涂料生产中颜色质量的影响因素

涂料生产中颜色质量影响因素及解决方案万书青（佐敦涂料张家港有限公司215634）

王向阳（江苏黑松林粘合剂厂 225411）孙志兵（江苏磐希化工有限公司225404）摘要：分析影响色漆产品质量的因素，提出解决问题的方法。关键词：耐侯性，遮盖力，色差，粉化，颜料的选择,有色底漆0、前言涂料生产中有色涂料的产量现正逐年上升。有色涂料生产已成为涂料生产中重要的一个环节。当然，随着色漆产量的上升，有关颜色质量的投诉也在上升，比如耐侯性、遮盖力、色差、调色价格，这是因为在色漆生产过程中有很多因素制约着颜色质量。创建颜色配方要照顾到所有因素是很难做到的也是不现实的。但创建配方时要考虑到所有因素，尽可能多的考虑这此因素，如经济性、耐侯性、遮盖力、色差等，尽量优化，取最佳平衡点。本文从色漆质量的四个方面分析,对常见的一些问题及原因。并提出了解决这些问题的方法，力求找到调色生产最优的方法。1、 耐侯性??耐侯性是考量色漆产品的一个最基本的性能指标,在涂料标准中耐侯性主要有两个方面，一个是耐碱（酸）性另一个是耐光性。硅酸盐水泥是强碱弱酸盐，表面呈碱性，涂刷施工后，耐碱性较差的颜料由于与碱发生反应而变色，在酸性环境中就是要求所用材料的耐酸性能，而耐光性较差的颜料在紫外线照射下发色基团发生分解而变色。表（1）是目前比较通用的颜料。表1序J号色浆名称颜料索引耐碱性耐光性调色用途全色1/251/200全色1/251/2001碳黑PBK754~54~587~87~8深、中、浅色2铁红PR1014~54~54~587~87~8深、中、浅色3铁黄PY424~54~54~587~87~8深、中、浅色4大红PR112426~75~6深、中色5中黄PY7443~437~866深、中色6DPP红PR2544~54~54~57~87~87~8浅色7珊瑚红PR2554~54~54~57~87~87~8浅色8橘黄PY11054~54~587~87~8浅色9浅黄PY10954~54~587~87~8浅色10酞菁蓝PB15:354~4.54~587~87~8深、中、浅色11酞菁绿PG754~.54~587~87~8深、中、浅色12永固紫PV234~54~54~587~87~8深、中、浅色13洋红紫PV194~54~54~587~87~8深、中、浅色14玫瑰红PR1224~54~54~587~87~8深、中、浅色15钻蓝PB2854~54~587~87~8深、中、浅色16铬绿PG1754~54~587~87~8深、中、浅色17钒酸铋黄PY18454~54~587~87~8浅色色漆产品的耐侯性主要取决于颜填料的性能，因此颜填料的选择对涂料至关重要。从颜色期待来说，希望所用颜料颜色越多越好，因为颜料越多，覆盖的色域会越广；但是从材料库存成本投入来说，颜料的品种应越少越好，尤其对于自动调色系统还要考虑设备的成本［1］。［1］因此我们在设计调色系统的颜色体系时要综合考虑产品期望覆盖的色域范围、投入、产品性能、颜料性能、调色的准确性、及产品特殊市场需求等多方面因素，才能得到合理的颜色体系。对于大多数涂料公司来说，所用颜料都会选取炭黑PBK7、铁黄PY42、铁红PR101、有机黄PY74、有机红PR112、酞菁绿PG7、酞菁蓝PB15：3等作为主要颜料。普通有机红PR112和黄色PY74耐光性较差，只能在光线不强或室内使用。为了提高耐光性可增加高性能有机颜料红PR168和无机黄PY154,当然使用PR168和PY154的颜色成本高，有些厂家还添加了有机红PR254，PR255以及有机黄PY109，PY110，PY138，这几种颜料的耐碱性稍差，不宜在硅酸盐表面及碱性环境中使用，国内建筑涂料的施工工艺一般是一道底漆加两道面漆，所以这些颜料在建筑外墙使用，一定要强调客户使用外墙封碱底漆，否则会有因墙体的碱性而导致涂料退色的风险，当然如果处置得当，使用PR255可能代替PR168，虽然PR255单价比PR168高，但其着色能力是PR168的几倍，还是比较经济的。用PY138代替PY154也会使用成本倍下降。上表中还有三种颜料没有列出，这就是钼镉黄和钼镉红，这三种含铅颜料，耐光性是比较优异，但耐碱性较差，虽然目前由于制造工艺的不断完善，耐碱性有所提高但环保因素，已经不可避免地处于被淘汰命运。