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温度对多彩涂料粒子大小及仿石效果的影响,在秋冬季,用分散机造粒的多彩涂料,常常会有粒子变细、仿石效果变差的质量问题
2019年11月22日    阅读量:2734     新闻来源:中国建材网 cnprofit.com    |  投稿

温度对多彩涂料粒子大小及仿石效果的影响

钱晓阳1,徐亦冰1,殷晓明2,田军县1,马才永1

(1.浙江科达新型建材有限公司,浙江嵊州312400;2.常熟市云硕氟硅材料有限公司,江苏常熟215500)


0 前言

水包水多彩涂料是一种仿大理石、花岗岩的建筑涂料,多彩涂料的粒子大小直接影响到墙面的装饰效果。目前,多彩涂料使用最为广泛的是纤维素醚-硅酸钠盐体系,采用的造粒方法大多为分散机分散造粒。在实际生产过程中,夏季能做好、做稳定的多彩涂料,秋冬季往往做不好,做不稳定中国建材网cnprofit.com。秋冬季做的粒子易偏细,易偏糊,总体仿石效果较差。分散造粒时即使减小造粒时分散机的转速,增大粒子的粒径,喷涂后整体的粒子粒径仍不能达到相应的大小,仿石效果也达不到要求。有效地控制多彩涂料的粒子大小、提高多彩涂料的稳定性是生产多彩涂料的难点,也是关键点,只有有效地控制好粒子大小,并使粒子保持一定的稳定性,才能把仿石仿得惟妙惟肖。为此,人们对造粒工艺和影响多彩涂料粒子大小的因素做了大量的研究[1]。有的曾简单地提到过冬季环境进行多彩涂料的制作和储存,粒子易碎[2]。有的在造粒方式上作了改进,有的在原材料用保护胶用量上作了一定的改进研究等。

我们在生产过程中发现,气温对多彩涂料粒子大小和仿石效果的影响非常大。分散造粒时,温度是影响粒子大小的关键。如何避免、克服温度对多彩涂料的影响值得进一步研究探讨。

 

1 试验

1.1 主要原料

纤维素醚481:阿克苏诺贝尔化学品(宁波)有限公司;自交联硅丙造粒乳液Y-715、自交联硅丙包覆乳液Y-725、保护胶Y-560、多彩涂料专用润湿剂:常熟市云硕氟硅材料有限公司;煅烧高岭土:山西兴旺高岭土有限公司;各类水性助剂及色浆:市售;砂浆型聚氨酯一体化板[5]的基板(用涂层机把砂浆涂抹在聚氨酯板上形成的基板):自制;水性封闭底漆:自制;丙苯外墙中涂:自制。

1.2 主要仪器设备

JSF-400 搅拌砂磨分散多用机:上海普申化工机械有限公司;电子天平:上海衡平仪器仪表厂;斯托默粘度计BGD186:广州标格达;温度计:市售;多彩涂料专用喷枪W-77:市售。

1.3 多彩涂料的制备

1.3.1 保护胶体的制备

环境温度下(10 ℃)将保护胶分别配成6.5%、5.0%、4.0%、3.5%的保护胶体,高速分散30 min 以上,至完全分散为止,备用。并根据需要,加热至所需温度。

1.3.2 基础漆制备

基础漆的配方与操作步骤见表1,先加入水,搅拌状态下按步骤逐步加入其它原材料,分散均匀并调色后,保存备用。

基础漆的配方与操作步骤

温度对多彩涂料粒子大小及仿石效果的影响,在秋冬季,用分散机造粒的多彩涂料,常常会有粒子变细、仿石效果变差的质量问题 中国建材网,cnprofit.com

1.3.3 多彩粒子的制备

基础漆与保护胶体分别按400∶200 或400∶300 的质量比配制,用分散多用机分散造粒,转速700 r/min,时间70 s。

1.3.4 多彩涂料制备

将多彩粒子、包覆乳液、水按质量比600∶280∶90 配制成多彩涂料。

1.3.5 样板制备

将样板喷在砂浆型聚氨酯一体化板的基板上,基板表面要先喷涂封闭底漆,表干后再喷涂外墙中涂,再表干后喷多彩涂料。喷涂前将多彩涂料的粘度调整到85 KU 左右,用多彩涂料专用喷枪W-77 进行喷涂。喷涂时,各类样板表面的多彩粒子尽量均匀,多彩粒子的量应尽量相同。


