在过去的几年里,巴斯夫乳液、树脂和添加剂性能团队最初从事市场研究更好地理解自己动手(DIY)建筑涂料消费市场。研究包括消费者焦点小组在北美,这表明DIY消费满意度在很大程度上取决于涂料的经验,“应用程序”是一个区分因素。等术语容易,平稳、高效和容易涂开提到始终不同焦点小组。为了更好地理解这种定性描述符和指导新的聚合物和性能添加剂产品开发,巴斯夫研发实验室着手建立之间的相关性DIY一代怎么说油漆应用与技术测量。

DIY面对面的推广研究

首次面对面的推广研究> 50 DIY画家。每个参与者画三4 'x4 pre-primed石膏板板有三个不同的商用油漆,每个使用标准½“午睡辊。商业颜料都是室内建筑缎油漆(60°光泽~ 20)30 - 50美元的价格区间,用不同的流变学概要文件(图1)。这项研究是作为一个盲随机试验进行油漆标记,B和c技术测量被画家运用油漆的时候,包括峰值和平均力应用(使用测力计安装石膏板后面),绘画时间和重量的油漆。画每个干墙后,参与者被要求一系列的问题包括他们的看法是多么容易应用油漆。进一步,干膜外观评价是基于圈痕迹,凹陷/滴标志、覆盖率和整体外观由巴斯夫漆后技术委员会董事会已干。最后,画家问他们更喜欢哪油漆。

这个初步的研究结果表明,方便应用程序的最重要的驱动因素和最终的干膜外观油漆的数量/重量应用(图2和3)。换句话说,当一个画家可以应用更多的油漆干墙,他们认为油漆更高而言是多么容易的运用,和干膜的外观被评为显著更好。令我们吃惊有显著差异的数量在这三个商业油漆、涂料应用最多的重量,每个画家使用颜料应用C(图4)。此外,当画家问他们更喜欢哪三个商业油漆最多,近一半(48%)的首选油漆C /其他两个商业涂料。表1列出了所有三个油漆的粘度测量结果。然而,试图使结论什么油漆属性导致油漆的性能相比,C A和B油漆不成功是由于小样本组只有三个油漆。

基准的研究20商业涂料

为了更好地理解物理属性有助于DIY消费满意度,更大的基准研究包括20商业室内建筑涂料(60°光泽~ 10;价格范围20 - 70美元)。以下物理测量记录每个漆:KU,这里,静态表面张力、动态表面张力(DST),旋转流变学和拉伸流变学。此外,开发新的测试方法来量化的“平滑”干漆膜,并测量传输的油漆量从一个漆盘辊,随后从辊底物。下面简要详细的每个新的测试方法。

动态表面张力

应用涂料是一个过程,涉及快速生成新的接口。界面属性是由表面活性的材料的迁移率到新形成的界面,这是一个非平衡现象。188金宝搏bet官网静态测量表面张力是一个平衡,失去了它的一些相关性时表面活化剂的扩散的影响变得显著。因此,巴斯夫开发出一种测试方法测量DST油漆颜料作为更预测参数的应用程序“感觉”。DST被经常使用在相关印刷油墨的性能。¹它没有被使用在涂料应用中由于高粘度涂料配方。最大气泡压力法用来测量DST的推荐粘度上限50 cP。因此,DST数据生成一系列的稀释颜料以中间高泡沫表面年龄值几个女士(25分钟)。数据被用来推断年龄和%固体表面的实际相关条件。图5显示了DST的几个商业涂料,它显示了一个广泛的分化。DST在更高的表面年龄(> 1000 ms)开始的方法和相关的静态表面张力测量通过传统的Du Nouy环方法(表2)。

旋转和拉伸流变学

商业涂料的流变特性测量通过旋转“锥板”(积极的和消极的坡道)方法,并通过丝分手用HAAKE流变仪棒流变仪。而锥和板法计算油漆的粘度在不同切变率(角速度)通过测量扭矩在一个窄角锥体接触油漆在平板上,棒毛细薄的漆动态方法措施。在毛细管稀释方法,油漆接触两个板块在短距离内迅速分离,同时测量灯丝大小的变化。类似于DST,后者过程可能是一个更预测参数对于油漆应用程序“感觉”,灯丝期间普遍变薄漆转移和辊涂布。图6和图7显示了一些商业涂料流变学概要文件的例子。

定性和定量平滑度评级

后测量上述物理油漆性质,包括骨、ICI、静态表面张力,DST,旋转流变学和拉伸流变学油漆,每个商业涂料辊应用于一个4 * 4的石膏板板和干燥的油漆外观被评为定性小组的超过40法官、基于平滑,一圈标志和报道(图1)。此外,每个油漆的平滑度定量测定采用油漆清楚聚酯薄板与午睡辊,让样品干燥和背光数字图像的样本。这些图片被用来计算一个粗糙度值使用数字图像处理软件(ImageJ,图8)。²图9说明了这是一个很好的相关性视觉光滑评级的评委和使用上述方法测量表面平滑度(相关系数r > 0.7)。进一步,该方法使用ImageJ给更好的相关视觉光滑评级相比现有技术如轮廓测定法或其他表面图像分析技术(表3)。

油漆与午睡辊转移

最后,一个方法是开发量化接受油漆上午睡辊和随后的转移涂料辊到一个密封的衬底。这种方法,可洗性和磨损试验机(擦洗机器)被修改,以适应一个定制的油漆托盘和修改加权漆辊配件4”辊。油漆托盘装载预定数量的油漆,然后一个preweighed条件小睡辊拿起画滚动它为一系列的周期。重量上的区别是记录为油漆的辊的数量。之后,立即一个密封的擦洗加载辊、下面板放置和滚筒油漆适用于衬底来回滚动它为一系列的周期。重量上的区别是发布的记录为油漆的数量辊的衬底(图片2和3)。图10显示了一些商业之间的差异的油漆的油漆被辊(蓝色左轴;~ 40 g)和油漆的数量转移到衬底(红轴,3 - 6克)。

