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系统色浆的评价方法

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C史、-/ HINACO ATINGS 2006._ 05■ _._._曩嚏爆日明雠 龋—————_I lc : 系统色浆的评价方法 徐凯斌(南京天祥涂料有限公司,南京210015) 雷爱国(江苏省建材研究设计院有限公司,南京210009) 摘要:从色浆的颜色体系、色浆技术、颜色接受性、对基础漆性能的影响、环保性能以及色繁本 j。 身的性能指标等方面说明色浆的评价评估方法,同时对开发系统色浆也有一定的指导意义,并为 啮 j “ 制定相应技术规范提供参考依据。 关键词:系统色浆;颜色接受性;基础漆 。 中圈分类号;TQ630文献标识码;B 文章编号:1oos-2556(2008)05一∞28-05 国内市场自本世纪初开始推广调色系统,虽然 有机黄PY74、有 历史较短,但发展很快。主要建筑涂料生产厂家已纷 机红PRll2、酞 纷推出自己的调色系统,在全国大中城市建立调色 菁绿PG7、酞菁 中心。目前主要采用水性通用色浆或水性色浆用于 蓝PB15:3等8支 乳胶漆的零售店POS调色,也有少数厂家率先推出 核心色浆,如图 了溶剂型木器聚氨酯漆的POS调色系统和建筑涂料 1所示。 的工厂电脑自动调色系统。 图1调色系统的核心色浆 (1)普通有机 调色系统由系统色浆、基础漆、调色机、色卡、 红PRl12和黄色PY74耐候性较差,为了提高耐候 分光光度计、配色及颜色管理软件等部分组成,其中 性可增加高性能有机颜料外墙红PR254/PR255/ 系统色浆是调色系统的核心之一。企业在推广调色 PR168和外墙黄PY101/PY109/PYl38/PYl54。 系统时都会面临许多色浆体系,要选择适合自己的 (2)提高颜色覆盖的色域及遮盖力可增加酞菁蓝 系统色浆,必须对色浆体系进行全面的评估。本文从 PB15:1/PB15:4(红相蓝,高遮盖力,价格更高)、绿 颜色体系(覆盖的色域、颜料种类、性能)、色浆采用 PG36(黄相绿,价格为PG7的两倍)、橙红PO/36/ 的技术(水性色浆或水油通用色浆、丙烯酸树脂或醛 PO43/PO73/PY83(红相黄)、蓝相紫PV23和红相紫 酮树脂)、基础漆对色浆的颜色接受性(展色性、抗浮 PV19/PR122等。 色发花性、抗返粗结粒等)、环保性(voc、APE、重 (3)提高小包装浅色城调色的准确性可增加低浓 金属颜料、低毒溶剂)及色浆本身的性能指标等方面 度炭黑浆、酞菁蓝浆、酞菁绿浆和氧化铁棕(Brown) 说明色浆的评价评估方法。 或棕土色(Raw Umber)。这是因为一般浓度的炭黑、 1 颜色体系 酞菁蓝、酞菁绿的着色力极强,而小包装浅色所需的 色浆极少,在调色机内不能准确注入。氧化铁棕是由 从颜色期待来说,希望色浆越多越好,因为色浆 铁红和铁黄复合而成,棕土色浆由铁红、铁黄和炭黑 越多,覆盖的色域会越广;但是从材料库存、设备投 3种颜料复合而成,在需要少量铁红、铁黄和炭黑中 入来说,色浆的支数应越少越好。因此我们在设计调 的2种或3种色浆时只要加入铁棕或棕土1种色浆即 色系统的颜色体系时要综合考虑产品期望覆盖的色 可,这样加入的精度自然会更高。 域范围、投入、产品性能、颜料性能、调色的准确性、 (4)木器漆透明或半透明着色可增加透明氧化铁 包装大小及产品特殊市场需求等多方面因素,才能 红和透明氧化铁黄,同调色体系中有机色浆(通常是 得到合理的颜色体系。一般说来,大多数调色系统都 半透明的)一起可组成木器漆底着色体系。 包含钛白PW6、炭黑PBK7、铁黄PY42、铁红PR101、 (5)在树脂较少、PVC较高的外墙涂料体系中,应 维普资讯 http://www.cqvip.com

