In che modo gli agenti livellanti livellano la vernice?
Quick answer: Surface-control additives are usually selected by defect type, compatibility, and dosage window. The strongest commercial choice is the one that fixes the real problem without creating a new one.
1. Definizione di agente appiattente
L'agente livellante è un comune additivo di rivestimento, in grado di promuovere il rivestimento nel processo di essiccazione per formare un film di rivestimento piatto, liscio e uniforme, diversi tipi di rivestimenti applicati all'agente livellante diverso.
2, Il principio del livellamento (meccanismo di migrazione)
Come agente livellante, in genere deve soddisfare i due punti seguenti:
2.1 e il sistema ha un certo grado di compatibilità.
2,2, la tensione superficiale deve essere inferiore a quella del sistema.
Questi due punti influenzano la migrazione dell'agente livellante, solo l'agente livellante migra spontaneamente verso la superficie del film di vernice, e può essere chiamato effetto livellante. Il principio della migrazione si applica anche alla migrazione di altri additivi.
Principio di migrazione
La migrazione degli agenti livellanti segue il "principio della minima energia" in fisica, cioè fluiscono spontaneamente da un luogo ad alta energia a un luogo a bassa energia. Quando la vernice viene applicata sulla superficie del substrato, si formano due interfacce, l'"interfaccia substrato - film di vernice" e l'"interfaccia film di vernice - aria".
Pertanto, l'energia totale del sistema = (tensione superficiale del substrato - tensione superficiale del film di vernice) + (tensione superficiale del film di vernice - tensione superficiale dell'aria).
Quando un agente livellante viene aggiunto al sistema, se l'agente livellante migra verso l'"interfaccia film-aria", allora l'energia totale del sistema = (tensione superficiale del substrato - tensione superficiale del film) + (tensione superficiale dell'agente livellante - tensione superficiale dell'aria), poiché la tensione superficiale dell'agente livellante < tensione superficiale del film, l'energia totale del sistema si riduce e il processo può Il processo può procedere spontaneamente.
Tuttavia, se l'agente livellante migra verso l'"interfaccia substrato - film di vernice", l'energia totale del sistema = (tensione superficiale del substrato - tensione superficiale dell'agente livellante) + (tensione superficiale del film di vernice - tensione superficiale dell'aria), poiché la tensione superficiale dell'agente livellante < tensione superficiale del film di vernice, quindi l'energia totale del sistema aumenta e il processo non può procedere spontaneamente.
Naturalmente, dal punto di vista della teoria del movimento molecolare, quando l'agente livellante viene aggiunto al sistema, a causa del movimento irregolare delle molecole, ci sarà una parte del movimento molecolare dell'agente livellante verso "l'interfaccia substrato - film di vernice", ma la quantità di questa parte dell'agente livellante è molto piccola, rispetto alla quantità totale aggiunta può essere trascurabile.
3, Il principio del livellante siliconico
La struttura degli agenti livellanti siliconici si basa sul più comune olio di silicone modificato con polietere, la cui formula strutturale può essere espressa nella seguente formula:
-(SiO(CH3)2)m-(SiOCH3 (CH2CH2O)x(CH2CHCH3O)y)nR
Dove il segmento di catena m indica la parte non modificata dell'olio di silicone, appartenente al segmento di catena la cui compatibilità è limitata; il segmento di catena n è la parte modificata, appartenente al segmento di catena compatibile; x è la parte di ossido di polietilene del segmento di catena modificato dal polietere; y è la parte di ossido di polietilene del gruppo polietere; i quattro valori m, n, x, y determinano le prestazioni mostrate dall'agente livellante.
3.1 Compatibilità: La compatibilità dei livellanti siliconici dipende principalmente dal valore di m/n. Quanto più piccolo è il valore di m/n (cioè quanto più basso è il contenuto di segmenti di catena incompatibili), tanto migliore è la compatibilità, e quanto più grande è il valore di x/y sotto il valore fisso di m/n, tanto migliore è la compatibilità, perché la compatibilità del poli(ossido di etilene) supera quella del poli(ossido di propilene).
3.2, sensazione al tatto: in caso di valore xy fisso, la sensazione al tatto del livellante siliconico dipende anche principalmente dal valore di m/n, maggiore è il valore di m/n, migliore è la sensazione al tatto; il valore di m/n dello stesso caso, maggiore è il valore assoluto di m, migliore è la sensazione al tatto; da questo punto si evince che per il livellante siliconico, il perseguimento di una buona compatibilità e di una buona sensazione al tatto è spesso una contraddizione, al fine di raggiungere entrambi, di solito m/n può essere selezionato solo all'interno di un piccolo intervallo.