酞菁蓝和酞菁绿的性能相当优异，完全可以满足耐侯性需要。当然耐光性能最优的还是无机颜料，氧化铬绿、钴蓝等，这些颜料结构比较稳定，除非起胶粘作用的树酯、乳液发生粉化，一般这些颜料不会轻易退色，但钴蓝成本高且着色力相对较差，氧化铬绿饱和度不够，因此在国内氧化铬绿和钻蓝使用并不广泛。由于技术条件限制，目前仅有的两种紫颜料，蓝相紫PV23和红相紫PV19的耐光性并不能令人满意，有时一些紫色可以用玫瑰红PR122和酞菁蓝来复配得到。PR122的耐光性要比PV19和PV23好很多。（3） 氧化铁黄、氧化铁红是无机颜料，其稳定的结构决定了其优异的耐光性和耐碱性能。而碳黑在化学上虽然归于有机物，但其单一的分子结构使其化学稳定性相当优异。因而具有了优异的耐侯性能。实际应用中可以根据自己的产品特点选取颜料。如饱和度很高的亮黄亮红，可能不必要用耐侯性能很好的亮黄色和亮红色颜料。可能用比较经济的单偶氮黄PY74和单偶氮红PR112,这两种颜料由于其化学结不太稳定，容易退色，但如果大量并且无白色颜料钛白粉的存在，即使有少量退色也不会影响全部的颜色效果。这就好比一个万人大会,有几个人缺席也无人知晓。2、 遮盖力目前测试遮盖力的方法有两种：干遮盖和湿遮盖。由于工业漆中的填料较少,因此在工业漆中比较通用的是测湿遮盖。而建筑涂料中的填写料较多,这些填料在在液体中呈半透明状态,而干燥后呈现有一定遮盖能的白色。因此在此情况下测试涂料的湿遮盖显然不科学,国标在建筑涂料中规定用干遮盖即对比率（反射率测定法）来表征涂料的遮盖能力。但这种测试方法测试深色时就不是很科学了。而在浅色和中等深度的涂料中一般没有遮盖力的问题,饱和度较高的色域如鲜亮的黄色和红色由于配色所用颜料本身结构特点,使得这些颜料在液体中呈现半透明状态,因此这些色域要想盖底是很困难的。为了解决涂料遮盖能力的问题我们可能从生产和施工两个方面作手,就是增加涂料中颜料含量或使用有色底漆。2．1有色基础漆目前业界比较通用的做法是增加油漆施工道数,即增加漆膜厚度。这种做法的好处是显而易见的。但这种方式会以增加施工成本,在目前人工工资不断上升的情况下显然是不经济的。我们可以增加涂料中颜料含量即传统的色漆生产方式：单颜料研磨的生产方式,以色彩所需颜料中主色颜料在研磨前加入涂料中,即在打浆时加入,与填料一起研磨。在调色时再根据颜色需要加入其他色浆。（现代涂料的生产方式是预先将颜料研磨成浆料（通常称为色浆）。在需要时将所需色浆加入基础漆中再充分分散制成色漆。）是具体流程如下：图1引起涂料渗色。2.2有色底漆。除了增加颜料含量,我们还可以用底漆着色的方法解决涂料遮盖能力差的问题。底漆中可以加入2~3%的钛白粉,由于是底漆所用颜料不需要考虑其耐光性,因此成本会下降很多。因为有遮盖力问题的一般为嫩黄色、大红和鲜绿色容易有遮盖方面的问题,所以只要根据颜色的需要分别调配成红黄绿三种颜色。这三种颜色的光普反射数据如表（2）表2黄色底漆波长（nm）400420440460480500520540反射率20.6221.4520.519.8420.6434.7261.2378.5波长（nm）560580600620640660680700反射率85.6488.288.387.887.3988.1588.8989.84黄色底漆波长（nm）400420440460480500520540反射率36.9846.6446.5446.4346.0845.8546.0546.96波长（nm）560580600620640660680700反射率52.1363.7573.0476.5578.3480.3682.6184.92绿色底漆波长（nm）400420440460480500520540反射率39.5354.9858.2861.9664.4864.8264.1262.43波长（nm）560580600620640660680700反射率59.153.9345.7240.7139.0540.5442.2544.96当面漆为亮黄色、橙色和橙红时可选取用黄色底漆，面漆为艳红色，红色等时可选取红色底漆，图（2）为橙色用底漆与不用底漆和刮卡对，从下图可以看出用底漆后颜色并没有大的变化，而庶盖力却好很多。图23、 色差所谓色差通常是指产品颜色与标准颜色之间的距离。对色差表征的标准比较通用的是国际照明委员会（CIE）于1931年公布的Hunters标准。