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辊涂涂料流平性测试仪和测试方法

辊涂涂料流平性测试仪和测试方法

2019年01月01日

1 前 言

喷涂、刷涂、辊涂、幕涂等内江都是涂料的不同施工方式,辊涂又可分为同向辊涂、逆向辊涂、小面积辊涂、大面积辊涂。众所周知,随涂布方式不同,施工工艺条件不同,涂料所形成的湿膜表面状态就不同,干燥过程中,流平性及产生涂膜各种弊病的原因也随之而异。本文就马口铁片材辊涂过程中涂料流平性的测试仪和测试方法进行讨论中国涂料。测定涂料流平性的方法是国标GB 1750 —79 ,此方法不适用于测定马口铁片材涂料流平性。因为GB1750 —79 中采用的是刷涂和喷涂,而马口铁片材则采用辊涂。刷涂所形成的刷痕基本上是平行的凸凹痕,喷涂形成点痕,这两种涂布方法所形成的痕比较均匀,痕与痕很相似,所形成的涂膜厚度在25μm 以上,而辊涂所形成的痕象树皮一样,长短不一,深浅不同,比丸子机以上两种痕复杂得多除疤,且涂膜厚度8～12μm ,比25μm 薄得多。

由关系式

(式中, a0 为初始振幅;at 为经时间t 时的振幅; h 为涂层平均厚度;λ为波长;r 为涂料表面张力;η为涂料粘度;Δt 为流平时间) 可知,涂层的厚度和波长对流平过程影响很大,厚度为3 次方,波长为4 次方,若其他参数不变,涂层厚度增加一倍,流平时间缩短1/ 8 ;反之,厚度减半,流平时间增加8 倍。当波长增加1 倍,流平时间增加16倍;反之,波长减半,流平时间缩短16 倍。根据因次分析所得关系式t =η·L/ r (其中,t 为流平时间;L 为刷痕形状) 可知,流平时间与刷痕密切相关。辊涂形成的涂膜厚度只有刷涂和喷涂的一半,且痕迹完全不同,所以用GB 1750 —79 方法测定的涂料流平性完全不能说明其在生产应用中的流平性,为了使测定结果与实际应用相一致,我们设计了辊涂涂料流平性测试仪,建立了辊涂涂料流平性测试方法。

2 辊涂涂料流平性测试仪

对于辊涂涂料来说,流平性的好坏非常重要,流平不好的涂料,形成的涂膜厚度不均、遮盖力差,消耗大,成本高,辊涂出的图案颜色深浅不一、明暗相间、次品率高,对后加工也有不良影响。由于GB 1750 —79 不能用于评定辊涂涂料的流平性,为了找到一个更好在广西壮族自治区的疫情防控1线的测试流平性方法,我们深入印铁生产第一线,仔细观察、研究大生产时涂膜状态以及涂膜形成原理及特点,设计和制造了简单、实用的流平性测试仪(见图1) ,能形成厚度及形态与生产实际相同的涂膜。

1 —橡皮辊;2 —涂杆;3 —手柄;4 —试片固定面;5 —导轨

图1 辊涂涂料流平性测试仪

3 辊涂涂料流平测试方法

3. 1 测试仪器设备、材料

辊涂流平测试仪;MIKROTEST 测厚仪;恒温烘箱(0～250 ℃) ;烘架定时钟(0～60 min) ;涂- 4 杯;秒表;温度计(0～100 ℃) ;待测涂料(200 ml) ;马口铁板120 mm ×180 mm ×0. 2 mm。

3. 2 试验方法

按GB 1723 —79《涂料粘度测定法》测定待测涂料常温下粘度。将干净的马口铁片置于辊涂流平测试仪上固定好,将一定量的待测涂料置于马口铁片靠近辊的一端,匀速摇动手轮,在铁片上形成厚度和辊痕形态与生产实际相近的涂膜。取下铁片,置于烘架,放入已调好温度的烘箱烘烤,调好定时钟,钟响即取出铁片,冷却。用测厚仪测定涂膜厚度。在充足的光源下,取不同的角度观察涂膜的流平性。

3. 3 涂料流平性评价

被评价的涂膜厚度8～15μm。涂膜表面辊痕明显,与刚辊涂出的形态相同,象树皮一样,露底严重,手摸有凸凹不平的感觉,则流平差;涂膜表面辊痕明显,但辊痕较浅、较疏、有露底,手感基本平滑,则流平不合格;涂膜表面辊痕少、短、浅,稍有露底,手感平滑,则流平合格;涂膜表面基本无辊痕、不露底、手感平滑,则流平好。

4 辊涂涂料流平性测试仪及测试方法的验证

4. 1 适应性

选用一种经实际生产证明流平性不好的白涂料,分别按GB 1750 —79 方法和本文介绍的方法测定其流平性,结果见表1 。

表1 白色聚酯磁漆流平性测试

刷涂和喷涂对涂料的粘度有限制,为了保证刷涂和喷涂顺利进行,涂料的粘度必须在一个较低的范围内,而辊涂却不受限制,只要涂料流平好,粘度高也没关系。在实际应用中,国标GB 1750 —79 测试条件有局限性。按GB 1750 —79 测试要求配制的涂料难以得到12μm 以下的涂膜,而实际应用中,一般辊涂涂膜的厚度6～18μm ,以10～12μm 为多见。而按GB1750 —79 测试要求配制的涂料形成的涂膜厚度却超出此实用范围(见表1) ,分别为24μm 和30μm。在此条件下涂料的流平性当然好,因为涂膜的流平时间与厚度3 次方成反比。换言之,牛皮皮料按GB 1750 —79 能测定出的流平性合格的膜厚在实际辊涂中是不允许的。同一涂料按GB 1750 —79 测定,由于按其测试要求配制的涂料粘度低,涂膜厚,因对材料的强度和韧性都有很高的要求而流平性合格;而用本文介绍的方法测定,则结论可能会不相同;涂膜厚时流平合格,涂膜薄时流平却不合格。本测试仪测定涂膜的膜厚范围是5～30μm ,更适于评定辊涂涂料的流平性。

4. 2 准确性

为检验此测试仪的准确性,由不同的测试人员按本文方法测定涂料的流平性,结果见表2 。

把用本文方法测试流平性好的涂料拿到生产线上试机,观察涂料在实际应用中的流平性,检验实验室测试结果与生产实际情况是否一致。试机过程中,通过调整涂料粘度和涂膜厚度来评价涂料流平性,结果见表3 。

表3 白色丙烯酸涂料流平性测试

注: ①生产试机的粘度与实验室测试粘度不同是因环境温度不同所致。

②干膜厚度不同,且生产试机相差较大,是因为生产试机复杂,不可能将厚度控制在1～2μm ,同块铁板膜厚相差5 μm 属正常现象。

③生产试机的流平性比实验室的好,是因为生产线的烘炉温度有梯度,有利于流平,而实验室烘箱是恒温的。试验室的结果与生产是一致的。

从表2 和表3 可见,用本文介绍的测试仪和方法所测试涂料的流据该公司曹民博士介绍平性重复性好,与生产实际情况相符。

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5 结语

(1) 辊涂涂料流平性测试仪能形成厚度和几何形态与实际生产情况极为相似的涂膜,影响流平性因素基本相同,烘干过程中,涂膜内部的微观运动大致相同,最终形成的涂膜表面状况与生产实际极为相似。此种测试仪和方法非常适于评价辊涂涂料的流平性。

(2) 辊涂涂料流平性测试仪和测试方法重复性好,准确性高,可正确评价辊涂涂料流平性。