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建筑涂料的调色及常见问题分析-建筑涂料的调色是色漆生产中的一项重要工作,中国建材网,cnprofit.com
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建筑涂料的调色及常见问题分析-建筑涂料的调色是色漆生产中的一项重要工作
2020年06月13日    阅读量:3911    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

0 引言

随着建筑涂料在建筑市场上越来越广泛的应用,建筑涂料的调色工作也日益重要起来。近年来,从国外引进的现代调色技术虽然在国内有所推广,但是由于其存在投资较大,前期数据采集工作繁重,灵活性有待提高等不足。


因此,传统的以人工为主的调色手段在目前建筑涂料调色工作中仍然占有一定的地位中国建材网cnprofit.com。本文就人工调色的基本原理、原则及一些常见的问题进行初步的探讨。文中建筑涂料指以合成树脂乳液为成膜物的各种薄型、复层、立体造型的建筑装饰涂料。


1 调色的基本原理

调色的目的是将白色漆或基础漆调配成所需要的色漆,这些色漆经过施工后在建筑物表面形成各种颜色的涂膜,起到保护、装饰和美化建筑物的作用。现代理论用色调、明度和饱和度3 个参数来确定颜色。


当2 种颜色的这3 个参数都相同时,这2 种颜色才完全相同。在建筑涂料的调色中,应用的是三原色的补色,即减法三原色,红的补色是青,绿的补色是品红,蓝的补色是黄,这3 个减法三原色品红、青、黄三者重叠形成黑色(在高密度时),在三者密度变化时形成各种混合色。


涂膜的颜色是因为涂膜对不同波长光线的不同吸收而显现出来的。当日光射入一个色漆膜时,遇到某一颗颜料粒子,例如黄色颜料,则意味着它将日光中的蓝色光谱吸收而发射出黄光和绿光,当反射出的黄光和绿光又遇上兰色颜料粒子,它又将其反射出的黄光吸收,只余下绿光,所以涂膜只体现绿色。


因此,建筑涂料颜色的混合是一种减差混合。除了上述颜色的物理意义外,颜色还具有生理和心理意义,物体所反射的光线通过眼睛刺激神经才产生了主观上的色彩感受,而且这种感受会受到观测者的情绪、经验等心理因素的影响。


2 调色的一般原则

建筑涂料以白色和浅色为主,深色建筑涂料用量相对较少,而且大都用在特殊部位。因此,一般建筑涂料生产厂大多为生产白色建筑涂料和用色浆调配好的各种色彩的建筑涂料。白色建筑涂料制备好以后,通过加入少量的所需色浆调配成要求色调的建筑涂料。最终成品的色调一般都是复色,即要加入至少2 种以上的色浆,因此调色过程中一般要遵循以下原则。


2.1 色浆添加

调色时应本着先找色调,后定深浅,由浅及深的原则,细心调配。有人认为调色时应按照先定深浅、后找色调的原则,但是在实际生产中,如果先定好了深浅,再去加入色浆找色调,必然会使体系的颜色变深,深浅又发生了变化,导致调配目标难以实现。另外,加入色浆时不可一次加完,而是要分批逐次,随调随加,以免色浆过量,造成颜色过深或者色调偏离,致使调色失败。


2.2 干膜与湿膜的色差

应在搅拌下缓慢加入色浆,每加完一种色浆都要充分搅拌均匀,随时取样与样品比较。需要注意的是建筑涂料组分中约有一半是水,干膜和湿膜之间有较大的色差,一般是干膜较湿膜颜色深。因此,在对比颜色时,要湿样与湿样比,干样与干样比,才能保证建筑涂料的色调与样板一致。


2.3 保证色浆一致性

不同色浆的固体含量不一样,在贮存时容易产生上稀下稠的现象。因此,在使用色浆前要充分搅拌均匀,以避免相同配方、不同批次的涂料产生不同的色调。


2.4 保证同批建筑涂料颜色一致

用量大而又要求颜色一致的建筑涂料,特别是外用建筑涂料,最好在大的搅拌罐中一次配制好,以免产生色差。如果没有条件一次配好,可以先分多批调配,最后再将不同批次的建筑涂料各取一部分进行混合,搅拌均匀后方可使用,以保证建筑涂料的颜色均匀一致。


2.5 色样比较的光源

色样的比较除了涂膜的干湿区别之外,光源对比较结果的正确与否也有很大的关系。一般应该使用目视比色箱或者分光光度计进行色样的比较,如果条件所限,也可以在柔和、明亮的自然光下进行色样的比较。


利用自然光比色时应该使用漫反射光线,避免受到太阳光直接照射。利用自然光比色一般应在室外进行,而且周围环境的颜色要淡雅柔和,避免在早晨和傍晚时进行,以免光线太暗或太阳的余晖造成的比色不准确。另外,比色时要使光线和目光从不同的角度进行比较。