统计数据分析

所有收集到的数据被用来建立一个统计模型来预测油漆转让、油漆光滑,因此DIY消费满意度。油漆的物理参数(KU、ICI、静态表面张力,DST,旋转流变学和拉伸流变学)被用作输入因素(预测)和定性的平滑度,定量平滑和油漆传输数据被用作反应的因素。大量实证模型训练数据;由于数据的性质,重点是预测模型,可以处理我)比观察和ii)预测之间的共线性。偏最小二乘(PLS)模型,一种潜变量技术,非常适合“减少维度”,是最一致的在描述所需的数据相对最小数量的组件。然而,获得体面的可预测性(Q²~ 0.6),离群值必须被识别和移除,即某些样本不符合多数人的一般行为/化学。模型被用于多目标优化预测的物理油漆参数导致油漆转移和最高最好的干膜的外观。优化预测涂料表现出下面会有最佳涂料转移和干膜外观:

• 这里高
• 高谷
• 拉伸流变学概要文件快速降低纤维直径
• 牛顿旋转流变学概要(低屈服点较低的剪切稀化在高剪切)

注意,预测范围内的数据集。例如,KU和ICI的范围20商业涂料样品分别从91 - 110年和0.6 - -1.6。因此,该模型显示一个KU 1.6 ~ 110和ICI ~。还要注意,对于这个数据集静态和动态表面张力显著变量在预测油漆转移和干膜光滑。

选择合适的流变改性剂包

确定一个合适的流变改性剂包,让我们制定油漆建议的模型,旋转和拉伸流变学> 20个不同的流变改性剂包的配置文件(标准all-acrylic乳胶漆配方)收集。每个油漆配方包含两个不同的流变学修饰符,通常低切+高剪切,或mid-shear +高剪切流变学修饰符,是调整KU 100±3和1.0±0.1的ICI。流变学修饰符使用包括关联(HEUR / HMPE)非离子、阴离子关联(哈泽)和非结合增稠剂(ASE)的技术。不意外,流变学概要文件之间的油漆配方不同增稠剂包显示明显的分化。例如,图11和12显示Rheovis的旋转和拉伸流变曲线^®1237结合HS 1303(橙色曲线)相比Rheovis Rheovis 1188结合Rheovis PE 1331(蓝色曲线)。根据上面的模型中,Rheovis 1188 / Rheovis PE 1331在这个特殊的配方,更可取的方法应该是,因为它显示了更多的牛顿流体行为的旋转流变仪和有一个更快的减少灯丝HAAKE棒流变仪。

模型漆制定和推广研究

上述见解都被用来制定两个油漆PVC 23%。第一个油漆是制定低KU(90),高ICI(1.5),拉伸流变学概要文件快速降低纤维直径和牛顿旋转流变学概要文件。第二漆制定根据模型高谷(115),高ICI(1.5),拉伸流变学概要文件与一个相对快速降低纤维直径和一个相对牛顿旋转流变学概要文件。注意,一旦KU增加时,它变得更加难以实现快速减少灯丝和牛顿流变学概要文件。然而,对于高KU和高ICI的油漆我们选择增稠剂包了最快的减少灯丝和大部分牛顿流变学行为(图13和14)。

然后两个制定油漆相比,三个商业涂料。最喜欢油漆从最初的DIY住推出研究(油漆C)是作为一个商业涂料油漆1。使用上面描述的油漆传输测试,巴斯夫颜料显示略少漆皮卡和制定转移相比,首选商业涂料(油漆1),但远远超过平均商业涂料(油漆2和3;表4)。此外,基于应用程序通过主观评价了描绘四个法官组成的专家小组规模从1 - 5使用类似的方法在现场DIY推出研究(1 =最差;5 =最好)。平均而言,巴斯夫公式具有高谷(115)和高ICI(1.5)这里所有油漆测试中排名最高(表5)。最后,平滑的漆用上述定量平滑测试测量。图15显示了巴斯夫公式有一个类似的表面粗糙度最首选的商业漆1。整体而言,这些结果表明,该模型从基准研究作为一个很好的起点制定一个油漆,导致了一个积极的绘画经验DIY消费者满意度高。

结论

现场DIY消费转出以及综合基准研究> 20商业油漆给洞察物理油漆参数导致DIY消费满意度。最重要参数确定这里包括平衡相对较高的KU和ICI粘度迅速降低纤维直径(拉伸流变学),和更牛顿旋转流变学概要文件。进一步,我们表明,巴斯夫可以利用它的全面的产品组合包括聚合物分散体性能添加剂、颜料填充剂和着色剂,帮助涂料制造商制定油漆,改善整体DIY消费者的绘画经验。最后,这些结果帮助指导未来的产品开发,特别是当它涉及添加剂和群众之间的协同效应来实现模型的一些条款,因此DIY消费满意度。

确认

我们感谢布兰登Achord,凯尔长颈瓶,尼古拉斯·弗利Kaliappa Ragunathan,克里斯蒂娜Nebel,艾米Ethier,亚当·卡明斯和比尔Rosano支持这项工作。

引用

¹Bassemir公债;克里,r .表面能量测量的实际应用现象,柔版(1990年7月)。

²Ethier, a;卡明斯,a .量化油漆表面平滑度:在第32二年生西方涂料研讨会和节目,拉斯维加斯,NV, 2015年10月。