C 、-/鱼OLORA堂NT AN D COL地ORMATCHING■ ■一 使用完全由无机颜料组成的色浆在国内还没有引起 足够的重视,也无相关文献报道,但由于色浆使用不 当产生的质量问题却很多。现国内工程外墙乳胶漆, 乳液用量一般在20%±4%,PVC约为60%,已达到 或超过CPVC,涂料内的颜填料缺少树脂的包覆;硅 树脂涂料通常有苯丙乳液和硅乳液组成的基料,用 无机颜料钛白、铁红(黄相)、铁红(蓝相)、铁黄、铁 黑、氧化铬绿、钴蓝、铋黄八支色浆组成的色浆系统。 2色浆技术 色浆采用的技术决定着其应用范围、与基础漆 量各占10%左右,由于硅乳液实际成膜的固含较苯 丙更低,其PVC一般高于CPVC,才能保持较好的 透气性能;硅酸盐涂料的基料为水玻璃,完全是个无 机材料,涂膜中颜填料完全暴露,无树脂的保护;溶 剂型Pliolite外墙涂料树脂用量也很少,虽然理论上 从配方设计来说涂料的PVC稍低于CPVC,但由于 颜、填料细度、粒径分布的波动以及封底不佳、过度 的相容性、对基础漆性能的影响大小、环保性、价格 等诸多方面,因此在采用调色系统前必须充分了解 色浆采用的技术,即除颜料以外的主要组成。 调色系统按应用领域主要分为两大类:水性色 浆和溶剂型色浆。水性色浆通常又分为普通水性色 浆和水、油通用色浆;溶剂型色浆也可分为通用色浆 和专用色浆。 2.1水性色浆 稀释都可能造成最终涂膜的PVC超过CPVC。同无 机颜料相比,在无足够树脂的保护下有机颜料极易 引起褪色,其一是由于有机颜料极易受到碱的攻击 普通水性色浆只能用于水性涂料,现主要用于 乳胶漆的工厂调色。水性通用色浆是指可用于普通 水性涂料的调色又可用于中长油醇酸、聚氨酯改性 醇酸、弱溶剂丙烯酸涂料调色的水油通用色浆,在北 而褪色,其二是有机颜料的粒径小,通常在1 0~ 1 00nm,仅为无机颜料的l/l 0(无机颜料通常在 100~l 000nm),很容易被雨水冲洗掉(wash out), 而引起褪色。同样,关于这一性质,具有极好耐候性、 通常被视为无机颜料的炭黑色浆同有机颜料相似, 美、欧洲、澳大利亚、新西兰用于零售店家装涂料的 调色。同普通水性色浆主要差别在于:为了提高在醇 酸等溶剂型涂料中的相容性,通用色浆内含有大量 的多元醇和表面活性剂壬基酚乙氧基醚(APE),这种 通用色浆用于水性-TLI] ̄漆的调色有以下几个缺点:(1) 由于粒径小,易被洗出,故在高PVC外墙涂料中也 不宜使用。 基础漆的耐水性变差;(2)深色漆黏度显著降低;(3) VOC升高,环保性较差;(4)色浆浓度低,调色成本 合理运用上述原理,可以很容易地组合得到适 宜的颜色体系。大多数调色系统是在8支核心色浆的 基础上,根据需要增加2~8支色浆组合为10~16支 较高。目前在我国零售店乳胶漆的调色主要采用 Degussa公司的8 8 8系列和CPscolo r公司的 Monicolor系列,它们均为通用色浆,在国外也普遍 色浆的色浆系统。