2.6 色浆品种数的控制

调色时,调配1 种颜色加入的色浆一般不应超过3 种。首先从理论上来讲,三原色可以调配出多种颜色。其次,在实际生产中,如果加入色浆品种过多,则使坐标系中控制空间增大,不但会使颜色的色调变暗,而且增加调色难度,降低颜色重现性。另外,色浆的加入量应该控制在0~10%(体积比),加入色浆量太多,不但使成本增加,而且降低体系的稳定性,对建筑涂料的黏度、成膜性能、耐水性、耐洗刷性也都有不良的影响。

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3 色浆的选择

根据着色的对象和环境要求,色浆主要分为耐晒和不耐晒2 种。外墙建筑涂料必须要考虑耐光性、耐候性、耐化学介质性、体系相容性、着色强度、遮盖力及展色性、色浆与色浆之间匹配性、色浆的贮存稳定性等因素。


一般来说,外用建筑涂料对颜色的保色性是要求相当严格的,因此在选用色浆时尤其要注意色浆的耐光、耐候性和耐酸碱性。在相容性、着色力、遮盖力、展色性和贮存稳定性良好的前提下,色浆的互配也是至关重要的。


应尽可能地选择耐光、耐候性等优越的单色色浆配色,但事实上往往都是复合色,因此最好遵循无机与无机、有机与有机或耐光、耐候性等性能接近的原则,这样才能确保户外的保色性,避免出现因着色色浆耐候性引起的褪色或发花等涂膜缺陷。



4 基础漆调色

在调深色建筑涂料时,如果直接使用成品建筑涂料,会使色浆用量增大,调色成本过高,降低调色的准确性,并且导致整个体系的性能降低。因此在调配深色建筑涂料时,有必要使用基础漆。


基础漆是颜色和色强度均经过控制的建筑涂料。通常每种建筑涂料可以配制2~5 种钛白粉含量不同的白色基础漆(包括1 种清漆)和2~3 种有色基础漆(一般为大红、亮黄和铁红色)。建筑涂料生产厂可以根据需要覆盖的色域、产品的类型、批量等因素决定基础漆的种类。


对于规模较小的企业来说,也可以采用一种清漆,根据需要与成品建筑涂料进行不同比例复配。建筑涂料所用的通用色浆由颜料、填料、多种表面活性剂和分散剂、多元醇等组成,这些物质会对基础漆的组成和性能产生影响。


如建筑涂料的PVC 增大,黏度降低,干性变慢,施工性、成膜性变差,以及涂膜变软,耐水性、耐洗刷性、耐沾污性变差等。通用色浆一般会使基础漆的黏度有不同程度的降低,如果增稠剂选择不恰当,黏度会急剧降低,不但会引起浮色发花、展色困难,还会影响建筑涂料的表观、施工性甚至涂膜的性能。所以在使用基础漆调色时要注意通用色浆与基础漆的相容性,不产生絮凝,展色性好,色浆用量不要太大。


5 调色中容易出现的一些问题及分析

5.1 发花和浮色

将色浆加入建筑涂料中进行调色时,常常会发生絮凝、浮色、发花等弊病,其结果是着色困难、浪费色浆、色相偏移、调色不准。此类问题在调色过程中最为常见,一般说来,原因有以下几点。


5.1.1 颜、填料粒径对建筑涂料浮色发花的影响

建筑涂料在干燥过程中,随着建筑涂料中的挥发分会夹带一部分颜、填料并把它们带到涂膜表面,而这些颜、填料粒子在被输送到表面时,有较高比表面积的细粒子易于输送,而比表面积相对低的粗粒子则有碍于运动。


另外,在干燥过程中乙二醇提供了一个膨胀的连续的亲水网状组织,而在生产建筑涂料的过程中,如果白浆相对色浆来说亲水性强一些,即白色的颜填料粒子的亲水性比色浆中颜料粒子更亲水一些,它们就更易被强极性的挥发物质带到表面。


颜、填料粒子粒径差太大,会使得颜、填料之间的混容性变得很差,尤其是建筑涂料中超细粒子过多。假如某一品牌的立德粉或钛白粉的粒径分布很广,超细粒子过多,由于以上原因,用这种颜料制得的色漆不好施工,施工过程中建筑涂料浮白现象严重,而涂膜则发生浮色。


浮白色很难调深色漆,且会造成颜料的浪费。解决方案是仔细选择颜、填料,使所选用的颜填料的粒径要匹配,从而避免浮色发花现象。


5.1.2 表面张力差对建筑涂料浮色发花的影响

在平常调色漆时,时常发现有些色浆在白色基础漆中很难分散均匀,分散好的色漆在静置一段时间后很快就有分色或浮色现象发生。尽管建筑涂料在此种情况下的浮色或者分色并不一定会引起涂膜的浮色、发花,但建筑涂料的开罐效果不好。


