Entstehung von Schwindlöchern führen.
Die présence externer Verunreinigungen während der Verarbeitung und Filmbildung einer Beschichtung kann auch zu Nivellierungsdefekten wie Schwindung und Fischaugen führen. Diese Verunreinigungen sind normalerweise Öl, Staub, Farbstaub, Wasserdampf usw. aus der Luft, den Werkzeugen und dem Substrat.
Die Eigenschaften der Farbe selbst, wie Arbeitsviskosität und Trocknungszeit, können einen erheblichen Einfluss auf die endgültige Nivellierung des Farbfilms haben. Eine zu hohe Anwendungsviskosität und eine zu kurze Trocknungszeit erzeugen normalerweise eine schlecht nivelierte Oberfläche.
Daher ist es notwendig, der Farbe durch Zugabe von Nivellierungszusätzen, durch Anpassung der Farbe an einige Veränderungen während der Verarbeitung und Filmbildung und durch die Eigenschaften der Farbe einen guten Fluss zu ermöglichen.
Was sind die Arten von Nivellierungsmitteln？
Nivelliermittel werden grob in zwei Kategorien eingeteilt. Eine ist durch Anpassung der Viskosität und Nivellierungszeit des Farbfilms, die andere durch Anpassung der Oberflächeneigenschaften des Farbfilms.
1. Viskosität und Nivellierzeit anpassen
Die meisten dieser Nivelliermittel sind einige hochsiedende organische Lösungsmittel oder deren Mischungen, wie Isophoron, Diacetonalkohol, Solvesso150 usw.
2. Oberflächeneigenschaften anpassen
Allgemein gesagt bezieht sich das Nivelliermittel meist auf diese Art von Nivelliermittel. Dieses Nivelliermittel wandert durch begrenzte Kompatibilität an die Oberfläche des Farbfilms, beeinflusst die Oberflächeneigenschaften wie die Grenzflächenspannung des Farbfilms und ermöglicht so dem Farbfilm eine gute Nivellierung.
Je nach chemischer Struktur gibt es drei Haupttypen von Nivelliermitteln: Acryl-, Silikon- und Fluorkohlenstoff.
●Acryl-Nivellierungsmittel
Acrylverlaufsmittel umfassen reine Acrylverlaufsmittel und modifizierte Acrylverlaufsmittel.
Reine Acrylverlaufsmittel umfassen traditionelle nichtreaktive Acrylverlaufsmittel und neue reaktive Acrylverlaufsmittel, die Tubusenergiegruppen enthalten. Dies ist eine Klasse von Acrylhomopolymeren oder Copolymeren mit unterschiedlichen Molekulargewichten. Dieser Typ Verlaufsmittel reduziert nur leicht die Oberflächenspannung der Farbe, kann aber die Differenz in der Oberflächenspannung des Farbfilms ausgleichen, um eine wirklich flache, spiegelglatte Oberfläche des Farbfilms zu erzielen. Wenn das Molekulargewicht hoch genug ist, haben solche Verlaufsmittel auch einen Entgasungs- und Entschäumungseffekt. Die Nachteile traditioneller nichtreaktiver Acrylverlaufsmittel sind hohe Molekulargewichtsprodukte, die zu Trübung des Farbfilms führen können, und niedrige Molekulargewichtsprodukte, die die Oberflächenhärte des Farbfilms reduzieren können. Acrylverlaufsmittel mit reaktiven funktionellen Gruppen können diesen Widerspruch sehr gut lösen, indem sie ein gutes Verlaufsmittel ohne Trübung oder Reduzierung der Oberflächenhärte bewirken und manchmal die Oberflächenhärte erhöhen.
Die Haupttypen modifizierter Acrylverlaufsmittel sind fluormodifizierte Acrylverlaufsmittel und phosphatmodifizierte Acrylverlaufsmittel. Im Gegensatz zu reinen Acryl verlaufsmitteln können modifizierte Acrylverlaufsmittel die Oberflächenspannung von Beschichtungen signifikant reduzieren, was zu guter Substratbenetzung zusammen mit Verlaufsmittel-Eigenschaften führt.
●Silikon-Nivellierungsmittel
Silikonverlaufsmittel haben zwei bemerkenswerte Eigenschaften. Erstens können sie die Oberflächenspannung der Beschichtung signifikant reduzieren, die Substratlauffähigkeit der Beschichtung und die Fließfähigkeit des Farbfilms verbessern und den Benard-Wirbel eliminieren, um Aufblühen zu verhindern. Die Fähigkeit, die Oberflächenspannung zu senken, hängt von der chemischen Struktur ab. Ein weiteres bemerkenswertes Merkmal ist die verbesserte Beschichtungsglättung, Kratzfestigkeit und Blockierungsbeständigkeit. Der Nachteil dieser Art von Verlaufsmittel ist die Tendenz zur Schaumstabilisierung, die die Haftung zwischen Schichten beeinflusst, und einige verschmutzen auch die Bauumgebung wie Backöfen. Es gibt drei Haupttypen der Struktur: Polydimethylsiloxan, Polymethylalkylsiloxan, organisch modifiziertes Polysiloxan, wobei organisch modifiziertes Polysiloxan am wichtigsten ist, reines Polydimethylsiloxan. Alkan wird jetzt selten verwendet, da es eine schlechte Kompatibilität mit Beschichtungssystemen hat.
●Fluorkohlenstoff-Nivellierungsmittel
Fluorkohlenstoff-Verlaufsmittel zeichnen sie durch hohe Effizienz aus, sind aber teuer. Sie werden im Allgemeinen verwendet, wenn Acrylverlaufsmittel und Silikonverlaufsmittel schwer funktionieren. Sie neigen jedoch auch dazu, den Schaum zu stabilisieren und die Haftung zwischen Schichten zu beeinflussen.