现国内市场零售店乳胶漆调色系 统主要有D e g u s s a公司的8 8 8色浆系统和 CPSCOLOR公司的Monicolor色浆系统。888由12 支色浆组成,色浆支数较少,设备投入会较少,总体 会更经济;Monicolor由16支色浆组成,覆盖的色域 更广,可调出更鲜艳的颜色。 采用。但同国外市场不同的是,我国家装市场醇酸漆 使用很少,大多数涂料公司并没有用到它的通用性 (油性醇酸),只用于乳胶漆的调色,因此说这类通用 色浆并不真正适合中国市场的需要。 2.2溶剂型通用色浆 实际应用中可以根据自己的产品特点增减色浆。 如国内外墙乳胶漆都是工程漆,绝大多数在工厂调 色,因此乳胶漆零售店调色实际上仅限于内墙乳胶 漆,不用考虑耐候性,因此高耐候性的有机红和有机 黄色浆可以不用,昂贵的蓝相紫PV23可以通过有机 红和酞菁蓝复配得到,红相紫PV19可以用色相相似 溶剂型通用色浆是指可用于大多数溶剂型涂料的 通用色浆,使用的载体树脂常分为醛酮树脂和丙烯酸 树脂。醛酮树脂有更好的混溶性和颜料添加量,仍是 首选的载体树脂;丙烯酸树脂有更好的耐候性,但混溶 性稍差。对于涂料性能要求极高及混溶性差的涂料, 则只能采用与涂料完全相同树脂体系的专用色浆。 但价格更便宜的PR122代替。外墙漆调色一般都是 5L以上的大包装,且考虑到耐候性一般不用太浅的 颜色,可以不用低浓度炭黑、酞菁蓝、酞菁绿和氧化 3颜色接受性(Color Acceptance) 理想的颜色接受性是成功应用调色系统的关键, 它决定着色漆的品质和施工性能。色浆在基础漆中 铁棕(Brown)或棕土(Raw Umber)色浆,同时应增加 几支耐候性好的红、黄、橙、紫色浆。高PVC外墙 涂料,主要有外墙工程乳胶漆、硅树脂涂料(SREP)、 硅酸盐涂料、溶剂型PLIOLITE树脂外墙漆等树脂含 量较低的外墙涂料,为了保证耐候性最好采用完全由 的颜色接受性不但与色浆的组成有关,而且同基础 漆的组成也有关。 颜色接受性丰要问题表现为展色(C 0 l 0 r development)不佳、杂色斑,, ̄,(mottling)、贝纳德旋 ZHONGGUO TULIAO I I 2 0 0 6年 第2 1卷 第5期 维普资讯 http://www.cqvip.com

Z 0 n 0 0 C生、-/ HINACO ATINGS一2006.05 1 涡(Benard cel1)、返粗结粒(seeding)等现象。 3.1展色性 水性色浆和通用色浆在乳胶漆中颜色接受性问 题主要表现为展色性。测试展色性最常用的方法是 指研法(rub out test),且最好是在不同混匀条件 (2min和10min)下进行指研实验。其操作如下:将色 浆加入到基础漆中,在混匀机中分别混合2rain和 10min,接着刮涂制板(draw down)并进行指研实验。 比较2min和10min、指研区和非指研区的色差,若 存在色差,说明展色性不佳,调色时不能得到准确一 致的颜色。2min为实际混匀时通常采用的标准时间, 10min可认为是一种过度混合状态。若两种混合状态 下有色差,则表明调色时颜色的重现性会有问题,因 为颜色与混匀时间有关。 (a)左一混匀2rain后指研;;右 混匀1 0rain后指研 n【 0 刀 :2 一l (b)左一混匀2rain后指研;右一混匀1 0rain后指研 图2指研实验 展色问题常有以下几种表现形式: (1)2min混匀展色正常,指研无色差,但 l0min混匀颜色变浅,指研部分颜色变深,如图2 (a)所示。