Як забезпечити сумісність води на основі води з субстратами?
Вступ
Покриття на водній основі набули значної популярності в різних галузях через їх численні переваги, такі як низькі викиди ЛОС (летюча органічна сполука), екологічна доброзичливість та простота застосування. Однак одним із найважливіших аспектів, які потрібно ретельно розглянути, є їх сумісність з різними субстратами. Підкладка - це поверхня, на якій наноситься покриття, і якщо сумісність не забезпечена, це може призвести до ряду проблем, включаючи погану адгезію, лущення, пухирку та загальну незадовільну обробку. У цій поглибленій дослідницькій статті ми вивчимо різні фактори, які впливають на сумісність покриттів на водній основі з субстратами, та дасть практичні рекомендації для забезпечення успішного застосування покриття.
Розуміння покриття на водній основі
Покриття на водній основі формулюються з водою як основним розчинником замість традиційних органічних розчинників, таких як ксилол або толуол. Зазвичай вони складаються з полімерного сполучного, пігментів, добавок та води. Полімерне в'яжуче забезпечує властивості плівки та адгезію до субстратів. Різні типи полімерів використовуються у покриттів на водній основі, таких як акрил, поліуретани та вініли, кожен з яких пропонує чіткі характеристики з точки зору твердості, гнучкості та хімічної стійкості. Наприклад, акрилові покриття на водній основі відомі своєю чудовою вигодою та утриманням кольорів, що робить їх придатними для зовнішніх застосувань. Поліуретанові покриття на основі води, з іншого боку, пропонують хорошу стійкість до стирання та гнучкість, які бажані для застосувань, де поверхня з покриттям може піддатися зношенню або руху.
Пігменти у покриттів на водній основі відповідають за забезпечення кольору та непрозорості. Вони можуть бути неорганічними або органічними пігментами, з неорганічними пігментами, як правило, пропонують кращу міцність і легку. Добавки також включаються в покриття на водній основі для посилення конкретних властивостей. Наприклад, поверхнево -активні речовини використовуються для поліпшення змочування та розповсюдження покриття на субстраті, тоді як агенти залестують, допомагають частинкам полімеру разом злитись під час процесу сушіння для формування безперервної плівки.
Типи субстратів
Існує широкий спектр підкладки, на яких можна застосувати покриття на водній основі. Деякі з загальних типів включають:
1. ** Метали **: такі метали, як сталь, алюміній та цинк, часто покриваються для захисту їх від корозії та посилення їх зовнішності. Різні метали мають різні поверхневі характеристики. Наприклад, сталь може мати шорстку або гладку поверхню залежно від її виробничого процесу, а алюміній часто має природний оксидний шар від його поверхні, який може впливати на адгезію покриття. Поверхні з покриттям цинку зазвичай використовуються в покрівельних та сайдингах, а сумісність покриттів на водній основі з цинковими субстратами вимагає ретельного розгляду, оскільки цинк може реагувати з певними компонентами покриття.
2. ** Деревина **: Деревина - популярна підкладка як для внутрішніх, так і для зовнішніх застосувань. Він може змінюватись за щільністю, пористістю та вмістом вологи. Хвофта, такі як сосна, більш пористі порівняно з листяними порідами, такими як дуб. Вміст вологи деревини є критичним фактором, оскільки він може впливати на час висихання та адгезію покриття. Якщо деревина має високий вміст вологи, це може призвести до того, що покриття пухир або лущення, коли волога намагається втекти під час процесу сушіння.
3. ** Пластмас **: Пластмаса буває в різних формах і композиціях, таких як поліетилен, поліпропілен та ПВХ. Кожен тип пластику має власні властивості поверхні та хімічні властивості. Наприклад, поліетилен має відносно низьку поверхневу енергію, що може ускладнити покриття на водній основі мокри та належним чином прилипати. З іншого боку, ПВХ може мати добавки, які можуть взаємодіяти з компонентами покриття, впливаючи на сумісність.
