Как обеспечить совместимость покрытия на водной основе с субстратами?
Введение
Водные покрытия приобрели значительную популярность в различных отраслях промышленности из -за их многочисленных преимуществ, таких как выбросы с низким содержанием ЛОС (летучие органические соединения), экологическое дружелюбие и простота применения. Однако одним из важнейших аспектов, которые необходимо тщательно рассмотреть, является их совместимость с различными субстратами. Подложка - это поверхность, на которой применяется покрытие, и если совместимость не обеспечена, это может привести к ряду проблем, включая плохую адгезию, очистку, пузыри и общую неудовлетворительную отделку. В этой углубленной исследовательской статье мы рассмотрим различные факторы, которые влияют на совместимость покрытий на водной основе с субстратами, и даем практические рекомендации для обеспечения успешного применения покрытия.
Понимание водных покрытий
Водные покрытия составлены с водой в качестве основного растворителя вместо традиционных органических растворителей, таких как ксилол или толуол. Обычно они состоят из полимерного связующего, пигментов, добавок и воды. Полимерное связующее обеспечивает пленку, формирующие свойства и адгезию подложке. Различные типы полимеров используются в водоснабжении, таких как акриловые, полиуретаны и винилы, каждый из которых предлагает различные характеристики с точки зрения твердости, гибкости и химической стойкости. Например, акриловые покрытия на основе воды известны своей превосходной и удержанием цвета, что делает их пригодными для применения на открытом воздухе. Потиретановая вода, с другой стороны, обеспечивает хорошую устойчивость к истиранию и гибкость, которые желательны для применений, где поверхность покрытия может подвергаться износу или движению или движению.
Пигменты в водоснабжениях несут ответственность за обеспечение цвета и непрозрачности. Они могут быть неорганическими или органическими пигментами, с неорганическими пигментами, которые обычно предлагают лучшую долговечность и легкую норму. Добавки также включаются в покрытия на водной основе для улучшения определенных свойств. Например, поверхностно -активные вещества используются для улучшения смачивания и распространения покрытия на субстрате, в то время как коалесцирующие агенты помогают частицам полимера объединяться во время процесса сушки, образуя непрерывную пленку.
Типы субстратов
Существует широкий спектр субстратов, на которых можно наносить покрытия на водной основе. Некоторые из общих типов включают:
1. ** Металлы **: Металлы, такие как сталь, алюминий и цинк, часто покрываются для защиты их от коррозии и усиления их внешнего вида. Различные металлы имеют разные характеристики поверхности. Например, сталь может иметь шероховатую или гладкую поверхность в зависимости от его производственного процесса, а алюминий часто имеет натуральный слой оксида на своей поверхности, который может влиять на адгезию покрытия. Поверхности, покрытые цинком, обычно используются в приложениях для кровельных и сайдинга, а совместимость покрытий на водной основе с цинковыми субстратами требует тщательного рассмотрения, поскольку цинк может реагировать с определенными компонентами покрытия.
2. ** Дерево **: Дерево является популярным подложкой как для внутренних, так и для внешних применений. Это может варьироваться по плотности, пористости и содержанию влаги. Сфальные деревы, такие как сосна, более пористые по сравнению с лиственными породами, такими как дуб. Содержание влаги в древесине является критическим фактором, так как это может повлиять на время сушки и адгезию покрытия. Если древесина имеет высокое содержание влаги, оно может привести к тому, что покрытие приводит к пузырю или кожуру, поскольку влага пытается сбежать в процессе сушки.
3. Каждый тип пластика имеет свою собственную поверхностную энергию и химические свойства. Например, полиэтилен имеет относительно низкую поверхностную энергию, которая может затруднить влажные покрытия на водной основе и правильно прилипать. ПВХ, с другой стороны, может иметь добавки, которые могут взаимодействовать с компонентами покрытия, влияя на совместимость.
4. ** Бетон **: Бетон широко используется в конструкции для полов, стен и фундаментов. Это пористый материал с шероховатой поверхностью. Пористость бетона может поглощать покрытия на водной основе, что может потребовать специальных праймеров или поверхностных обработок, чтобы обеспечить правильную адгезию. Кроме того, щелочность бетона может также влиять на стабильность покрытия, так как некоторые покрытия могут не быть устойчивыми к высоким уровням pH.
Факторы, влияющие на совместимость
Несколько факторов играют решающую роль в определении совместимости покрытий на водной основе с субстратами:
1. ** Поверхностная энергия **: Поверхностная энергия субстрата является важным фактором. Субстраты с низкой поверхностной энергией, такие как пластмассы, такие как полиэтилен, имеют тенденцию отражать покрытия на водной основе, поскольку покрытие имеет более высокое поверхностное натяжение. Чтобы улучшить совместимость, поверхностная энергия субстрата может потребоваться увеличить за счет поверхностных обработок, таких как обработка плазмы или использование промоторов адгезии. Например, исследование, проведенное [название исследователя], показало, что лечение полиэтиленовых субстратов увеличивала их поверхностную энергию от первоначального значения около 30 мн/м до более чем 40 мн/м, что приводит к значительно улучшенной адгезии покрытий на основе воды.
