在建筑涂料的DIY (DIY)市场领域以及承包商应用的涂料中，以最少的涂层数量获得光滑、均匀的涂料表面是消费者持续的需求。在白色和粉彩配方空间中，最小化涂层传统上依赖于在实验室中通过均匀拉低的对比度来最大化内在隐藏。聚合物隐藏材料提供了一个很好的途径188金宝搏bet官网来增加内在隐藏，同时控制二氧化钛(TiO₂)。然而，仅仅依靠这种方法，忽略了流变性和应用对应用皮的影响。新推出的基于胺技术的疏水改性环氧乙烷(HEUR)流变性改进剂提供了性能性能，可以提高应用的皮革。通过综合考虑聚合物隐藏技术、流变改性技术和辊筒应用的影响，可以在成本效益和性能平衡方面取得更大的收益。本文由两部分组成，提出了一个新的优化应用隐藏方程，该方程将内在隐藏与流变性和应用贡献相结合。第一部分讨论了优化涂膜隐藏的理论和表征涂膜的新技术，以确定流变性对涂膜的影响。第二部分通过使用这些信息来重新配制高质量的墙壁涂料，并展示了在滚筒应用和应用涂料中的经济和性能价值。

理解应用隐藏

要充分了解涂料的涂覆隐藏，有必要将其分为其两个基本组成部分:干燥漆膜的内在隐藏和涂覆过程的效果。在白色和粉彩涂料中，内部隐藏主要是通过使用TiO来实现的₂。TiO₂具有高折射率，允许光散射在油漆中，这转化为内在的隐藏。不幸的是,TiO₂由于配方因素，如颜料总体积浓度(PVC)、固体体积、分散剂和扩展剂的选择，效率往往会受到影响。这些会导致个别TiO₂粒子聚集在一起。¹TiO损失₂效率增加了光散射的成本，对利润率产生了不利影响，同时也能够最大限度地隐藏内部，并减少实现高质量光洁度所需的涂层数量。

为了说明对比度如何受到基本公式和应用变量的影响，我们将使用模型²可以预测颜料的散射并与已有的理论相结合^3.估算各种涂料的对比度。结果以图形形式显示，以帮助可视化个别影响的大小。

暗调是改善隐藏效果的常用方法，特别是当不需要也不希望使用纯白色时。有些色调是配方中原材料的自然结果。188金宝搏bet官网通过使用底色着色剂，白度降低，隐藏增加，如图1所示。如果需要纯白色或明亮的白色涂料，这种方法是没有用的。

更换一部分TiO₂使用另一种光散射颜料(如ROPAQUE™不透明聚合物)，⁴是另一种有助于抵消TiO的拥挤效应的做法吗₂。这是一种提高内在隐藏成本效率的有效方法，但由于扩展剂颗粒的浓度、数量和大小以及TiO的质量，拥挤仍然是一个因素₂分散。

最近的一种选择是用色素吸附粘合剂(如EVOQUE™预复合聚合物)重新配制。⁵它被设计成与TiO有很强的交互作用₂表面，从而使TiO分布更均匀₂如图2所示。如图3所示，与传统聚合物相比，该技术显著提高了内在隐藏效率。当与ROPAQUE结合使用时，这种效果几乎是附加的，如图4所示。

测量内在隐藏

对于白色和粉彩涂料，在评估给定配方所提供的内在隐藏水平时，对比度是普遍接受的测量单位。具体的测试方法各不相同，但大多数都有一个共同的特点，即使用一根棒、刀片或棒来涂抹配方涂料，设计用于沉积一层膜，该膜将干燥到约0.5至数密耳的均匀厚度。一旦干燥，涂料的反射率被测量在不同的近黑和近白区域的涂层图表，和商报告为对比度。0.98的对比度通常被认为是可以接受的隐藏，但我们的愿望是尽可能接近统一的合理和经济可能。

对比度是一种简单而实用的隐藏测量方法，它包括颜料、调色剂和涂料中其他成分的光散射和吸收贡献。然而，在现实世界的应用中，油漆很少(如果有的话)以这样一种可控的方式应用。从油漆罐转移到基材的内在隐藏量高度依赖于应用变量，并受其影响，如扩散速率、膜厚分布和图案均匀性。当需要更准确和详细地理解隐藏时，库贝尔卡-芒克理论⁶是常用的，因为它将每单位厚度的漆膜的光散射和光吸收的贡献分开。虽然这是一种更耗时的方法，但这种类型的测量可以获得更多关于油漆如何发展隐藏的信息。这两种方法都是为了给一个实际的，以及完整的理解隐藏。

扩散速率和模式均匀性的影响

如上所述，在寻求最大限度地应用隐藏时，应用程序属性与内在隐藏属性同样重要。在这个子集中，扩散率是一个关键变量。通常推荐的散布率为450平方英尺/加仑，但在实际应用中，这些会有很大的变化，在某些情况下，由于基材纹理和涂涂工具开发的图案，会有一个数量级的变化。图5a展示了内在隐藏与扩散率之间的关系，随着扩散率的降低，对比度增加。在所有测量的扩散率中，用预复合聚合物配制的涂料(红色虚线)始终比用传统聚合物制成的涂料(蓝色实线)具有更高的内在隐藏性。最大的优化表现为增加内在隐藏和降低传播率的组合。

