¿Para qué sirven los agentes de nivelación como ayuda habitual en el recubrimiento?
1. ¿Para qué sirven los agentes de nivelación como ayuda habitual en el recubrimiento?
La función principal de la pintura es decorar y proteger. Si se producen defectos de fluidez y nivelación, no sólo afectan al aspecto, sino que también merman la función protectora. La formación de agujeros de contracción y agujeros de alfiler puede provocar la discontinuidad de la película de pintura, lo que puede reducir las propiedades protectoras de la pintura. En el proceso de construcción y formación de la película, se producirán algunos cambios físicos y químicos, estos cambios y la naturaleza de la propia pintura afectarán significativamente a la fluidez y nivelación de la pintura.
Una vez aplicado el revestimiento, aparecerán nuevas interfaces, normalmente la interfaz líquido/sólido entre el revestimiento y el sustrato y la interfaz líquido/aire entre el revestimiento y el aire. Si la tensión interfacial en la interfaz líquido/sólido entre la pintura y el sustrato es superior a la tensión superficial crítica del sustrato, la pintura no podrá extenderse sobre el sustrato y, naturalmente, producirá defectos de nivelación como ojos de pez y encogimiento.
La evaporación de los disolventes durante el proceso de secado provoca diferencias de temperatura, densidad y tensión superficial entre la superficie y el interior de la película de pintura, lo que a su vez provoca movimientos turbulentos dentro de la película, dando lugar a los llamados remolinos. En los sistemas que contienen más de un pigmento, los remolinos también pueden dar lugar a hinchamientos y floraciones si hay alguna diferencia en la movilidad de las partículas de pigmento, y a filigranas en superficies verticales.
A veces se producen partículas insolubles durante el secado de la película de pintura, lo que puede dar lugar a la formación de gradientes de tensión superficial, que a menudo provocan la contracción de la película de pintura. Por ejemplo, en sistemas de curado reticulado, en los que la formulación contiene más de una resina, pueden formarse partículas insolubles a partir de resinas menos solubles a medida que el disolvente se evapora durante el proceso de secado. Asimismo, en las formulaciones que contienen tensioactivos, si el tensioactivo es incompatible con el sistema, o si su concentración cambia a medida que el disolvente se evapora durante el secado, lo que provoca cambios en la solubilidad y la formación de gotas incompatibles, también puede formarse una diferencia de tensión superficial. Todo ello puede dar lugar a la creación de agujeros de contracción.
La presencia de contaminantes externos durante el proceso de construcción y formación de la película de un revestimiento también puede provocar defectos de nivelación como contracción y ojos de pez. Estos contaminantes suelen ser aceite, polvo, niebla de pintura, vapor de agua, etc. procedentes del aire, las herramientas de construcción y los sustratos.
La naturaleza de la propia pintura, como la viscosidad de trabajo y el tiempo de secado, también puede tener un efecto significativo en la *nivelación final de la película de pintura. Una viscosidad de aplicación demasiado alta y un tiempo de secado demasiado corto producirán normalmente una superficie mal nivelada.
Por lo tanto, es necesario ayudar a la pintura a obtener una buena nivelación añadiendo agentes niveladores, realizando algunos cambios en la pintura durante la construcción y la formación de la película y ajustando las propiedades de la pintura.
Para un sistema de formulación definido, según la naturaleza de la formulación y el rendimiento del agente de nivelación deseado, elegir la especie de agente de nivelación adecuada.
1.1. Sistemas de pintura a base de disolventes
En las formulaciones de imprimaciones y capas intermedias se suelen utilizar agentes niveladores acrílicos. Si se requiere desgasificación y humectabilidad del sustrato, es aconsejable elegir
Nivelantes acrílicos de peso molecular medio o alto. En las imprimaciones, si se requiere una mayor humectabilidad del sustrato, se pueden considerar los agentes niveladores de silicona y los agentes niveladores acrílicos modificados (como los agentes niveladores acrílicos modificados con flúor y los agentes niveladores acrílicos modificados con fosfatos) que reducen significativamente la tensión superficial, y si los agentes niveladores de silicona y los agentes niveladores acrílicos modificados con flúor tienen efectos secundarios como la estabilización de burbujas y la afectación de la adherencia entre capas, se deben utilizar agentes niveladores acrílicos modificados con fosfatos.
En las formulaciones de acabados y pinturas transparentes, los requisitos relativamente altos para el aspecto de la película, generalmente se puede elegir agente nivelador acrílico de bajo peso molecular, que obtendrá una buena nivelación, en la película no es fácil producir sombra de niebla. En los sistemas de curado reticulado, a menudo se utilizan agentes niveladores acrílicos con grupos funcionales reactivos para obtener una mejor nivelación y mejorar las propiedades físicas y químicas de la película. Los agentes niveladores de silicona son necesarios si se requiere una mejor fluidez o si se necesita resistencia al deslizamiento y al rayado, en cuyo caso es * preferible utilizar agentes niveladores de silicona en combinación con agentes niveladores acrílicos.
Cabe señalar que los agentes niveladores de silicona proporcionan propiedades de nivelación al tiempo que reducen eficazmente la tendencia del revestimiento a descolgarse cuando se aplica sobre superficies verticales. Además, en las formulaciones de pintura metal flash, los agentes niveladores de silicona deben utilizarse con precaución, ya que pueden provocar una alineación desigual de los pigmentos de escamas de aluminio y un color desigual de la película de pintura.