4. ** Бетон **: Бетон широко використовується в будівництві для підлоги, стін та фундаментів. Це пористий матеріал з грубою поверхнею. Пористість бетону може поглинати покриття на водній основі, що може зажадати спеціальних праймерів або поверхневих процедур для забезпечення належної адгезії. Крім того, лужність бетону також може впливати на стабільність покриття, оскільки деякі покриття можуть не бути стійкими до високих рівнів рН.
Фактори, що впливають на сумісність
Кілька факторів відіграють вирішальну роль у визначенні сумісності покриттів на основі води з субстратами:
1. ** Поверхнева енергія **: поверхнева енергія підкладки є важливим фактором. Субстрати з низькою поверхневою енергією, такими як пластмаса, такі як поліетилен, як правило, відбивають покриття на водній основі, оскільки покриття має більший поверхневий натяг. Для поліпшення сумісності поверхнева енергія субстрату може бути збільшена за допомогою поверхневих обробки, таких як обробка плазми або використання промоторів адгезії. Наприклад, дослідження, проведене за [назвою дослідника], виявило, що обробка поліетиленових субстратів у плазмі збільшила їх поверхневу енергію від початкового значення приблизно від 30 мН/м до понад 40 мн/м, що призвело до значно покращеного адгезії покриттів на основі води.
2. ** Хімічний склад **: Хімічний склад як покриття, так і субстрату може вплинути на сумісність. Наприклад, якщо субстрат містить певні реактивні хімічні речовини, такі як кислоти або луг, вони можуть реагувати з компонентами покриття, що призводить до деградації або поганої адгезії. У випадку з бетоном його висока лужність може реагувати з кислими компонентами в деяких покриттях на водній основі. З іншого боку, якщо покриття містить полімери, які не є хімічно сумісними з субстратом, наприклад, поліуретанове покриття, застосоване до субстрату з високим вмістом полярних речовин, коли поліуретан є неполярним, можуть виникати проблеми з адгезією.
3. ** Пористість **: Пористість субстрату впливає на те, як покриття поглинається та дотримується. Високопористі підкладки, такі як деревина та бетон, можуть поглинати покриття, що може бути корисним у деяких випадках, оскільки це може забезпечити кращий кріплення. Однак, якщо пористість занадто висока і не належним чином керована, це може призвести до таких проблем, як надмірне поглинання покриття, що призводить до тонкої та нерівномірної обробки. Наприклад, у дослідженні на деревному покритті спостерігалося, що коли пористість деревини не враховувалася, а покриття на основі води наносили без належного праймінгу, покриття занадто швидко поглинулося в деревні пори, залишаючи на поверхні печінний і нерівний вигляд.
4. ** Вміст вологи **: Вміст вологи в підкладці є критичним фактором, особливо для субстратів, таких як деревина. Високий вміст вологи в деревині може призвести до того, що покриття пухир або лущення, коли волога намагається втекти під час процесу сушіння. Рекомендується гарантувати, що вміст вологи в деревині знаходиться в межах прийнятного діапазону (як правило, від 6% до 12% для внутрішніх застосувань та 12% до 18% для зовнішніх застосувань) перед нанесенням покриття на водній основі. Тематичне дослідження компанії з виробництва меблів показало, що коли вони застосовували покриття на водній основі до дерева з вмістом вологи вище 15% для зовнішнього проекту, майже 30% шматочків з покриттям мали проблеми з пухиром або лущенням протягом перших кількох тижнів застосування.
Тестування сумісності
Перш ніж застосувати покриття на водній основі на велику площу підкладки, важливо провести випробування на сумісність. Існує кілька методів для тестування сумісності:
1. ** Тести на адгезію **: тести на адгезію використовуються для визначення того, наскільки добре покриття приєднується до субстрату. Одним із поширених методів є тест на адгезію перехресного вилучення, де на поверхні покритої покритої робиться малюнок порізів, а потім наноситься шматок клейової стрічки та видалено, щоб побачити, чи покриття відшаровується. Відповідно до галузевих стандартів, хороший результат адгезії показав би мінімально без лущення покриття. Наприклад, в лабораторних умовах при тестуванні адгезії акрилового покриття на водній основі до сталевої підкладки за допомогою тесту на адгезію перехресного вихованця, якщо більше 5% покриття відшаровували після видалення стрічки, це вказує б на потенційну проблему адгезії.