其原因是在长时间混合后色浆中颜料表 面的分散剂发生解吸,被吸附到邻近基础漆的颜、 填料粒子表面,色浆中颜料粒子缺少分散剂的有效 保护而发生絮凝,颜色变浅,在指研的外力作用下 重新解絮凝,恢复原来的颜色。其解决办法是在基 础漆中加入具有对多种颜、填料快速吸附功能的低 分予量、多官能团分散剂,可快速占据在基础漆的 颜填料表面以及色浆中颜料粒子的表面,防止色浆 中颜料絮凝。 (2)随混匀时间延长,涂料颜色变深,混匀2min 团 的涂料,颜色很浅,展色性差,在指研时颜色变深, l0rain时展色好,指研无色差,如图2(b)所示。这种 现象常发生在通用色浆在醇酸漆及普通水性色浆在 高疏水性的外墙乳胶漆(如无皂聚合乳液)的调色中。 其原因是通用色浆中的乳化剂不足以保证色浆在醇 酸漆中乳化以及水性色浆和乳胶漆的HLB值相差太 大。解决办法是提高色浆的乳化作用、降低色浆和基 础漆:之间的介面张力,通常非离子表面活性剂或疏 水性共聚物分散剂会十分有效。 (3)指研区颜色变浅。这表明基础漆内的分散剂 对钛白的保护不够而导致钛白发生絮凝,其解决办 法是选用对钛白有强烈吸附作用的分散剂进行保护。 3.2杂色斑点 杂色斑点是指色浆在基础漆中不能均匀分布, 在显微镜下可以看到许多较大的有色颗粒极性液滴 乳化分散在非极性白色基础漆中,形成油包水的二 相体系。它类似如以上所述的展色问题(2),只是更 为严重。这种现象在乳胶漆中很少发生,主要发生在 通用色浆用于醇酸漆的调色中。在大多情况下,其解 决办法是选用较低分子量、亲水的阴离子型表面活 性剂来调节相容性,使色浆小液滴稳定性降低,色浆 中颜料表面分散剂的分子链重新取向分布,颜料表 面的连续相由极性转变为非极性,消除杂色斑点,实 现良好展色。 3.3贝纳德旋涡 叭纳德旋涡主要发生溶剂型体系,是由于颜料 粒径不同(可能是絮凝造成的)、局部表面张力梯度和 较低黏度造成的,可通过适当助剂减少絮凝、降低表 面张力和适当提高涂料黏度来消除。 3.4返粗结粒 返粗结粒(Seeding)现象在水性或溶剂型体系中 部有可能发生,在检测涂料细度和刷涂时均可发现 大的固体颗粒。造成这~一现象主要是由于色浆中的 颜料在加入到基础漆中后所处的环境(包括溶剂、树 脂种类及浓度、润湿分散等助剂)发生了很大的变化 而做成的,也就是通常所说的颜料冲击(Pigment Shock),因此色浆体系同基础漆体系相差较大时容 易发生这种现象,如水性通用色浆用于溶剂型漆(如 聚氨酯醇酸、弱溶剂丙烯酸)调色和溶剂型通用色浆 在硝基漆、聚酯漆中的调色。通过外加适当分散剂加 强对颜料的保护以及注意色浆加入到基础漆中后应 迅速充分混匀均匀可减少发生结粒的可能。 3.5调节方法 调节色浆在基础漆的颜色接受性常用的方法如 下:①确定颜色接受性问题的种类;②选择1~2种 维普资讯 http://www.cqvip.com

C 、√O鱼LORA NTAN D COL世OR MATCHIN0■ ■_ 可能解决颜色接受性问题的助剂;③后添加1%助剂 HASE等增稠剂;②选用对色浆不太敏感的缔合型增 稠剂,通常为憎水基较小的缔合型增稠剂及新型增 稠剂,如Aminoplast缔合型增稠剂;③提高基础漆 (已过量,通常0.5%足够)到基础漆中混合均匀;④ 将色浆加入到基础漆中分别混合2min ̄l 10rain后做 指研实验;⑤如果有效,降低助剂浓度至理想状态。 