1.4 试验及评价方法

根据保护胶不同温度、不同浓度及不同基础漆温度等制备一系列单色的多彩涂料,并制成系列样板。根据样板粗细粒子的多少、整体清晰程度等,将样板粒子大小及仿石效果分为好中差3 个等级,即:A 级,粗粒子多、颜色深、簿粒子少、细碎粒子少、仿石效果好;B 级,粗粒子一般、色较深、簿粒子一般、细碎粒子一般、仿石效果一般;C 级,粗粒子少、颜色略浅、簿粒子多、细碎粒子多、仿石效果差。其中:A 级粒子的仿石效果好,该参数下,粒子大小完全可以通过转速调整控制;B 级粒子的仿石效果一般,该参数下,粒子大小基本上也能通过转速控制;C 级粒子的仿石效果差,该参数下,粒子大小不能通过转速控制。

为便于观察,实验使用同一种加砂的基础漆,用铁黑和铁红色浆调成单一的浅黑色。为减少试验误差,环境温度下,基础漆粘度调成115~125 KU;为方便对比,造粒分散时采用恒定的转速,恒定的时间;保护胶采用同一种合成片状硅酸盐;包覆乳液采用同一种反应型乳液;喷涂前,将多彩涂料放置1 d,粘度调到85 KU 左右;样板的中涂统一调成淡黄色;喷涂时,出料的流量、喷枪气压等工艺参数尽量相同。

 

2 结果与讨论

根据不同保护胶温度、保护胶浓度及不同基础漆与保护胶体质量比、不同基础漆温度制备了4 组单色的多彩涂料,并制成样板。样板的仿石效果及喷涂施工效果见表2。

4 组多彩涂料样板的仿石效果及喷涂施工效果

温度对多彩涂料粒子大小及仿石效果的影响,在秋冬季,用分散机造粒的多彩涂料,常常会有粒子变细、仿石效果变差的质量问题 中国建材网,cnprofit.com

由表2 可以看出:

(1)Ⅰ组试验(1#~6#)中,相同基础漆温度10 ℃、保护胶体浓度6.5%条件下,保护胶体温度25 ℃以上的,粗粒子多、颜色深、细点少,看上去清晰,效果好,达到A 级;保护胶体温度20℃的,粗粒子略少、颜色略淡,薄粒子、碎粒子略多,整体颜色浅得越明显,达到B 级;15 ℃、10 ℃的,粗粒子更少,薄粒子、细点更多,为C 级。在10℃的保护胶体中造粒,造完粒后加热至25 ℃,再配成多彩涂料的样,除施工性能有所提高,粒子还是偏小,细点还是偏多,只能排在C 级中。这组试验表明,对于羟乙基纤维素醚-改性硅酸盐体系,分散造粒时,粒子的质量不但和保护胶的浓度相关,还与保护胶体的温度密切相关。保护胶体温度在25 ℃以上时,造出的粒子仿石效果好;25 ℃以下时,温度越低,粒子的仿石效果越差。

(2)Ⅱ组试验(7#~10#)中,基础漆温度10 ℃、保护胶体温度25 ℃以上,不同保护胶浓度的样板都能达到A 级,说明保护胶体浓度为3.5%时也能达到A 级。当然3.5%的样板细粒子比4%、5%、6.5%的略微多一点,但仍能列在A 级中。这说明在一定范围内,影响多彩粒子大小的主要因素是温度,而不是保护胶浓度.