2. ** Химический состав **: Химический состав как покрытия, так и подложки может влиять на совместимость. Например, если субстрат содержит определенные реактивные химические вещества, такие как кислоты или щелочи, они могут реагировать с компонентами покрытия, что приводит к деградации или плохой адгезии. В случае бетона его высокая щелочность может реагировать с кислыми компонентами в некоторых водных покрытиях. С другой стороны, если покрытие содержит полимеры, которые не являются химически совместимыми с субстратом, например, полиуретановое покрытие, применяемое к субстрату с высоким содержанием полярных веществ, когда полиуретан не полярно, могут возникнуть проблемы с адгезией.
3. ** Пористость **: Пористость субстрата влияет на то, как покрытие поглощается и придерживается. Высокопористые подложки, такие как древесина и бетон, могут поглощать покрытие, что в некоторых случаях может быть полезно, поскольку оно может обеспечить лучшее закрепление. Однако, если пористость слишком высока и не управляется должным образом, это может привести к таким проблемам, как чрезмерное поглощение покрытия, что приводит к тонкому и неровному отделению. Например, в исследовании по деревянному покрытию было отмечено, что, когда пористость древесины не учитывалась и наносилось на водную основу без надлежащего заполнения, покрытие слишком быстро поглощалось в деревянные поры, оставляя пятна и неровное появление на поверхности.
4. ** Содержание влаги **: Содержание влаги в субстрате является критическим фактором, особенно для подложков, таких как древесина. Высокое содержание влаги в древесине может привести к тому, что покрытие может привести к палке, поскольку влага пытается убежать во время процесса сушки. Рекомендуется гарантировать, что содержание влаги в древесине находилось в пределах приемлемого диапазона (обычно от 6% до 12% для внутренних применений и от 12% до 18% для наружных применений) перед применением покрытия на водной основе. Тематическое исследование компании по производству мебели показало, что, когда они применяли покрытия на основе воды в древесину с содержанием влаги выше 15% для внешнего проекта, почти 30% кусочков с покрытием имели проблемы с волнистыми или отчитывающимися в течение первых нескольких недель применения.
Совместимость тестирования
Перед тем, как применять покрытие на водной основе на большую площадь субстрата, важно провести тесты совместимости. Есть несколько методов для совместимости тестирования:
1. Одним из распространенных методов является тест на адгезию с поперечим, где на поверхности покрытого покрытия производится шаблон разреза, а затем применяется кусок клейкой ленты и удаляется, чтобы увидеть, отключится ли покрытие. Согласно отраслевым стандартам, хороший результат адгезии будет минимальным, чтобы не чистить покрытие. Например, в лабораторных условиях при тестировании адгезии акрилового покрытия на водной основе к стальному субстрату с использованием теста на поперечную адгезию, если более 5% покрытия отсекает после удаления ленты, это укажет на потенциальную проблему адгезии.
2. ** Тесты смачивания **: Тесты смачивания используются для оценки того, насколько хорошо покрытие сдерживает поверхность подложки. Один простой метод - поместить каплю покрытия на подложке и наблюдать, как оно распространяется. Если капля распространяется равномерно и быстро, это указывает на хорошее смачивание. Однако, если капля зажигает или не распространяется хорошо, это предполагает плохие проблемы с смачиванием и потенциальной совместимости. В исследовании смачивания покрытий на водной основе на пластиковых подложках было обнаружено, что когда поверхностная энергия пластика была слишком низкой, капли покрытия будут взойдности, что указывает на необходимость в поверхностной обработке для улучшения смачивания.
3. Например, если поверхность с покрытием, вероятно, вступит в контакт с чистящими средствами или растворителями, важно проверить сопротивление покрытия этим веществам. Обычным методом является обнаружение общего образца на химическое вещество в течение определенного периода времени, а затем наблюдать за любыми изменениями в внешнем виде покрытия, таких как обесцвечивание, смягчение или очистка. В промышленном применении, где на металлическом подложке использовались покрытия на водной основе на химической обработке, были проведены испытания химической устойчивости для обеспечения того, чтобы покрытия могли противостоять воздействию химических веществ, используемых в операциях завода.
Подготовка поверхности
Правильная подготовка поверхности имеет решающее значение для обеспечения совместимости покрытий на водной основе с субстратами. Ниже приведены некоторые из ключевых шагов в подготовке поверхности:
1. Например, при покрытии металлической подложки, любая ржавчина или масштаб следует удалить с использованием механических методов, таких как шлифовальные или химические методы, такие как фланг кислота. В тематическом исследовании автомобильной покрасительной площадки было обнаружено, что, когда металлические поверхности не были должным образом очищены перед нанесением покрытия на водной основе, адгезия покрытия была значительно уменьшена, и в течение короткого периода времени были многочисленные случаи очистки и пузыря.
