Como os agentes de nivelamento nivelam a tinta?
Resposta rápida: 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、Definição de agente de achatamento
O agente de nivelamento é um aditivo de revestimento comum, que pode promover o revestimento no processo de secagem para formar um filme de revestimento plano, liso e uniforme.
2、O princípio do nivelamento (mecanismo de migração)
Como agente de nivelamento, geralmente é necessário atender aos dois pontos a seguir:
2.1, e o sistema tem um certo grau de compatibilidade.
2,2, a tensão superficial precisa ser menor do que a do sistema.
Esses dois pontos afetam a migração do agente de nivelamento, somente o agente de nivelamento migra espontaneamente para a superfície do filme de tinta, o que pode ser chamado de ocorrência do efeito de nivelamento. O princípio da migração também se aplica à migração de outros aditivos.
Princípio da migração
A migração dos agentes de nivelamento segue o "princípio da menor energia" da física, ou seja, eles fluem espontaneamente de um local de alta energia para um local de baixa energia. Quando a tinta é aplicada à superfície do substrato, duas interfaces são formadas, a "interface substrato - filme de tinta" e a "interface filme de tinta - ar".
Portanto, a energia total do sistema = (tensão superficial do substrato - tensão superficial do filme de tinta) + (tensão superficial do filme de tinta - tensão superficial do ar).
Quando um agente de nivelamento é adicionado ao sistema, se o agente de nivelamento migrar para a "interface ar-filme", a energia total do sistema = (tensão superficial do substrato - tensão superficial do filme) + (tensão superficial do agente de nivelamento - tensão superficial do ar), como a tensão superficial do agente de nivelamento < tensão superficial do filme, a energia total do sistema é reduzida e o processo pode prosseguir espontaneamente.
No entanto, se o agente de nivelamento migrar para a "interface substrato - filme de tinta", a energia total do sistema = (tensão superficial do substrato - tensão superficial do agente de nivelamento) + (tensão superficial do filme de tinta - tensão superficial do ar), uma vez que a tensão superficial do agente de nivelamento < tensão superficial do filme de tinta, a energia total do sistema aumenta e o processo não pode prosseguir espontaneamente.
É claro que, do ponto de vista da teoria do movimento molecular, quando o agente de nivelamento é adicionado ao sistema, devido ao movimento irregular das moléculas, haverá parte do movimento molecular do agente de nivelamento para a "interface substrato-filme de tinta", mas a quantidade dessa parte do agente de nivelamento é muito pequena, em comparação com a quantidade total adicionada pode ser insignificante.
3、O princípio do agente de nivelamento de silicone
A estrutura dos agentes niveladores de silicone é baseada no óleo de silicone modificado com poliéter mais comum, cuja fórmula estrutural pode ser expressa na seguinte fórmula:
-(SiO(CH3)2)m-(SiOCH3 (CH2CH2O)x(CH2CHCH3O)y)nR
Em que o segmento de cadeia m indica a parte não modificada do óleo de silicone, pertence ao segmento de cadeia cuja compatibilidade é restrita; o segmento de cadeia n é a parte modificada, pertence ao segmento de cadeia compatível; x é a parte de óxido de polietileno do segmento de cadeia modificada de poliéter; y é a parte de óxido de polietileno do grupo de poliéter; os quatro valores de m, n, x, y determinam o desempenho apresentado pelo agente nivelador.
3.1、Compatibilidade: A compatibilidade dos agentes niveladores de silicone depende principalmente do valor de m/n. Quanto menor o valor de m /n (ou seja, menor o conteúdo de segmentos de cadeia incompatíveis), melhor a compatibilidade, e quanto maior o valor de x/y sob o valor fixo de m/n, melhor a compatibilidade, porque a compatibilidade do poli(óxido de etileno) excede a do poli(óxido de propileno).
3.2, sensação: no caso de valor xy fixo, a sensação do agente de nivelamento de silicone também depende principalmente do valor de m/n, quanto maior o valor de m/n, melhor a sensação; o valor de m/n no mesmo caso, quanto maior o valor absoluto de m, melhor a sensação; a partir desse ponto, pode-se ver que, para o agente de nivelamento de silicone, a busca de boa compatibilidade e boa sensação é muitas vezes uma contradição, a fim de alcançar ambos, geralmente m/n só pode ser selecionado dentro de uma pequena faixa.
3.3, capacidade de nivelamento: os valores de m, n, x, y sobre o impacto do efeito de nivelamento são mais complexos; em geral, os valores de m/n entre 1 e 2 têm melhor efeito de nivelamento e, para um valor fixo de m/n do caso, quanto maior o valor de x + y, melhor o efeito de nivelamento.