的原始黏度来补偿黏度的降低;④在色浆中加入一定 量缔合型增稠剂,加入基础漆后可形成新的缔合,减 少黏度的降低。 4色浆对基础漆性能的影响 色浆加入到基础漆后成为基础漆中的一部分, 定会对基础漆的性能产生一定影响,因此在采用 调色系统时必须对色漆的性能进行评估。由于深色 5色浆的环保性能 色浆最终成为成品色漆的一部分,其环保性能 漆中加入的色浆最多,影响也最大,因此在评估色浆 对基础漆性能的影响时应在按色浆的最大加入量进 行评估。 将影响色漆的环保性能,因此在采用调色系统前要 对色浆的环保性能进行评估,特别是在家装涂料的 应用,因为国内对家装用乳胶漆和木器漆中有害物 质均有严格的法律法规。色浆的环保性能应从 重金属颜料、挥发性有机化合物的含量(voc),烷基 色浆对基础漆性能的影响是多方面的,包括贮 存性能、施工性能、干膜的物理化学性能及环保性 能。这里重点讨论水性色浆对乳胶漆的耐水性和黏 度的影响。 酚乙氧基醚(APE)、溶剂环保性(对人体毒性、可降解 性、气味)等方面进行评估。 5.1重金属颜料的环保性评估 4.1水性色浆对乳胶漆耐水性的影响 水性色浆对乳胶漆性能影响最大的是耐水性和 中剪黏度(Krebs—Stormer黏度),其中水性通用色 浆的影响会更大。主要是由于水性通用色浆中含有 作为环保色浆不应含有铅、铬、镉等重金属颜 料,必须说明的是重金属铬,含铬的颜料应根据其价 态决定其毒性,国际通行的做法是+6价的铬被认为 有毒颜料,而+3价铬如氧化铬绿如同氧化铁颜料一 样被看作为无毒颜料。 5.2水性通用色浆的环保性评估 大量的表面活性剂及水溶性多元醇类溶剂,能较长 时间保留在干膜中影响耐水性和耐擦洗性,同时在 涂料中妨碍减弱了缔合型增稠剂的憎水基对乳液和 颜填料的缔合作用,使中剪黏度降低。同时由于水 性通色浆的浓度较低,调色时色浆的加入量较大, 负面影响自然会更大。对于浅色由于色浆加入量 少,一般在3%(体积分数,下同)以下,耐水性及黏 度降低不会达到不能接受的程度;中间色色浆加入 量一般在3%~6%,对耐水及黏度降低较大;深色漆 色浆加入量一般在6%~10%,对耐水性及黏度的影 响极大,如Stormer黏度常可下降3O~40KU,也 水性色浆特别是传统水性通色浆对涂料的环保 性能产生较严重影响,主要是挥发性有机化合物 (voc),u烷基酚乙氧基醚(APE)这两类物质,水性通 用色浆的主要组成见表1。关于VOC我国有2个 标准,一是强制性国家标准GB 18582—2001和环境 标志产品认证技术要求HBC12—2002。GB18582— 2001的要求是VOC200g/L(不扣水,内墙),一般说 来比较容易通过;HB C 1 2—2002标准的要求是 就是说一个正常黏度为100KU的基础 漆加入色浆后黏度会下降至60K U, 这一黏度的涂料的外观、贮存性能、施 工性能、遮盖力都不会太好。 外墙乳胶漆对耐水性有更高的要 求,无论从经济性还是耐水性来说最 好不要使用水性通用色浆来调色,而 表1 水性通用色浆的主要组成(氧化铁红PR101和Hansa黄PY74) 应使用含表面活剂和多元醇较少、高 浓度的水性色浆调色较好,同时检测 最大色浆加入量时的耐水性。 4.2色浆对黏度影响的解决方法 通常有以下几种方法解决色浆对 黏度的影响:①合理搭配其它类型的 增稠剂如HEC、HMHEC、ASE和 ZHONGGU0 TULIA0 I l 2 0 0 6年 第2 1卷 第5期 维普资讯 http://www.cqvip.com

