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溶劑型商品色漿于20世紀50、60年代開始在發達國家普遍使用。與自磨色漿相比,溶劑型商品色漿由專業廠家生產,避免了自磨色漿儲存期短、現配現用、設備利用率低、生產過程污染重等缺陷,具有亮度好、顆粒小且分布窄、顏色鮮艷、色譜全、批次穩定等優勢(見表1)。另外商品色漿生產企業還能夠提供全面而專業的配色、調色等售后服務,有利于涂料生產企業簡化生產工藝,降低損耗和粉塵污染等特點。20世紀90年代,商品色漿引入我國,部分質量意識較強的涂料廠開始從國外購買商品色漿。90年代后期,國內專業商品色漿生產企業開始出現。進入21世紀以來,隨著國內涂料產業生產規?;?、集約化程度的發展,商品色漿生產企業隨之不斷增加,商品色漿的質量也不斷提高,商品色漿行業進入快速增長期。
表1 商品色漿與自磨色漿基本性能對比
2基礎實驗方法
2.1相容性
將色漿與清漆按照一定比例混合均勻后,取適量于載玻片上置于光學顯微鏡下觀察顏料分散情況。白漆:按照HG/T3951-2007指研法測試。
2.2色遷移
將色漿與基礎漆調配成色漆,制成光滑平整涂膜,待實干后在涂膜表面噴涂標準白漆,其中用罩面的白漆制備一張標準白板,用光光度計讀取標準白板與罩面白之間的色差值或目測顏色差異。
2.3相對著色力
色漿與參照色漿賦予被著色物體顏色深度相比的相對值,也稱相對著色力。相對著色力Kr(λ)是試樣的吸收指數Kp1(λ)和標樣的吸收指數Kp2(λ)之比,以百分數表示。參考標準HG/T3951-2007《建筑涂料用水性色漿標準》儀器法附錄B進行,通常定義參照樣的著色力強度為*。
2.4粒徑分布
粒徑分布按GB/T19077.1-2008規定執行。
3結果與討論
3.1通用性
自磨色漿的配方設計僅考慮色漿在本企業某支產品中的應用性能。因此,在選擇的分散樹脂、分散介質、分散助劑等方面比較簡單,色漿不具備相對通用性,從而導致同一涂料廠有多種溶劑型色漿體系、品種多、管理復雜、污染嚴重、設備和原材料巨大浪費等問題。而商品色漿在考慮與大部分溶劑型涂料相容性的基礎上,來選擇相應的分散助劑、溶劑和載體樹脂,從而極大提升了色漿的通用性和耐遷移性(見圖1和圖2)。通用性較為直接的表現是顏料顆粒在使用介質中不發生絮凝。顏料在分散過程中,顆粒被外力分開,形成新的表面,這是一個不穩定的狀態。在涂料制造,儲存或應用時,顆粒絮凝可能會發生。炭黑、酞菁藍、永固紫有較大的表面積,這種趨勢就更明顯,一旦發生絮凝,底材就不可能被均勻遮蓋,分散優良的顏料體系在多種應用體系可以抑制顏料顆粒的絮凝。
圖1 商品色漿與自磨色漿在溶劑型涂料中的相容性對比
圖2 商品色漿與自磨色漿的耐遷移性對比
3.2色遷移
色漆在施工后,染料或顏料在涂層內部或涂層間的物理或化學運動。一般習慣稱"顏色遷移"。色遷移主要表現為褪色或變色。有機顏料的色遷移作用很復雜,它不但和顏料的化學結構有關,也和顏料的聚集狀態、底材性質、油漆體系溶劑的類型以及大氣條件等因素有關。商品化色漿在調配顏色時遵循性能相近、避免互補色調配原則,同時采用高性能顏料有效的克服色遷移問題(見圖2)。
3.3流動性和流平性
色漿流動性的影響因素很多,如色含量、分散顆粒的大小、樹脂含量的高低等。自磨色漿生產多使用三輥機,要求上機的物料必須是高黏度才能有效生產;該工藝生產過程溶劑損失大,必須全天候的的人工看守,生產效率低、批次間穩定性較差,在儲存和使用過程中,黏度大產品不易*稱量、在容器中黏附器壁物料多、污染損耗量大、使用時容易引起涂膜的流平性差。電腦調色是現代化涂料調色的重要工具,如果黏度過大,容易引起色漿添加不準確,使得整個調色系統崩潰。商品化的色漿生產企業對于色漿配方、原材料品質和生產工藝控制都有著嚴格的規定,完全可以避免自磨色漿因為助劑和配方選擇不當、原材料品質的不穩定、加工工藝控制不嚴等原因導致的色漿流動性和流平性差的問題(見圖3和圖4),可滿足手動調色、機器調色及泵輸送,與客戶自磨色漿相比較,使用更方便。
圖3 商品色漿與自磨色漿的流動性對比
3.4相對著色力和展色性