其主要原理是采用明度即黑白度（L）,红一绿度（a），黄一蓝度⑹,的直角色空间如图（3）所示，每种颜色对应一条光谱返射曲线。根据颜色三刺激值求和的方法计算出每条光谱曲线的色坐标[2],L'a'b值，然后比较两个颜色的L'a'b值，分别计算出差值，求三者的平方和再开平方根，就得到标准色差值。图33．1标准色差色差主要有两个方面，一是与标准色卡之间的色差，还有一个就是产品批次之间的色差。其中与标准色卡之间的色差主要是由于颜料复盖的色空间不够或是配色人员的能力。这种色差可以通过增加颜料和员工培训或采用电脑配色来避免。3．2批次色差产品批次之间的色差其产生的原因有两个方面，一个是由于产品配方的问题，另一方面是由于人员的原因。产品配方中分散体系与色浆的分散体发生冲突往往会使料中的某一种或几种颜料发生絮凝。颜料发生絮凝后会有两种表现形式。一种是杂色斑点，是生产过程中造成色浆与涂料的极性相反，形成了油包水或水包油的二相体系，使色浆在涂料中不能均匀分布，这种现象一般发生在低档乳胶漆和醇酸漆的配色过程中，一但这种絮凝形成就很难分散开了。这种絮凝主要是由于生产过程中，操作人员在打浆阶段温度没有控制好，而低档乳胶由于配方设计时基于成本的考虑，选用的分散剂性能不是太好，如果涂料温度与环境温度相差到15度以上，色浆的温度与环境温度基本相当，这时就极易形成絮凝，对于这种絮凝的解决办法是严格配色阶段涂料的温度，如发现涂料温度与环境温相差太大，可将涂料适当冷却后再进行配色。另一种絮凝是颜色发生变化，有点近似贝纳德旋涡现象。如果是钛白发生了絮凝，则同样的颜料配比，发生絮凝后的颜色会比标准颜色深，而如果是别的有色颜料发生了絮凝，则同样的颜料配比，发生絮凝后的颜色会比标准颜色浅。颜料发生料絮凝后在工厂刮卡对色时的受力情况施工时的受力情况是不同的，并且施工的受力也因人因时而异。因此这种情况在配色生产时往往不太容易发现。这种色差必须在配方设计的初期加以避免。其具体方法是配方设计时用指研法测试涂料与色浆的相容性。只有相容性好的体系不才能避免产品批次之间的色差。另一种产色色差的原因是由于涂料的传统生产方式是采取人工配色，人工配色可能初次配色时颜色与标准之间的色差会很小，但批量生产时由于不能完全使用相同的颜色配方因而一直是困绕涂料企业的难题。通常解决这种问题的途径是不同批次的涂料施工在不同的平面，为此江苏省技术监督局和江苏省建设委员会于1998年10联合发布的“外墙涂料工程施工及验收规程”中载明了这一点。目前涂料的生产方式正处于从人工配色向电配色转型的时期。对于电脑配色，这种色差的解决就简单多了。一般来讲，只要控制好了基础漆和色浆的色强，秤量系统比较精确的话，同一颜色配方不同批次之间的CIE值可以控控制在0.5以下，一般颜色在这个范围内，人眼基本上看不出色差。对于人眼比较敏感的灰色，配色完工前可以将不同批次的涂料刮在同一纸板上比较进行微调。这样就有效的避免了批次之间的色差。4、 粉化。涂层表面粉末化简称粉化。其产生的原因主要有两个，一个是配方中所选用的树酯的耐光性不够在紫外线照谢下发生粉化或配方中粉料过多超过了树酯的承载能力，另一个是施工过程中，所加稀释剂过多，导致树酯在涂层中局部不均，引起局部涂层中树酯不能完全包裹粉料而产生粉化。在涂料配方设计时要注意树酯的先择。目前还没有对树酯抗粉化程度的检测方法，一般是在配方完成后对涂料做人工老化试验来综合考察涂料的抗粉化和颜料耐光性。一般来说，环氧树较易粉化，水溶性树酯（乳液）由于分子较小比溶剂型树酯更易粉化。国内内外墙工程乳胶漆基于成本的考虑乳液量大多相对较少，为了达到一定的遮盖能力，其粉料相对多一些因此其PVC大多已达到或超过CPVC，涂料内的颜填料缺少树脂的包裹，而有些涂料的低剪粘度较高，工人施工时通常要加入溶剂稀释，而施工现场缺乏有效监督，极易发生涂层局部粉化现象。5、 结束语涂料配方开发和生产过程，大多数厂家均注意到质量控制的重要性，由于涂料企业一般不直接参于施工，对施工过程还达到完全控制。施工对引起的质量投诉也引起了一定重视，现在一般工业漆厂家都有了现场技术服务人员，对工业保护漆的施工进行监督，但民用漆的施工还没有引起足够重视。客户对涂料产品质量第一品价往往来源于涂装后的结果。因此涂料产品的质量好坏不仅是涂料出厂检验报告上所