发生这种情况时可以使用润湿分散剂调整白浆或者色浆的表面张力,通过缩小它们与建筑涂料体系之间的表面张力差来消除建筑涂料的浮色、发花。


在制漆过程中,白浆的制作工艺与色浆的制作工艺配方不同,制作白浆常采用阴离子型分散剂或离子型聚电解质分散剂,而色浆则多采用非离子分散剂或与部分阴离子分散剂并用,因而白色颜料与彩色颜料粒子因吸附了一层不同的润湿分散剂而具有不同的表面性质,其亲水亲油值不同,表面张力也不一样。


从热力学方面来考虑,表面张力低的物质容易吸附转移到界面,而使体系稳定,因表面张力降低削弱了液体收缩表面和液滴聚集的趋势、降低弯曲液面的附加压力差,因而有利于液面及分散体系稳定。所以,如果白浆或色浆之间的表面张力与体系的表面张力差相差较大时,用这种浆配制的建筑涂料比较容易出现浮色[1]。


5.1.3 展色性能不良

引起展色性能不良的因素有:

(1)建筑涂料体系内颜、填料的润湿分散不够充分,即颜、填料粒子表面吸附的阴离子分散剂不足,电位没有达到最佳的分散稳定状态。当色浆加入到基础漆中后,导致色浆颜料粒子的絮凝。

(2)不同颜料的表面性质不同,表面吸附的表面活性剂和分散剂也不同。颜料表面的吸附层不同,不仅会造成因表面张力的差异而引起的相容性不良,而且导致颜料颗粒的流动性差异,使不同颜料之间出现离析,产生浮色发花现象。

(3)不同颜料的密度、形态、颗粒大小不同,在涂膜中由于贝纳尔德旋涡的作用使颜料分离发花,特别是当建筑涂料的PVC 和黏度较低时或者同时使用铁系色浆和有机色浆时更容易发生。


对于此类现象,可以通过使用具有不同亲水亲油平衡值(HLB 值)的表面活性剂来调整建筑涂料的表面张力,缩小与色浆的表面张力差,避免调色时产生浮色发花现象。另外一种解决方法是采用多官能团分散剂,如疏水改性聚羧酸盐分散剂,可以在有机、无机颜料以及填料之间产生偶联作用,使不同的颜料形成一个集合体,从而防止不同颜料的分离。


5.2 建筑涂料黏度降低

在建筑乳胶漆中加入色浆进行调色时,往往发现体系的黏度有降低的趋势。对于黏度较高的建筑涂料,一般只表现为黏度轻微降低,但是对于有些黏度较低的建筑涂料,则除了上述现象之外,还伴随着浮色、发花、多泡等弊病。建筑涂料的流变助剂按其作用机理可以分为非缔合型增稠剂和缔合型增稠剂。


非缔合型增稠剂主要有羟乙基纤维素(HEC)和碱溶性丙烯酸乳液增稠剂(ASE)2 类,这种非缔合型增稠剂是通过与水分子键合形成三维结构而增稠,而与建筑涂料中的其它组分的作用很小,可以忽略不计。


这类增稠剂的主要特点是对建筑涂料的中、低剪切黏度效率较高,而对高剪切黏度的影响有限。因而具有抗流挂性、防沉淀性好,对建筑涂料中的助溶剂、乳化剂、分散剂不敏感,与色浆的相容性较好,调色时体系黏度变化较小等优点,但是其抗飞溅、流平性差。缔合型增稠剂主要有憎水改性羟乙基纤维素(HMHEC)、憎水改性碱溶性乳液(HASE)和非离子缔合型增稠剂(NSAT)3 类。最常用的非离子缔合型增稠剂是非离子憎水改性聚氨酯(HEUR)。


缔合型增稠剂是通过分子中的憎水链段与建筑涂料中的乳液、表面活性剂、分散剂、成膜助剂、颜料等物质中的憎水链段形成胶束而增稠。HMHEC 和HASE 同时也存在较强的与水相的氢键和作用。


其增稠的主要特点是对高剪切黏度效果好,对低剪切黏度影响小,因此其流平性、刷涂性、防辊涂飞溅性好,但抗流挂性、贮存稳定性等较差。HEUR 类增稠剂对色浆最敏感,黏度降低最大,并且其增稠效率越高,黏度降低越多。