色漿的著色力和展色性主要取決于顏料的結構、粒徑和與基礎漆的配伍性。在結構一定和配伍性優良的情況下,色漿中顏料顆粒越小、粒徑分布越窄,色漿的相對著色強度和展色性就越高。商品化色漿采用專業的研磨設備和優化的研磨工藝,色漿中顏料粒子不僅粒徑小,而且粒徑分布窄,因此,在相同色含量的情況下,商品色漿表現出較高的著色強度高和展色性(見圖5和圖6)。
圖5 商品色漿與自磨色漿的相對著色力對比
圖6 商品色漿與自磨色漿的展色性對比儲存穩定性
3.5穩定性
自磨色漿與白漆調配顏色時,在車間調配的顏色很準,將油漆發往客戶處經過一段時間后會出現與出廠的顏色不一致。其原因是在車間通過機械力將色漿與基礎漆混合后,分散體處于亞穩定狀態,當外界力量消失后,顏料顆粒會重新絮凝,使得油漆在客戶處顏色不一致,解決這一問題的關鍵在于色漿與基礎漆有良好的配伍性和儲存穩定性。自磨色漿在儲存后明顯沉降分層,制備的漆膜經刮卡顏色暗淡、鮮艷度差(見圖7)。而商品色漿放置沒有分層現象,漆膜顏色鮮艷。這是因為自磨色漿多采用高含量樹脂進行研磨,樹脂對顏料的錨固穩定性相對較弱,不能長時間穩定,在用溶劑稀釋時,溶劑對顏料表面有強烈的洗脫作用,錨固弱的樹脂將會被洗脫進溶劑體系,使得顏料顆粒表面裸露從而使得顏料顆粒重新絮凝生成大顆粒。
圖7 商品色漿與自磨色漿配置色漆的儲存穩定性對比
3.6遮蓋力與光澤
遮蓋力是指涂料遮蓋一個顏色的能力。底材被遮蓋的程度取決于涂層的厚度,底材的顏色,顏料的散射力,以及顏料和基料的折射指數。對遮蓋力強的涂料來說,顏料有效反射了入射光,以致很少有光能到達底材。同時,從底材反射來的殘余光線,又被強烈的散射開來,無法達到眼睛。涂料要想達到*的光散射,保持顏料均勻分布是必不可少的。物體表面反射光線包含鏡面反射和漫反射。當表面非常平整,而漫反射在反射中所占比例很小時,光澤就高。當顏料聚集時會從涂膜中突出來,干擾鏡面反射,影響光澤性。絮凝的顏料還會影響流平性,而流平不好則會進一步降低涂膜光澤。商品色漿通過優化分散助劑和樹脂、潤濕劑,有效提高了色漿的分散穩定性,同時由于通用性的提高,降低了顏料在體系中的絮凝現象,從而保證了漆膜的平整性,從而幫助涂料取得了高的光澤(見圖8)。
圖8 商品色漿與自磨色漿流的遮蓋率和光澤對比
4結束語
隨著國家環保政策的不斷加強以及下游客戶環保成本的不斷提升,對高品質色漿需求日益增加,正是下游行業對高品質色漿的需求催生并推動了商品化色漿的發展。隨著下游行業廠商對商業化色漿認識的不斷加深,對自身產品品質要求的不斷提升,越來越多的下游行業廠商選擇高品質、專業化生產的商業化色漿,商業化色漿對自磨色漿的替代逐漸成為行業趨勢,其意義主要體現在:
1)有利于電腦調色一體化的實施
電腦調色在涂料行業是一門新興技術,具有配色效率和準確性高、顏色重現性好和遠程同步現場配色等優勢。電腦配色系統由以下五部分組成:分光光度計、配色軟件、色漿數據庫、基礎漆數據庫、顏色數據庫。其中軟件相當于調色師,色漿數據庫和基礎漆數據庫是調色師的經驗,他要了解什么色漿和基礎漆的資源可以利用,進而才能進行配色,因此色漿和基礎漆數據庫的建立是影響電腦配色準確性的重要因素。為了實現調色的精準性和多色性,調色色漿品種一般為12~16支基礎色漿組成;配色時色漿需要適合體積或重量方式添加。
2)有利于推進行業的節能減排進程
與自磨色漿相比,商業化色漿通用性、著色性、顆粒粒徑、批次穩定性及存儲穩定性等方面具備明顯的優勢。并且,商業化色漿的規?;a能夠節約顏料使用量并減少有機揮發份的排放,具有節能環保效應。此外,與小規模自磨色漿相比,商品化色漿還能實現節約磨漿人工成本、減少色粉和色漿的庫存積壓、減少因磨漿帶來的環境污染問題、實現清潔化生產和調色配方的固定;這樣,有助于涂料廠家可抽出更多的精力從事涂料研發工作,提升產品品質,加快企業的可持續發展。
3)有利于帶動上下游產業的發展
當前汽車涂料、木器涂料、卷鋼涂料、船舶涂料、塑膠涂料等仍以溶劑型涂料為主,采用自磨溶劑型色漿進行配色。隨著溶劑型商品化色漿技術進步與發展,不僅可以制漆企業減少污染與排放,提高顏料資源的利用率,提供產品品質穩定性,同時還有效縮短制漆工藝、節省生產企業綜合成本,大大提升生產管理水平,加快電腦調色一體化的進程,提高其產品的市場競爭力