(3)Ⅲ组试验(11#~12#)中,基础漆和保护胶按质量比4∶3造粒,保护胶体用量增加了50%,结果保护胶体温度低的仍为C 级,且喷涂不流畅。这说明保护胶体的用量也不是影响多彩粒子的主要因素。

(4)Ⅳ组试验(13#~18#)中,基础漆和保护胶体温度都在25 ℃以上时,保护胶浓度不是越高越好。说明在夏季,保护胶体浓度不能是固定不变的,而是要根据实际情况来微调配方或工艺参数。另外14# 样说明,温度高的基础漆,特别是刚搅拌好的基础漆,要放置一定的时间,自然冷却到一定的温度后才能造粒。

以上4 组试验总体来看,保护胶体温度低的,粒子偏小,整体仿石效果差,保护胶体温度高的,粒子偏大,整体仿石效果好。秋冬季的温度是多彩涂料粒子变细变小甚至变糊的主要原因。温度影响了多彩涂料粒子大小和仿石装饰效果,直接或间接影响并贯穿了多彩涂料生产、储存和施工的整个过程。


首先,保护胶体中温度影响保护胶有效成分的浓度。理论上,保护胶是改性一定范围内硅酸盐类层状薄片结构的聚集体,其中层状薄片表面带有负电荷,边缘带有正电荷。


在水中,聚集体分散成单一层状薄片,分散后层状薄片在电荷间作用力的驱动下,带有正电荷的薄片边缘,被其他带负电荷的薄片中间区吸引,形成“丁”字结构的复合体,丁字型复合体会进一步相互吸引,聚集,形成稳定的卡屋式三维网络凝胶体。


保护胶虽在水中分散开,有部分存在着抱团(非单一层状薄片形成的“丁”字结构)的现象,抱团的保护胶没有活性。一定温度范围内,温度越高,抱团越少,有效成分浓度越高,活性越高;温度越低,抱团越多,有效成分浓度越低,活性也越低。


其次,温度影响了粒子的大小。4 组试验说明,秋冬季影响造粒的主要因素不是保护胶的浓度或保护胶体的用量,而是保护胶体的温度,只有在合适的温度下,保护胶体中有效成分的浓度才能达到生产要求。造粒过程中,基础漆在外力剪切过程中受力形变较大,先形成片状色块,片状色块受力后裂成大色点,大色点再裂成所需大小的粒子。基础漆在形成粒子的过程中,不断产生新的表面,表面纤维素醚上的羟基会快速与保护胶体的有效成分交联,形成薄膜。


保护胶体的有效成分浓度越高,表面形成的膜越致密,能承受的剪切力越大,造成的粒子也越大,越清晰;有效成分浓度越低,表面形成的膜越疏松,能承受的剪切力越小,造成的粒子越小,也越糊。同样,温度对多彩涂料的制备和储存也有影响。


包覆乳液是反应型乳液,涂料粘度靠乳液与保护胶反应来增稠。造粒时残留的保护胶少,反应就少,涂料的粘度就低;残留的保护胶多,反应也多,粘度就较高。涂料的粘度越高,与粒子内部粘度越接近,搅拌捣腾过程中的粒子越容易碎。储存过程中,涂料粒子皮膜致密的,粒子不易溶涨,储存时间更久;粒子皮膜疏松的,粒子易碎易溶涨,储存时间短。


另外受温度影响的多彩涂料还影响了施工和仿石效果。浓度、温度合适的保护胶体做出的多彩涂料,多彩粒子的皮膜弹性好、表面光润,喷涂施工流畅,仿石效果好。反之做出的多彩涂料,多彩粒子的皮膜疏松、表面有粘滞感,难以喷涂,仿石效果也差。


3 结语

多彩涂料的粒子大小直接影响到墙面的装饰效果。多彩涂料在夏季能做好,但秋冬季不易做好,是因为秋冬季气温较低所致。生产过程中只要将保护胶体的温度提高到25 ℃以上,就可以保持正常生产。对于秋冬季多彩涂料生产和储存时产生的高粘度,可以考虑适当减小保护胶体中保护胶的浓度。


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