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溶剂型商品色浆的特点及应用
点击次数:  更新时间:2014-02-14 14:59:45  【打印此页】  【关闭

  1  引言

溶剂型商品色浆于 20 世纪 50 60 年代开始在发达国家普遍使用。与自磨色浆相比,溶剂型商品色浆由专业厂家生产,避免了自磨色浆储存期短、现配现用、设备利用率低、生产过程污染重等缺陷,具有亮度好、颗粒小且分布窄、颜色鲜艳、色谱全、批次稳定等优势 ( 见表 1) 。另外商品色浆生产企业还能够提供全面而专业的配色、调色等售后服务,有利于涂料生产企业简化生产工艺,降低损耗和粉尘污染等特点。 20 世纪 90 年代,商品色浆引入我国,部分质量意识较强的涂料厂开始从国外购买商品色浆。 90 年代后期,国内专业商品色浆生产企业开始出现。进入 21 世纪以来,随着国内涂料产业生产规模化、集约化程度的发展,商品色浆生产企业随之不断增加,商品色浆的质量也不断提高,商品色浆行业进入快速增长期。

1  商品色浆与自磨色浆基本性能对比

项目

商品色浆

自磨色浆

颜料含量

炭黑与有机: 20.0~30.0%

炭黑与有机: 8.0~15.0%

无机: 45.0~65.0%

无机: 25.0~40.0%

相对着色力

粒径分布

小、窄

大、宽

通用性

相对广

单一体系

相容性

抗干结性

细度

10 微米

30 微米

外观

液状

- 膏状

流动性

分散性

容易扩散,中低速搅拌

粘度高,中速搅拌

光泽

批次色差△ E

严格控制

基本不控制

单批生产量

批次生产量大

中—小

储存期

6~12 个月

现配现用,不宜长期存储

生产设备

单机单色,分级研磨

一机多用

色浆加工规模

1000~5000kg ,大

50~500kg ,小

安全指标控制

严格控制

基本不控制

计量性

优良

加工污染性

颜色品种

加工性

对涂膜性能影响

基本无影响

无影响

库存占用

单一区域,面积小

多区域,面积大

 

2  基础实验方法

   2.1  相容性

  将色浆与清漆按照一定比例混合均匀后,取适量于载玻片上置于光学显微镜下观察颜料分散情况。白漆:按照 HG/T 3951-2007 指研法测试。

   2.2  色迁移

  将色浆与基础漆调配成色漆,制成光滑平整涂膜,待实干后在涂膜表面喷涂标准白漆,其中用罩面的白漆制备一张标准白板,用光光度计读取标准白板与罩面白之间的色差值或目测颜色差异。

   2.3  相对着色力

  色浆与参照色浆赋予被着色物体颜色深度相比的相对值,也称相对着色力。相对着色力 Kr( λ ) 是试样的吸收指数 Kp1( λ ) 和标样的吸收指数 Kp2( λ ) 之比,以百分数表示。参考标准 HG/T 3951-2007 《建筑涂料用水性色浆标准》仪器法附录 B 进行,通常定义参照样的着色力强度为 100%

   2.4  粒径分布

  粒径分布按 GB/T 19077.1-2008 规定执行。

3  结果与讨论

   3.1  通用性

自磨色浆的配方设计仅考虑色浆在本企业某支产品中的应用性能。因此,在选择的分散树脂、分散介质、分散助剂等方面比较简单,色浆不具备相对通用性,从而导致同一涂料厂有多种溶剂型色浆体系、品种多、管理复杂、污染严重、设备和原材料巨大浪费等问题。而商品色浆在考虑与大部分溶剂型涂料相容性的基础上,来选择相应的分散助剂、溶剂和载体树脂,从而极大提升了色浆的通用性和耐迁移性 ( 见图 1 和图 2) 。通用性较为直接的表现是颜料颗粒在使用介质中不发生絮凝。颜料在分散过程中,颗粒被外力分开,形成新的表面,这是一个不稳定的状态。在涂料制造,储存或应用时,颗粒絮凝可能会发生。炭黑、酞菁蓝、永固紫有较大的表面积,这种趋势就更明显,一旦发生絮凝,底材就不可能被均匀遮盖,分散优良的颜料体系在多种应用体系可以抑制颜料颗粒的絮凝。

1  商品色浆与自磨色浆在溶剂型涂料中的相容性对比

2  商品色浆与自磨色浆的耐迁移性对比

   3.2  色迁移

色漆在施工后,染料或颜料在涂层内部或涂层间的物理或化学运动。一般习惯称“颜色迁移”。色迁移主要表现为褪色或变色。有机颜料的色迁移作用很复杂,它不但和颜料的化学结构有关,也和颜料的聚集状态、底材性质、油漆体系溶剂的类型以及大气条件等因素有关。商品化色浆在调配颜色时遵循性能相近、避免互补色调配原则,同时采用高性能颜料有效的克服色迁移问题 ( 见图 2)

 

   3.3  流动性和流平性

色浆流动性的影响因素很多,如色含量、分散颗粒的大小、树脂含量的高低等。自磨色浆生产多使用三辊机,要求上机的物料必须是高黏度才能有效生产;该工艺生产过程溶剂损失大,必须全天候的的人工看守,生产效率低、批次间稳定性较差,在储存和使用过程中,黏度大产品不易精确称量、在容器中黏附器壁物料多、污染损耗量大、使用时容易引起涂膜的流平性差。电脑调色是现代化涂料调色的重要工具,如果黏度过大,容易引起色浆添加不准确,使得整个调色系统崩溃。商品化的色浆生产企业对于色浆配方、原材料品质和生产工艺控制都有着严格的规定,完全可以避免自磨色浆因为助剂和配方选择不当、原材料品质的不稳定、加工工艺控制不严等原因导致的色浆流动性和流平性差的问题 ( 见图 3 和图 4) ,可满足手动调色、机器调色及泵输送,与客户自磨色浆相比较,使用更方便。