2. ** Сглаживание **: Если подложка имеет шероховатую поверхность, его, возможно, потребуется сгладить, чтобы обеспечить более равномерное основание для покрытия. Это можно сделать с помощью шлифования, шлифования или других механических методов. Например, при покрытии бетонного пола, если поверхность слишком грубая, это может привести к неравномерному нанесению покрытия и привести к непривлекательной отделке. Сглаживая поверхность, используя шлифовальную машину, может быть достигнуто более равномерное нанесение покрытия.
3. Например, для пористых субстратов, таких как древесина и бетон, грунтовка может помочь запечатать поры и обеспечить лучшую поверхность для покрытия, чтобы придерживаться. В исследовании по деревянному покрытию было показано, что использование грунтовки на водной основе на древесине с высокой пористостью значительно улучшило адгезию и отделку последующего покрытия на водной основе. Для субстратов с низкой поверхностной энергией, такими как пластмассы, праймер с адгезионным промотором может использоваться для увеличения поверхностной энергии и повышения совместимости.
Приложение для покрытия
После того, как поверхность будет должным образом подготовлена, можно применить покрытие на водной основе. Ниже приведены некоторые важные соображения в процессе подачи заявления на покрытие:
1. ** Метод нанесения **: Существует несколько методов нанесения покрытий на водной основе, включая чистку, распыление и прокатывание. Выбор метода применения зависит от различных факторов, таких как тип субстрата, размер области, подлежащего покрытию, и желаемой отделки. Например, опрыскивание часто предпочтительнее для больших плоских поверхностей, таких как стены и потолки, поскольку оно может обеспечить более равномерную и гладкую отделку. Чистка может быть более подходящей для небольших, детальных участков или для нанесения более толстого пальто. Прокатка является распространенным методом для покрытия полов и может обеспечить хороший баланс между скоростью и качеством отделки.
2. ** Толщина покрытия **: толщина покрытия должна быть тщательно контролирована. Нанесение слишком тонкого пальто может не обеспечить достаточную защиту или покрытие, при нанесении слишком толстого пальто может привести к таким проблемам, как медленная сушка, растрескивание или очистка. В лабораторном эксперименте по водоснабжению, нанесенным на металлические субстраты, было обнаружено, что оптимальная толщина покрытия составляет около 20-30 микрон, обеспечивая наилучший баланс между защитой и временем сушки. Толщина покрытия может быть измерена с использованием таких инструментов, как манометр толщины влажной пленки или манометр толщины сухой пленки.
3. ** Условия сушки **: Условия сушки играют решающую роль в успехе применения покрытия. Адекватная вентиляция необходима для того, чтобы водяной пары вырвались во время процесса сушки. Если среда сушки слишком влажной, она может замедлить время сушки и потенциально вызвать такие проблемы, как пузырь или очистка. Например, в тематическом исследовании проекта по рисованию мебели, где использовались покрытия на водной основе, когда в сушки была относительная влажность более 80%, время сушки было значительно расширено, и на поверхностях с покрытием было несколько случаев пузырей.
Контроль качества и проверка
После приложения для покрытия важно провести контроль и проверку качества, чтобы гарантировать, что покрытие было успешно применено и что совместимость с субстратом была достигнута. Ниже приведены некоторые из ключевых аспектов контроля качества и проверки:
1. Это можно сделать, просто посмотрев на поверхность с покрытием в нормальных условиях освещения. На производственном заводе, которая производит покрытые продукты, визуальный осмотр является первым шагом в контроле качества. Если какие -либо видимые дефекты обнаруживаются, требуются дальнейшие исследования и корректирующие действия.
2. ** Тестирование на адгезию (после применения) **: тестирование на адгезию следует повторять после применения покрытия, чтобы убедиться, что адгезия остается удовлетворительной. Это может быть сделано с использованием тех же методов, что и описано ранее, например, тест на адгезию поперечного выбора. Если адгезия ухудшилась с момента начального тестирования, она может указывать на проблему с процессом применения покрытия или изменением условий субстрата. Например, в строительном проекте, где на бетонных стенках использовались покрытия на водной основе, испытание на адгезию после применения показало, что в некоторых областях, где бетон подвергался воздействию чрезмерной влаги во время отверждения, адгезия покрытия была плохой.
3. Это особенно важно, если поверхность покрытия будет подвергаться воздействию химических веществ во время ее нормальной работы. Например, в лабораторных условиях, где на пластиковых субстратах использовались покрытия на водной основе для оборудования для химического анализа, было проведено тестирование химической устойчивости после применения, чтобы обеспечить, чтобы покрытия могли противостоять воздействию химических веществ, используемых в процессе анализа.
Заключение
Обеспечение совместимости покрытий на водной основе с субстратами является сложной, но важной задачей при достижении успешного применения покрытия. Понимая характеристики как покрытия, так и субстрата, проводя соответствующие тесты на совместимость, выполняя надлежащую подготовку поверхности, правильное применение покрытия и проведение тщательного контроля и проверки качества, можно преодолеть проблемы, связанные с совместимостью, и достичь высококачественной, долговечной отделки покрытия. Продолжающиеся исследования и разработка в области водоснабжения и совместимости субстрата еще больше улучшат производительность и применимость этих покрытий в различных отраслях, что приведет к более устойчивым и эффективным решениям для покрытия.