2. ** Випробування на змочування **: Випробування на змочування використовуються для оцінки того, наскільки добре покривають поверхню підкладки. Одним із простим методом є розміщення краплі покриття на підкладці та спостереження за тим, як воно поширюється. Якщо падіння поширюється рівномірно і швидко, це вказує на хороше змочування. Однак якщо крапля бісеру вгору або не поширюється добре, це пропонує погані проблеми з змочуванням та потенційною сумісністю. У дослідженні про змочування покриттів на водній основі на пластикових субстратах було встановлено, що коли поверхнева енергія пластику була занадто низькою, крапельки покриття вгорують, що свідчить про необхідність обробки поверхні для поліпшення змочування.
3. ** Випробування на хімічну стійкість **: Тести на хімічну стійкість проводяться для оцінки того, як покриття витримує вплив різних хімічних речовин, з якими може зіткнутися поверхня з покриттям у передбаченому застосуванні. Наприклад, якщо поверхня з покриттям, ймовірно, контактує з очисними агентами або розчинниками, важливо перевірити стійкість покриття цим речовинам. Поширеним методом є викриття зразка з покриттям хімічним речовиною протягом визначеного періоду часу, а потім спостерігати за будь -якими змінами зовнішнього вигляду покриття, таких як знебарвлення, пом'якшення або лущення. У промисловому застосуванні, де покриття на водній основі використовувались на металевій підкладці на заводі хімічної обробки, були проведені випробування на хімічну стійкість, щоб забезпечити, щоб покриття могли протистояти впливу хімічних речовин, що використовуються в операціях заводу.
Підготовка поверхні
Правильна підготовка поверхні має вирішальне значення для забезпечення сумісності покриттів на водній основі з субстратами. Нижче наведено деякі ключові етапи підготовки поверхні:
1. ** Очищення **: Підкладка повинна бути ретельно очищена, щоб видалити бруд, жир, олію чи інші забруднення. Наприклад, при покритті металевої підкладки будь -яку іржу або масштаб слід видалити за допомогою механічних методів, таких як шліфування або хімічні методи, такі як кислотна кислота. У випадку з дослідженням автомобільного живопису було встановлено, що коли металеві поверхні не були належним чином очищені перед нанесенням покриття на водній основі, адгезія покриття значно зменшувалася, і за короткий проміжок часу було численне випадки лущення та пухирки.
2. ** Розгладження **: Якщо підкладка має грубу поверхню, можливо, її потрібно буде згладити, щоб забезпечити більш рівну основу для покриття. Це можна зробити за допомогою шліфування, шліфування або інших механічних методів. Наприклад, при покритті бетонної підлоги, якщо поверхня занадто шорстка, це може спричинити нанесення покриття нерівномірно і призвести до непривабливої обробки. Розгладжуючи поверхню за допомогою шліфувальної машини, можна досягти більш рівномірного покриття.
3. ** Прайтинг **: Прекрасність часто необхідна, особливо для субстратів з певними характеристиками. Наприклад, для пористих субстратів, таких як деревина та бетон, ґрунтовка може допомогти ущільнити пори та забезпечити кращу поверхню для покриття. У дослідженні з дерев’яним покриттям було показано, що використання грунтовки на водній основі на дереві з високою пористістю значно покращило адгезію та обробку подальшого покриття на водній основі. Для субстратів з низькою поверхневою енергією, такими як пластмас, праймер з промотором адгезії може бути використаний для підвищення енергії поверхні та поліпшення сумісності.
Застосування покриття
Після того, як поверхня буде належним чином підготовлена, можна нанести покриття на водній основі. Нижче наведено деякі важливі міркування під час подання заявки на покриття:
1. ** Метод застосування **: Існує кілька методів застосування покриттів на основі води, включаючи чищення, обприскування та кочення. Вибір методу застосування залежить від різних факторів, таких як тип підкладки, розмір області, що підлягає покриттю, та бажана обробка. Наприклад, обприскування часто віддається перевагу для великих плоских поверхонь, таких як стіни та стелі, оскільки воно може забезпечити більш рівну і гладку обробку. Частинг може бути більш придатним для менших, детальних ділянок або для нанесення більш товстого шару. Прокатка - це загальний метод покриття підлоги і може забезпечити хороший баланс між швидкістю та якістю обробки.