 

3  商品色浆与自磨色浆的流动性对比

4  商品色浆与自磨色浆的流平性对比

   3.4  相对着色力和展色性

色浆的着色力和展色性主要取决于颜料的结构、粒径和与基础漆的配伍性。在结构一定和配伍性优良的情况下,色浆中颜料颗粒越小、粒径分布越窄,色浆的相对着色强度和展色性就越高。商品化色浆采用专业的研磨设备和优化的研磨工艺,色浆中颜料粒子不仅粒径小,而且粒径分布窄,因此,在相同色含量的情况下,商品色浆表现出较高的着色强度高和展色性 ( 见图 5 和图 6)

5  商品色浆与自磨色浆的相对着色力对比

6  商品色浆与自磨色浆的展色性对比

   3.5  稳定性

自磨色浆与白漆调配颜色时,在车间调配的颜色很准,将油漆发往客户处经过一段时间后会出现与出厂的颜色不一致。其原因是在车间通过机械力将色浆与基础漆混合后,分散体处于亚稳定状态,当外界力量消失后,颜料颗粒会重新絮凝,使得油漆在客户处颜色不一致,解决这一问题的关键在于色浆与基础漆有良好的配伍性和储存稳定性。自磨色浆在储存后明显沉降分层,制备的漆膜经刮卡颜色暗淡、鲜艳度差 ( 见图 7) 。而商品色浆放置没有分层现象,漆膜颜色鲜艳。这是因为自磨色浆多采用高含量树脂进行研磨,树脂对颜料的锚固稳定性相对较弱,不能长时间稳定,在用溶剂稀释时,溶剂对颜料表面有强烈的洗脱作用,锚固弱的树脂将会被洗脱进溶剂体系,使得颜料颗粒表面裸露从而使得颜料颗粒重新絮凝生成大颗粒。

7  商品色浆与自磨色浆配置色漆的储存稳定性对比

   3.6  遮盖力与光泽

遮盖力是指涂料遮盖一个颜色的能力。底材被遮盖的程度取决于涂层的厚度,底材的颜色,颜料的散射力,以及颜料和基料的折射指数。对遮盖力强的涂料来说,颜料有效反射了入射光,以致很少有光能到达底材。同时,从底材反射来的残余光线,又被强烈的散射开来,无法达到眼睛。涂料要想达到最佳的光散射,保持颜料均匀分布是必不可少的。物体表面反射光线包含镜面反射和漫反射。当表面非常平整,而漫反射在反射中所占比例很小时,光泽就高。当颜料聚集时会从涂膜中突出来,干扰镜面反射,影响光泽性。絮凝的颜料还会影响流平性,而流平不好则会进一步降低涂膜光泽。商品色浆通过优化分散助剂和树脂、润湿剂,有效提高了色浆的分散稳定性,同时由于通用性的提高,降低了颜料在体系中的絮凝现象,从而保证了漆膜的平整性,从而帮助涂料取得了高的光泽 ( 见图 8)

8  商品色浆与自磨色浆流的遮盖率和光泽对比

4  结束语

  随着国家环保政策的不断加强以及下游客户环保成本的不断提升,对高品质色浆需求日益增加,正是下游行业对高品质色浆的需求催生并推动了商品化色浆的发展。随着下游行业厂商对商业化色浆认识的不断加深,对自身产品品质要求的不断提升,越来越多的下游行业厂商选择高品质、专业化生产的商业化色浆,商业化色浆对自磨色浆的替代逐渐成为行业趋势,其意义主要体现在:

   1) 有利于电脑调色一体化的实施

  电脑调色在涂料行业是一门新兴技术,具有配色效率和准确性高、颜色重现性好和远程同步现场配色等优势。电脑配色系统由以下五部分组成:分光光度计、配色软件、色浆数据库、基础漆数据库、颜色数据库。其中软件相当于调色师,色浆数据库和基础漆数据库是调色师的经验,他要了解什么色浆和基础漆的资源可以利用,进而才能进行配色,因此色浆和基础漆数据库的建立是影响电脑配色准确性的重要因素。为了实现调色的精准性和多色性,调色色浆品种一般为 12~16 支基础色浆组成;配色时色浆需要适合体积或重量方式添加。

   2) 有利于推进行业的节能减排进程

  与自磨色浆相比,商业化色浆通用性、着色性、颗粒粒径、批次稳定性及存储稳定性等方面具备明显的优势。并且,商业化色浆的规模化生产能够节约颜料使用量并减少有机挥发份的排放,具有节能环保效应。此外,与小规模自磨色浆相比,商品化色浆还能实现节约磨浆人工成本、减少色粉和色浆的库存积压、减少因磨浆带来的环境污染问题、实现清洁化生产和调色配方的固定;这样,有助于涂料厂家可抽出更多的精力从事涂料研发工作,提升产品品质,加快企业的可持续发展。

   3) 有利于带动上下游产业的发展

  当前汽车涂料、木器涂料、卷钢涂料、船舶涂料、塑胶涂料等仍以溶剂型涂料为主,采用自磨溶剂型色浆进行配色。随着溶剂型商品化色浆技术进步与发展,不仅可以制漆企业减少污染与排放,提高颜料资源的利用率,提供产品品质稳定性,同时还有效缩短制漆工艺、节省生产企业综合成本,大大提升生产管理水平,加快电脑调色一体化的进程,提高其产品的市场竞争力。