所以在进行建筑涂料配方设计时,不但要考虑建筑涂料的流变性、保水性、耐水性、涂膜的丰满度等因素,还要使建筑涂料在调色时有较好的黏度保持性[2]。



5.3 雨痕问题

这种情况经常发生在施工结束后不久,建筑涂料没有完全成膜时遭受雨淋所致。引起此类问题的原因,一是与建筑涂料本身有关,建筑涂料所选用的乳液早期抗水性不好,成膜初期遇水发胀,形成无数微小乳胶粒,妨碍了连续成膜,以致表现为涂膜发白,形成雨痕。


针对这种情况,应该尽量选用早期抗水性好的乳液,并添加丙二醇丁醚等溶剂加快成膜。另一个原因是建筑涂料配方中亲水助剂较多,遇到雨水浸泡冲刷后,迁移到涂膜表面,形成雨痕。对于这种原因引起的雨痕,可以使用可溶性盐分较少和疏水性的助剂来解决,比如使用聚羧酸铵盐分散剂来代替钠盐分散剂。


5.4 颜色发暗

颜色发暗即调色后涂膜的明度和饱和度不够。此类问题的产生除了色卡颜色与涂膜颜色之间的系统误差外,还在于色浆选用不当,与建筑涂料配方不相容。


5.4.1 色浆选用不当

选择色浆常常容易出现以下几个问题:(1)色浆的饱和度不够;采用的色浆系统不能很好地覆盖整个色空间,靠远离颜色坐标点的色浆来调色,即使能调出色相相近的颜色,饱和度也会大大降低;(2)颜色配方中采用的色浆过多,甚至在同一配方中使用互补色,使饱和度也大为降低,由于颜色混合是相减混合,会使颜色暗淡。解决这个问题的方法是选用着色力好、展色力强、最接近目标色的色浆来调色,最多不要超过4支色浆。如果超过4 支色浆,那说明色浆选择有误或者色浆品种欠缺,应该丰富色浆品种并重新试调。


5.4.2 配方问题

建筑涂料配方中体质颜料和钛白粉含量太高,消弱了涂膜颜色的饱和度;体质颜料中颜色发暗的粉料影响了涂膜颜色的明度,例如滑石粉、云母粉等。对此种原因,解决的方法是优化建筑涂料配方,使其适合调配高饱和度高亮度的颜色。


5.5 遮盖力不足

这类现象主要产生在使用了基础漆调色的深色建筑涂料和次深色建筑涂料中,这是由于现行的建筑涂料国家标准中仅对白色或浅色有对比率的要求,对中间色及深色没有对比率的具体指标,因此许多厂家对深色建筑涂料和次深色建筑涂料的遮盖力没有控制,深色建筑涂料和次深色建筑涂料含钛白粉较少,含有机颜料较多。


而有机颜料的遮盖力较差,因此中间色和深色最易出现遮盖力不足的问题。解决此类问题的方法是在调配深色建筑涂料和次深色建筑涂料时首先要保证配方有一定的遮盖力,再选择合适的色浆调配。


6 色漆在施工时需注意的问题

严格地讲,建筑涂料本身只是一种半成品,若要得到理想的具有良好保护效果和装饰效果的涂膜,施工过程也是一个关键的因素。


6.1 基体处理

施工时,要使基体有充分的保养,使其含水率小于10%、pH 值小于10,并且最好用配套的封闭底漆进行封闭处理。这样可避免涂膜因基体返碱而引起的发花和基体吸水率不均而引起的涂膜颜色不均匀。在进行旧建筑物翻新涂装时,首先要对基体进行必要的处理,除了使其达到平整、清洁、干燥的要求外,重要的一点就是基体的颜色要均匀一致,不要有明显的色差。

6.2 建筑涂料用量的确定

施工前,要先计算出建筑涂料的用量,这样可以避免同一工程中因使用不同批次的建筑涂料而产生涂膜色差。即使确因各种原因造成建筑涂料不够,也要避免将不同批次的建筑涂料涂在同一个工作面上。

6.3 按说明书稀释

施工前要充分搅拌建筑涂料,使之均匀,没有浮色或沉淀。要严格按照说明书使用,不要随意加水稀释。

6.4 基体粗糙程度对涂膜颜色的影响

基体的粗糙程度要一致。基体表面的粗糙程度不同,对所施建筑涂料的吸收不均匀,容易产生色差;涂膜干燥后,粗糙的表面显得阴暗,平整的表面比较明亮,导致整体产生深浅不一的色差。

6.5 精心涂布

建筑涂料施工人员要有较熟练的技术,涂装要均匀,速度适宜。被脚手架遮挡的部位在重新喷涂或者刷涂时,要认真操作,涂布量不要少于规定的数量且尽量使用同一批次的建筑涂料,以确保整体饰面颜色的一致。


建筑涂料的调色及常见问题分析

李聚刚,钱振宇,赵长才,杨彰堂

(苏州市建筑科学研究院有限公司,江苏苏州215129)


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