3.3, capacità di livellamento: i valori di m, n, x, y sull'impatto dell'effetto di livellamento sono più complessi, in generale, i valori di m/n compresi tra 1 e 2 quando c'è un migliore effetto di livellamento, e per un valore fisso di m/n del caso, maggiore è il valore di x + y, migliore è l'effetto di livellamento.
3.4, schiuma stabile: in generale, nel solito valore x, y, m/n> 3 o m/n < 1/4 può ottenere un effetto schiuma fondamentalmente instabile, in termini profani è quando il contenuto di silicio è molto alto o molto basso, l'agente livellante non è schiuma stabile, e se fatto in una varietà ad alto contenuto di silicio, è possibile ottenere una sensazione eccellente, non schiuma stabile, ma leggermente meno compatibile agente livellante, se Se il contenuto di silicio è molto basso, le prestazioni dell'agente livellante è molto buona compatibilità, non schiuma stabile, ma la sensazione del silicone agente livellante non è sufficiente. 5.
3.5. Rivestibilità: in generale, maggiore è il valore di m+n e maggiore è il valore di m/n, maggiore è la probabilità di avere problemi di rivestibilità, oltre al tipo di gruppo terminale R del polietere che avrà un impatto sulla rivestibilità.
3.6, la capacità direzionale della polvere di stuoia: secondo il test, la capacità direzionale della polvere di stuoia è fortemente influenzata dal valore di m/n e dal valore assoluto di m. Maggiore è il valore assoluto di m, migliore è la capacità direzionale della polvere di stuoia.
Cause
Le superfici verniciate sono soggette a fenomeni quali ritiro, buccia d'arancia, rugosità superficiale e mancanza di lucentezza, che ostacolano seriamente la promozione e l'applicazione di nuove tecnologie come i rivestimenti in polvere, a base d'acqua e ad alto solido. Gli agenti livellanti sono utilizzati nelle vernici per ridurre questi fenomeni, rendendo la superficie del film di vernice liscia e decorativa.
A tal fine, si mette in relazione la tensione superficiale.
Tensione superficiale
All'interno di un liquido, le forze gravitazionali molecolari su ogni molecola sono bilanciate. Ma sulla superficie del liquido, la forza gravitazionale delle molecole della fase liquida sulle molecole della superficie è maggiore della forza gravitazionale delle molecole della fase gassosa sulle molecole della superficie, e quindi c'è un'attrazione verso l'interno del liquido, e questa è la tensione superficiale. Quando si aggiunge un agente livellante, questo può galleggiare sulla superficie della pellicola di vernice per omogeneizzarla, il che rappresenta uno dei meccanismi di livellamento.
Restringimento e buccia d'arancia
Il motivo è che se la tensione superficiale del liquido è diversa in due punti della pellicola di vernice bagnata, il materiale pittorico fluirà da un punto all'altro, creando così restringimenti, buccia d'arancia ecc. L'agente livellante acrilico può ridurre la tensione superficiale e la tensione interfacciale per aumentare la bagnabilità e può formare un singolo strato molecolare sulla superficie della vernice per garantire l'omogeneizzazione della tensione superficiale nella sezione superficiale.
A practical selection checklist for wetting, leveling, and defoaming additives
Additive selection is usually most effective when the team defines the defect first and then screens compatibility, dosage range, and process stage. That is often much more reliable than choosing only by chemistry family or by a single dramatic lab result.
- Start from the defect, not the additive name: wetting loss, crater, microfoam, and instability often need different solutions even inside the same formula.
- Check compatibility at the intended dosage: the strongest additive can still be the wrong commercial choice if it narrows the process window too much.
- Review the stage of use: some products are most useful during grind, while others matter more during let-down, filling, or final application.
- Balance cure or film quality with defect control: the right additive fixes the problem without sacrificing adhesion, gloss, or appearance.
Recommended product references
- CHLUMIAF 094: A balanced defoamer reference for waterborne coatings and many general foam-control screens.
- CHLUMIAF 3062: Useful when printing-ink and UV-ink compatibility matter in the defoaming screen.
- CHLUMIAF 3037: A stronger process-defoaming option when persistent foam survives harsher conditions.
- CHLUMIWE 3280: A strong wetting-agent reference for inks, coatings, and difficult substrate wetting.
FAQ for buyers and formulators
Why does an additive that looks powerful in a beaker sometimes fail in production?
Because shear, temperature, substrate, and the full formula can all change the way the additive performs under real process conditions.
Should the most aggressive additive always be preferred?
Not usually. The best additive is the one that solves the real defect while preserving the broadest safe operating window.
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When paint leveling is the main concern, formulators often compare CHLUMILE 3345 Leveling Agent e CHLUMILE 3033 Leveling Agent to tune orange peel resistance and surface feel.