1.2、Sistema de recubrimiento en polvo
El proceso de nivelación de los recubrimientos en polvo se divide en dos etapas. La ** primera etapa es la fusión de las partículas de polvo y la segunda etapa es la fusión y el flujo de las partículas de polvo en una película de pintura plana. Los recubrimientos en polvo no contienen disolventes y no producen un gradiente de tensión superficial durante el proceso de formación de la película, por lo que la nivelación está más relacionada con la humectación del sustrato.
Los recubrimientos en polvo suelen utilizar agentes niveladores acrílicos. Si el agente nivelador está en forma líquida, se suele preelaborar en un lote maestro antes de su uso. También hay nivelantes acrílicos en polvo, específicos para recubrimientos en polvo, que son nivelantes acrílicos líquidos adsorbidos sobre polvos de sílice, y algunos nivelantes de menor calidad adsorbidos con carbonato cálcico.
Si el recubrimiento en polvo necesita ser liso y antidescolgado, debemos utilizar nivelante de silicona, ya existen polvos específicos para recubrimientos en polvo de nivelante de silicona. El uso de agentes de nivelación de silicona debe tenerse en cuenta para evitar la formación de agujeros de contracción.
1.3、Sistema de revestimiento a base de agua
Los sistemas de recubrimiento a base de agua se dividen en sistemas solubles en agua y sistemas de látex.
En el sistema soluble en agua, la tensión superficial del sistema necesita ser fuertemente reducida, * comúnmente utilizados son agentes niveladores de silicona y compuestos de fluorocarbono.
Se utilizan de la misma forma que en los sistemas con base de disolvente. Por supuesto, si se requiere una superficie realmente plana, son necesarios agentes niveladores acrílicos para sistemas al agua.
Para los sistemas de látex, el mecanismo de formación de la película es completamente diferente y la viscosidad no cambia con la evaporación del disolvente. El uso de agentes niveladores en la formulación mejorará potencialmente la humectación del sustrato de la pintura y los agentes niveladores acrílicos pueden mejorar la planeidad de la película, pero las principales propiedades de flujo de la pintura se controlan y ajustan más a menudo mediante la adición de agentes de control reológico.
2. ¿Por qué es necesario añadir algún agente de nivelación a una pintura?
La presencia de contaminantes externos en la pintura durante la construcción y la formación de la película también puede provocar defectos de nivelación, como contracción y ojos de pez. Estos contaminantes suelen ser aceite, polvo, niebla de pintura, vapor de agua, etc. procedentes del aire, las herramientas de construcción y los sustratos.
La naturaleza de la propia pintura, como la viscosidad de trabajo y el tiempo de secado, también puede tener un efecto significativo en la *nivelación final de la película de pintura. Una viscosidad de aplicación demasiado alta y un tiempo de secado demasiado corto producirán normalmente una superficie mal nivelada.
Por lo tanto, es necesario ayudar a la pintura a obtener una buena nivelación añadiendo agentes niveladores, ajustando la pintura a algunos cambios que se producen durante la construcción y la formación de la película y a la naturaleza de la pintura.
3. ¿Por qué espesan los agentes nivelantes al agua?
En la industria química, los agentes nivelantes son indispensables porque permiten conseguir una superficie muy homogénea, brillante y lisa. Todos vemos a técnicos mezclando agentes nivelantes al agua con espesantes naturales, pero con un buen grado de humectación. Un aditivo reológico se define como algún aditivo que cambia la reología de un fluido, por ejemplo de un fluido newtoniano a un fluido plástico, pseudoplástico, o viceversa. Estos aditivos pueden ser polímeros, espesantes naturales, disolventes inorgánicos u orgánicos, o una variedad de electrolitos o dispersantes orgánicos o inorgánicos.
Los agentes nivelantes se utilizan para conseguir una superficie muy homogénea, brillante y lisa cuando se aplican tintas, pastas, revestimientos, etc. a la superficie de los materiales. Estos agentes nivelantes son principalmente electrolitos superficiales, tensioactivos y poliméricos muy eficaces, cuyo mecanismo de acción es dispersar, romper la espuma, diluir, hacer que la pintura o tinta sea muy fluida (sin modificar el contenido en sólidos de la pintura o tinta) y tenga una buena humectabilidad superficial (tanto El uso de estos agentes niveladores puede reducir en gran medida el efecto «pinhole» y de cráter en la superficie de las piezas impresas. 4.
La naturaleza controlada de los agentes niveladores de acrilato se consigue variando el peso molecular del acrilato.
Las propiedades controladas de los agentes niveladores de acrilato se consiguen variando el peso molecular. La compatibilidad del homopolímero no es tan buena como la de los copolímeros, por ejemplo, el homopolímero de ácido acrílico suele ser poco compatible con las resinas epoxi, poliéster, poliuretano y otras resinas utilizadas en revestimientos, si se mezclan con métodos físicos se formará un mal estado de la superficie de la película de revestimiento sin luz, por lo que el homopolímero de acrilato no es muy adecuado para los agentes niveladores. El agente de nivelación ideal es un copolímero, que puede ser un terpolímero, o un copolímero modificado, y sólo el copolímero puede cambiar la *ness del polímero y la temperatura del vidrio a través de diferentes monómeros.
Normalmente, el peso molecular medio en número de los agentes niveladores de acrilato se controla entre 6000-20000, la distribución del peso molecular es relativamente estrecha, la temperatura de la flor de vidrio se controla por debajo de -20°C y la tensión superficial es inferior a 25-26mN/m. Tales copolímeros acrílicos de compatibilidad limitada se consideran buenos agentes niveladores.
Los agentes niveladores acrílicos pueden ser homopolímeros o copolímeros; estructuras lineales o con cadenas ramificadas; copolímeros aleatorios o copolímeros en bloque.