2. ** Товщина покриття **: Товщину покриття слід ретельно контролювати. Застосування занадто тонкого пальто може не забезпечити достатнього захисту або покриття, при цьому занадто густа пальто може призвести до таких проблем, як повільне висихання, розтріскування або лущення. У лабораторному експерименті з покриттями на водній основі, що застосовується до металевих субстратів, було встановлено, що оптимальна товщина покриття приблизно від 20 до 30 мкм забезпечила найкращий баланс між захистом та часом сушіння. Товщину покриття можна виміряти за допомогою таких інструментів, як датчик товщини мокрої плівки або вимірювання товщини сухої плівки.
3. ** Умови сушіння **: Умови сушіння відіграють вирішальну роль у успіху застосування покриття. Адекватна вентиляція має важливе значення для того, щоб водяна пара вийшла під час процесу сушіння. Якщо середовище сушіння занадто вологе, воно може уповільнити час сушіння і потенційно спричинити такі проблеми, як пухирство або лущення. Наприклад, у випадку дослідження проекту малювання меблів, де використовувались покриття на водній основі, коли кімната сушіння мала відносну вологість понад 80%, час сушіння значно продовжувався, і на поверхнях покриті було кілька випадків пухирки.
Контроль якості та огляд
Після застосування покриття важливо провести контроль якості та огляд, щоб забезпечити успішне застосування покриття та було досягнуто сумісності з субстратом. Нижче наведено деякі ключові аспекти контролю якості та перевірки:
1. ** Візуальний огляд **: слід проводити візуальний огляд, щоб перевірити наявність видимих дефектів, таких як лущення, пухирство, розтріскування або нерівність у покритті. Це можна зробити, просто подивившись на поверхню покриття в нормальних умовах освітлення. У виробничому об'єкті, який виробляє покриття продуктів, візуальний огляд - це перший крок у контролі якості. Якщо виявлено якісь видимі дефекти, потрібні подальші дослідження та коригувальні дії.
2. ** Тестування адгезії (після застосування) **: Тестування на адгезію слід повторювати після того, як покриття було застосовано для того, щоб адгезія залишалася задовільною. Це можна зробити за допомогою тих самих методів, що і описано раніше, наприклад, тест на адгезію перехресного вилучення. Якщо адгезія погіршилася з моменту початкового тестування, вона може вказувати на проблему з процесом застосування покриття або зміною умов субстрату. Наприклад, у будівельному проекті, де покриття на водній основі використовувались на стінках бетонів, випробування на адгезію після застосування показало, що в деяких областях, де бетон піддавався надмірній вологості під час процесу затвердіння, адгезія покриття була поганою.
3. ** Випробування на хімічну стійкість (після застосування) **: Тестування на хімічну стійкість також слід повторювати після того, як покриття було застосовано для того, щоб покриття все ще протистояло впливу відповідних хімічних речовин. Це особливо важливо, якщо поверхня покриття буде впливати на хімічні речовини під час її нормальної роботи. Наприклад, в лабораторних умовах, де покриття на водній основі використовувались на пластикових субстратах для обладнання для хімічного аналізу, проводили тестування на хімічну стійкість після застосування, щоб забезпечити, щоб покриття могли протистояти впливу хімічних речовин, що використовуються в процесі аналізу.
Висновок
Забезпечення сумісності покриттів на основі води з субстратами є складним, але важливим завданням для досягнення успішного застосування покриття. Розуміючи характеристики як покриття, так і підкладки, проводячи відповідні тести на сумісність, виконуючи належну підготовку поверхні, належним чином застосовуючи покриття та проводячи ретельний контроль якості та огляд, можна подолати проблеми, пов'язані з сумісністю та досягти високоякісної, міцної обробки покриття. Постійні дослідження та розробки в галузі покриттів на водній основі та сумісності субстрату додатково покращать продуктивність та застосовність цих покриттів у різних галузях, що призводить до більш стійких та ефективних рішень для покриття.