C C、-,}IINA  OA ̄GS 02()【】6 5■1 I__..疆曩蛐 晶阴咖哪 l————.._l l. — TVOC100 g/L(扣水,内墙),对 表2零voc水性通用色浆的主要组成(氧化铁红PR101和Hansa黄PY74) 于基础漆来说通过已经不易,若深 色漆加入大量通用色浆后VOC将 会超标,可以进行如下计算:1个零 VOC的清漆900mL,加入最大色浆 量10%色浆即为100mL,得到的1L 涂料中将含有30g以上的VOC,若 涂料体积固体含量按3 3%计,则 TVOC约为90g,已接近HBC 12- 2002要求的上限。现国内市场绝大 多数乳胶漆的零售店调色均采用这 种通用色浆,严格说来是不能满足 环境标志产品技术要求的。 烷基酚乙氧基醚(APE)在我国 目前还没有,但因其降解成有毒的 表3溶剂型色浆的主要组成(氧化铁红PR1 01和Hostaperm紫PV1 9) 酚类副产物已被国际上公认为对环境有 害化合物,在许多发达国家已被禁用。 环境友好型色浆应用其它聚合物润湿分 散剂取代APE,如表2为环境友好型零 VOC水性通用色浆主要组成。 5.3溶剂型色浆的环保性评估 对于溶剂型色浆需要评估的主要 是溶剂,包括溶剂的总量(即VOC)、 溶剂对人的毒性、对环境的影响以及 溶剂的气味。国家标准GB 1 8 5 8 1— 2001对室内家装用溶剂型木器漆料 中有害物质有明确的,色浆可能会对其中的 制也会对色强和色相产生波动。如氧化铁黄过度分散 挥发性有机化合物、苯、甲苯和二甲苯、重金属等 色相会变绿、变脏。流变性能决定了色浆在调色机内 指标产生影响,应对此作出评估。环境友好型溶剂 是否容易搅拌均匀、能否按体积准确注入、是否沉淀 型色浆中的溶剂应不含有毒的芳烃(苯、甲苯、二 堵塞管路等,因此控制适当的中低剪切黏度十分重 甲苯)、难生物降解的醇类(如2一丁醇)、强烈刺激 要。机用色浆必须有很好的防干结性能,否则易造成 性气味的酮类溶剂,而应选用对环境和健康无害 泵嘴堵塞,传统的保湿剂为乙二醇、丙二醇等,零 (降解产物为水和二氧化碳)、气味温和、一般有一 VOC色浆多采用分子量较高的聚多元醇,如分子量 定水溶性的含氧类醇醚、醇酯类溶剂,如表3所示 在300~600的聚乙二醇(PEG)。色浆内混有气泡会使 为溶剂型色浆的主要组成。 注入色浆的体积减小,对颜色产生影响,因此必须在 6色浆的性能 色浆配方中应采用适当的消泡剂进行消泡,同时采用 真空脱泡处理,确保色浆内无气泡。 在应用调色系统时还要对色浆自身的性能进行 检测,包括色强度、色相、流变性、干性、气泡等, 7结语 这些也是色浆生产时主要控制的指标,此外还包括 色浆是调色系统中一个重要组成部分,涂料企业 细度、密度等。对于系统色浆来说前者更为重要,因 无论在零售店还是在工厂采用调色系统时应从以上几 为这些指标直接关系到颜色的准确性、重现性和调 个方面作全面的评价,才能选择最适宜的系统色浆成 色系统能否正常运行等关键问题。色强度(着色力)一 功地应用于调色系统中,这种评价方法对于国内色浆 般控制在±2%以 I ,色差△E控制在0.7以下,不 企业开发系统色浆也有一定的指导意义。 但原材料差异对色强和色相产生影响,生产工艺控 收稿日期20o6-ol-20 

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