3.4, espuma estável: Em geral, no valor x, y usual, m/n> 3 ou m/n < 1/4 pode obter um efeito de espuma basicamente instável, em termos leigos, é quando o teor de silício é muito alto ou muito baixo, o agente de nivelamento não é uma espuma estável e, se for transformado em variedades com teor de silício muito alto, você poderá obter uma sensação excelente, uma espuma não estável, mas um agente de nivelamento um pouco menos compatível, se o teor de silício for muito baixo, o desempenho do agente de nivelamento for uma compatibilidade muito boa, uma espuma não estável, mas a sensação do agente de nivelamento de silicone não for suficiente. 5.
3.5. capacidade de repintura: em geral, quanto maior o valor de m+n e quanto maior o valor de m/n, maior a probabilidade de problemas de capacidade de repintura; além disso, o tipo de grupo final de poliéter, o grupo R, também terá impacto na capacidade de repintura.
3.6, a capacidade direcional do pó para fosqueamento: de acordo com o teste, a capacidade direcional do pó para fosqueamento é muito influenciada pelo valor de m/n e pelo valor absoluto de m. Quanto maior o valor absoluto de m, melhor a capacidade direcional do pó para fosqueamento.
Causas
As superfícies de pintura são propensas a fenômenos como encolhimento, casca de laranja, rugosidade da superfície e falta de brilho, o que dificulta seriamente a promoção e a aplicação de novas tecnologias, como revestimentos em pó, à base de água e de alto teor de sólidos. Os agentes de nivelamento são usados em tintas para reduzir esses fenômenos, tornando a superfície do filme de tinta lisa e decorativa.
Para isso, a tensão superficial está relacionada.
Tensão superficial
Em um líquido, as forças gravitacionais moleculares em qualquer molécula são equilibradas. Mas, na superfície do líquido, a força gravitacional das moléculas da fase líquida sobre as moléculas da superfície é maior do que a força gravitacional das moléculas da fase gasosa sobre as moléculas da superfície e, portanto, há uma atração em direção ao interior do líquido, e essa é a tensão superficial. Quando o agente nivelador é adicionado, ele pode flutuar até a superfície do filme de tinta para homogeneizá-lo, o que é um dos mecanismos de nivelamento.
Encolhimento e casca de laranja
A razão para isso é que, se a tensão superficial do líquido for diferente em dois pontos da película de tinta úmida, o material da tinta fluirá de um ponto para o outro, gerando encolhimento, casca de laranja etc. O agente nivelador acrílico pode reduzir a tensão superficial e a tensão interfacial para aumentar a molhabilidade e pode formar uma única camada molecular na superfície da tinta para garantir que a tensão superficial na seção da superfície seja homogeneizada.
Uma lista de verificação prática para aditivos de molhagem, nivelamento e antiespumantes
A seleção aditiva é geralmente mais eficaz quando a equipe define o defeito primeiro e, em seguida, avalia a compatibilidade, a faixa de dosagem e a etapa do processo. Isso é muitas vezes muito mais confiável do que escolher apenas pela família química ou por um único resultado laboratorial dramático.
- Comece pelo defeito, não pelo nome do aditivo: Perda por umedecimento, cratera, microespuma e instabilidade frequentemente precisam de soluções diferentes, mesmo dentro da mesma fórmula.
- Verifique a compatibilidade na dosagem pretendida: o aditivo mais forte ainda pode ser a escolha comercial errada se ele estreitar demais a janela de processo.
- Revise o estágio de uso: alguns produtos são mais úteis durante a moagem, enquanto outros importam mais na diluição, no enchimento ou na aplicação final.
- Equilibre cura ou qualidade do filme com controle de defeitos: o aditivo certo resolve o problema sem sacrificar a aderência, o brilho ou a aparência.
Referências de produtos recomendadas
- CHLUMIAF 094: Um antiespumante balanceado de referência para revestimentos à base de água e muitas telas de controle de espuma de uso geral.
- CHLUMIAF 3062: Útil quando a compatibilidade entre tinta de impressão e tinta UV é importante na tela antiespumante.
- CHLUMIAF 3037: Uma opção antiespumante mais forte para espumas persistentes que sobrevivem a condições mais severas.
- CHLUMIWE 3280: Um referente forte de agente molhante para tintas, revestimentos e molhagem de substratos difíceis.
FAQ para compradores e formuladores
Por que um aditivo que parece poderoso em um béquer às vezes falha na produção?
Porque cisalhamento, temperatura, substrato e a fórmula completa podem alterar a maneira como o aditivo se comporta sob condições reais de processamento.
O aditivo mais agressivo deve ser sempre preferido?
Geralmente não. O melhor aditivo é aquele que resolve o defeito real, mantendo a mais ampla janela de operação segura.
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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.