Розлив лакокрасочных материалов. Методы определения

Розлив – это способность л/к материалов, наносимых на поверхность, утрачивать под влиянием поверхностного натяжения штрихи, образовавшиеся от кисти, или ряби при нанесении слоя краскораспылителем. Метод определения розлива заключается в определении времени, в течение которого исчезают неровности с окрашиваемой поверхности

Розлив ЛКМ на окрашиваемой поверхности характеризуется способностью лакокрасочного материала, нанесённого поверхность окрашиваемого изделия, образовывать гладкую плёнку без следов нанесения и технологических дефектов, под действием сил поверхностного натяжения. От розлива лакокрасочного материала зависят такие важные характеристики покрытия, как блеск и внешний вид.
Молекулы жидкости (лакокрасочного материала), находящиеся в её массе, испытывают действие сил, одинаковых по всем направлениям. Поверхностное натяжение возникает на границе раздела фаз жидкости с твердым телом (окрашиваемой подложкой), жидкости и окружающей средой и др. из-за действия сил, направленных вдоль границы раздела фаз.

Лакокрасочный материал, нанесённый на окрашиваемую подложку, растекается по ней так, что площадь поверхности ЛКМ-окрашиваемая подложка и ЛКМ–окружающая среда увеличивается, а краевой угол между лакокрасочным материалом и окрашенной поверхностью уменьшается.
Если краевой угол смачивания Q < 90o, то значит, что данный лакокрасочный материал будет растекаться по окрашиваемой поверхности. В случае, если Q > 90o, то лакокрасочный материал не будет смачивать окрашиваемую поверхность.
Розлив лакокрасочного материала определяется поверхностным натяжением ЛКМ и поверхностным натяжением окрашиваемой подложки, а также межфазным поверхностным натяжением на границе раздела фаз ЛКМ–окрашенная подложка.

Связь между краевым углом смачивания и поверхностным натяжением определяется с помощью уравнения Юнга:

Из уравнения Юнга следует, что лакокрасочный материал будет смачивать и растекаться по окрашиваемой поверхности в случае, если поверхностное натяжение поверхности будет больше поверхностного натяжения лакокрасочного материала. Таким образом, зная поверхностные натяжения окрашиваемых подложек и лакокрасочных материалов можно спрогнозировать, будет ли лакокрасочный материал растекаться по данной окрашиваемой поверхности или нет.
Но определить поверхностные натяжения твёрдых тел прямыми методами невозможно. Определить критические поверхностные натяжения твёрдых тел, можно в соответствии с методом Зисмана. Метод Зисмана основан на измерении краевых углов смачивания (Q) у жидкостей с различными поверхностными натяжениями, после этого по графику зависимости cos Q от поверхностного натяжения, с помощью экстраполяции, при значении Q=1 находят значение критического натяжения.
При помощи величин поверхностных натяжений различных материалов, можно объяснить такие дефекты лакокрасочных покрытий, как шагрень, кратеры, рыбий глаз, неудовлетворительная адгезия покрытия и др.
Поверхностное натяжение лакокрасочной композиции обусловлено значениями поверхностных натяжений компонентов, входящих в её состав.
Таким образом, чтобы обеспечить смачивание окрашиваемой подложки, поверхностное натяжение большинства лакокрасочных материалов, должно находиться в пределах порядка 28-35 мН/м или же ниже.
Однако, не все лакокрасочные материалы имеют низкие значения поверхностных натяжений, особенно это касается водно-дисперсионных лакокрасочных материалов (из-за высокого значения поверхностного натяжения воды) и материалов с высоким сухим остатком.
Понизить значения поверхностных натяжений ЛКМ, чтобы сделать материал технологически пригодным для использования, можно с помощью введения в состав лакокрасочного материала различных поверхностно-активных веществ (ПАВ) – агентов розлива.
Добавки для улучшения розлива предотвращают дефекты покрытия, снижая поверхностное натяжения системы.
Некоторые агенты розлива не влияют на значение поверхностного натяжения, а лишь оптимизируют процесс испарения растворителя с поверхности лакокрасочной плёнки и устраняют разницу поверхностных натяжений на различных участках покрытия. С помощью этих добавок предотвращаются такие дефекты покрытия, как шагрень.
Добавки для улучшения розлива ЛКМ должны обладать следующими свойствами:
- эффективно снижать поверхностное натяжение;
- быть совместимыми с остальными компонентами лакокрасочной композиции;
- быстро двигаться к межфазной границе ЛКМ–окрашиваемая подложка;
- иметь достаточную концентрацию молекул ПАВ;
- не ухудшать характеристики лакокрасочного материала.
К основным добавкам, которые улучшают розлив и выравнивание лакокрасочной плёнки, относятся:

1. Органически модифицированные полисилоксаны - эти вещества в значительной мере уменьшают величину поверхностного натяжения. Полисилоксаны улучшают растекание даже при очень небольшом содержании в составе ЛКМ. В большом количестве полисилоксаны могут ухудшать межплёночную адгезию, оказывать негативное влияние на внешний вид последующего слоя лакокрасочного покрытия, увеличивать пенообразование.

2. Фторированные углеводороды – снижают величину поверхностного натяжения. Не оказывают влияния на межслойную адгезию, не увеличивают пенообразования.

3. Акриловые полимеры – не оказывают влияния на величину поверхностного натяжения. С помощью этих добавок сложно предотвратить такие дефекты, как кратеры и рыбий глаз. С помощью акриловых полимеров можно избавиться от «волнистости» и «шагренистости» лакокрасочного покрытия. Эти добавки не сказываются отрицательно на межслойной адгезии.

Добавки, опубликованные в данной статье, приведены лишь в информативных целях. Эффективность использования любой добавки, необходимого проверять экспериментальным путём для каждого лакокрасочного материала.
Добавки, улучшающие розлив и выравнивание ЛКМ, как правило, можно вводить на всех стадиях технологического процесса, но есть и такие, которые можно вводить только при постановке ЛКМ на «тип».
При использовании в составе лакокрасочного материала добавок для улучшения розлива ЛКМ необходимо помнить:
- большинство добавок является поверхностно-активными веществами и существует опасность их передозировки;
- при использовании в составе ЛКМ различных функциональных добавок, они могут противоположно влиять на свойства лакокрасочного материала, например действие загустителей, направлено на структурирование ЛКМ и предотвращение стекания, а добавки для улучшения розлива напротив улучшают растеканиеЛКМ по подложке;
- из-за использования в составе ЛКМ функциональных добавок, при улучшении одних характеристик лакокрасочного материала, могут ухудшиться другие.
Итак, добавки для улучшения розлива ЛКМ, конечно, улучшают внешний вид и блеск лакокрасочного покрытия, предотвращают образование многих дефектов ЛКП, позволяют использовать ЛКМ для многих трудноокрашиваемых поверхностей. Но перед использованием добавок, всегда необходимо консультироваться с фирмами-производителями и поставщиками о целесообразности использования той или иной добавки в составе вашего ЛКМ. Для достижения максимально положительного эффекта от введения добавок, необходимо проверять экспериментальным путём влияние каждой добавки, на свойства конкретного лакокрасочного материала.