Anwendung von Nivelliermitteln
Für ein bestimmtes Formulierungssystem sollte der geeignete Typ Verlaufsmittel basierend auf den Eigenschaften der Formulierung und der gewünschten Leistung des Verlaufsmittels ausgewählt werden.
1. Lösemittelbasiertes Beschichtungssystem
Acrylverlaufsmittel werden häufig in Grundier- und Mittelmantelformulierungen verwendet. Wenn Entgasung und Substratbenetzbarkeit erforderlich sind, wählen Sie
ein mittleres oder hohes Molekulargewicht Acrylverlaufsmittel. In Grundierungen, wenn stärkere Substratbenetzung erforderlich ist, können Silikonverlaufsmittel und modifizierte Acrylverlaufsmittel (wie fluormodifizierte Acrylverlaufsmittel und phosphatmodifizierte Verlaufsmittel) in Betracht gezogen werden, die die Oberflächenspannung signifikant reduzieren können. Wenn das Silikonverlaufsmittel und das fluormodifizierte Acrylverlaufsmittel Nebenwirkungen wie Stabilisierung des Schaums und Beeinflussung der Haftung zwischen Schichten haben, sollte das phosphatmodifizierte Acrylverlaufsmittel verwendet werden.
In der Formulierung von Decklack und Klarlack sind die Anforderungen an das Aussehen des Farbfilms relativ hoch. Im Allgemeinen kann ein niedriges Molekulargewicht Acrylverlaufsmittel verwendet werden, das gute Verlaufsmittel-Eigenschaften erzielt und es nicht leicht zu Trübung im Farbfilm kommt. Im Vernetzungshärtungssystem führt die Verwendung von Acrylverlaufsmitteln mit reaktiven funktionellen Gruppen oft zu besseren Verlaufsmittel-Eigenschaften und verbessert die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Farbfilms. Wenn vom Farbfilm bessere Fließfähigkeit oder Glätte und Kratzfestigkeit verlangt wird, ist ein Silikonverlaufsmittel erforderlich. In diesem Fall ist es am besten, ein Silikonverlaufsmittel und ein Acrylverlaufsmittel zu verwenden.
Es sollte darauf hingewiesen werden, dass Silikonverlaufsmittel bei Anwendung auf vertikalen Oberflächen die Sag-Tendenz der Beschichtung effektiv reduzieren, während sie Verlaufsmittel-Eigenschaften bieten. Zusätzlich sollte Silikonverlaufsmittel mit Vorsicht in metallischen Glitterbeschichtungsformulierungen verwendet werden, da sie zu einer ungleichmäßigen Anordnung von Schuppenaluminiumpigmenten führen können, was zu einer ungleichmäßigen Farbfilzfarbe führt.
2. Pulverbeschichtungssystem
Der Verlaufsprozess von Pulverbeschichtungen ist in zwei Stadien unterteilt. Das erste Stadium ist das Schmelzen der Pulverpartikel, und das zweite Stadium ist, wenn die Pulverpartikel schmelzen und in einen glatten Farbfilm fließen. Pulverbeschichtungen sind lösungsmittelfrei und erzeugen keine Oberflächenspannungsgradienten während des Filmaufbaus, und der Verlauf ist mehr mit Substratbenetzung verbunden.
Acrylverlaufsmittel werden häufig in Pulverbeschichtungen verwendet. Wenn das Verlaufsmittel flüssig ist, muss es vor Gebrauch als Masterbatch vorgefertigt werden. Es gibt auch aus Pulver hergestellte Acrylverlaufsmittel, die speziell für Pulverbeschichtungen verwendet werden. Diese Art von Produkt adsorbiert flüssige Acrylverlaufsmittel auf Siliziumdioxidpuder, und einige geringwertige Verlaufsmittel werden mit Kalziumkarbonat adsorbiert.
Wenn die Pulverbeschichtung Glätte und Kratzfestigkeit benötigt, ist es notwendig, ein Silikonverlaufsmittel zu verwenden. Es gibt speziell für Pulverbeschichtungen hergestellte Silikonverlaufsmittel, die als Pulver vorliegen. Bei der Verwendung von Silikonverlaufsmitteln ist es wichtig, die Bildung von Schrumpfungslöchern zu vermeiden.
3. Wasserbasiertes Beschichtungssystem
Wasserbasierte Beschichtungssysteme sind in wasserlösliche Systeme und Latex-Systeme unterteilt.
In wasserlöslichen Systemen ist es notwendig, die Oberflächenspannung des Systems stark zu reduzieren, die am häufigsten verwendeten Silikonverlaufsmittel und Fluorkohlenstoff-Am häufigsten verwendeten Verlaufsmittel sind Silikonverlaufsmittel und Fluorkohlenstoffe, die die gleiche Rolle spielen wie in lösemittelbasierten Beschichtungssystemen. Natürlich, wenn eine wirklich flache Oberfläche erforderlich ist, sind Acrylverlaufsmittel für wässrige Systeme notwendig.
Für das Latex-System ist der Filmbildungsmechanismus völlig anders, und die Viskosität ändert sich nicht mit der Verdunstung des Lösungsmittels. Die Verwendung von Verlaufsmittel in der Formulierung kann die Substratbenetzbarkeit der Spulenbeschichtungen verbessern. Acrylverlaufsmittel können die Glätte des Farbfilms verbessern, aber die Hauptfließeigenschaften der Beschichtung werden mehr durch Zugabe von Rheologiekontrollmittel gesteuert und angepasst.