除了展开率外，影响涂膜均匀性的一个同样重要的因素是涂膜时的图案均匀性。用滚筒或刷子涂的油漆经常有小于1密尔的薄点，占涂漆面积的很大一部分。图5b突出了薄区域对应用隐藏的显著影响，估计了在平均干膜厚度为1.35密耳的情况下，以450平方英尺/加仑的速度使用38%体积固体涂料的对比度。当使用传统聚合物时，对比度约为0.97，略低于被认为是良好的隐藏。如果我们假设20%的区域由于应用缺陷和流平不良而被应用在五分之一的厚度上，那么20%的区域将约为0.27 mils厚，80%约为1.6 mils厚，平均厚度为1.35 mils。如图5b所示，估计的对比度分别为0.74和0.98，导致区域加权对比度约为0.93，远低于可接受的隐藏。

即使薄点只占表面积的10%，估计的对比度仍然会下降到0.95左右。在实际应用中，重要的是要注意，瘦点在视觉上比数字显示的更明显，因为眼睛被吸引到外观的差异上。因此，即使是几个薄点，导致局部区域较低的隐藏，可以破坏绘画表面的美学外观。在某些情况下，效果更夸张，因为表面润湿性差会导致光斑。

所述涂料的固有隐藏性和所述涂层的薄膜结构或厚度对所述涂层的应用隐藏性产生积极影响，而所述涂层的薄膜粗糙度或干燥膜的图案均匀性缺乏则对所述涂层的应用隐藏性产生消极影响。从概念上讲，我们用公式1描述了这种依赖关系，并开发了优化每个因素的公式选项。

应用隐藏≈固有隐藏+涂膜-图案均匀性(1)

评估薄膜应用

图案均匀性，表面光洁度，以及反义词，表面粗糙度，都是用来描述干燥薄膜被应用到基材后的纹理或地形的术语，通常是用小毛辊。图案均匀性通常以1-5级进行视觉评分，1为差或非常粗糙，5为极好、光滑或均匀。为了提供最准确的视觉评级，照片与角度照明突出厚和薄的区域被用来评级应用的电影。图6显示了从1到5的分级。

对主观定性评级的持续关注是不同运营商随时间的变化。在Dow开发的一种方法中，轮廓测量法通过比较表面积差异来定量地评估薄膜粗糙度，这是分析的客观数值输出。结果给出了成像表面和相同横向尺寸的平面之间的表面积的差异。轮廓测量法是获得定量表面粗糙度的有用工具;然而，当处理大级数时，这种分析方法是费时和昂贵的。因此，通过视觉评级和表面积粗糙度来评估数据集，以了解两种方法之间的相关性，并作为确定视觉外观是否与干燥薄膜的地形有关的手段。图7显示了1至5级的视觉评分与轮廓术测量的表面积差异之间的相关性。结果表明，图像分级与轮廓测量结果之间具有良好的相关性。基于这些相关结果，更大规模的研究将使用视觉评级来代替轮廓测量粗糙度。

薄膜厚度也可以从轮廓术生成的地形图中确定。用每个分数区域的测量厚度生成频率图，如图8所示。对于所检查的大多数滚轮图案，结果与具有变化平均值和标准差的高斯分布很好地拟合。

薄膜厚度的分布决定了辊子的图案，并最终决定了消费者将看到的表面光滑度和应用隐藏。理想的薄膜厚度分布，最大限度地应用隐藏将是一个即使是最薄的薄膜将提供0.98或更高的对比度。表1显示了图8所示的干燥膜厚度分布的估计对比度，其中测量的S/mil为5.0，油漆未调色，保持Y反射率为94%，固体体积为38%。如图5b所示，随着厚度的减小，隐藏效果显著降低。不同应用的估计对比度如表2所示。推荐扩散率，典型的实验室拉伸和铺展趋向于更薄的薄膜，从而降低隐藏。对于滚筒应用，由于图案引入薄点，隐藏进一步降低。

利用延时图像来了解漆膜干燥时表面粗糙度的变化。这种成像方法的发展有两个原因:1)它是一种比轮廓术更快地了解干燥漆膜地形的方法;2)它允许分析干燥时漆膜地形的变化。图9是使用图像分析的干燥漆膜图片，显示了在72°F干燥10分钟后图案均匀性的差异。薄膜的地形如何改变，或不改变，强烈地影响着干燥薄膜的外观。这两种涂料在时间0时表面非常粗糙，但涂料1在应用后10分钟显示出明显光滑的薄膜。这些图像结果清楚地表明，由辊盖产生的初始图案不一定是薄膜干燥时观察到的最终图案。

涤纶、尼龙、超细纤维和羊羊毛被评估为生成的初始图案。使用高速摄影生成图10中的图像。不同的纤维化学成分产生了不同的粗糙度图案。任何给定种类的卷筒纤维的绒毛长度对初始图案没有显著影响，但确实影响在一次卷筒加载中所能覆盖的基材数量。卷筒纤维越长，在一次卷筒中可以覆盖的表面就越多，这可能是因为卷筒绒毛保持的时间越长，释放的油漆也就越多。

图案的均匀性或薄膜的粗糙度对涂料的遮盖效果有很大的影响。产生图案均匀性的影响因素是涂料在应用后的流动和平整能力，以及产生初始图案的辊套的选择。

应用程序性能差的代价

当商业涂料应用于真实的基材时，应用过程产生的湿膜不太理想。因此，实际干燥薄膜的厚度不同，通常比实验室中测试的薄膜要薄。如表2所示，应用过程通常会导致比实验室测试中观察到的更低的应用隐藏。购买了11种商业光泽涂料来测试由于辊涂造成的隐藏损失。用3mil Bird棒和滚轮对每种涂料的对比度与其自然扩散率进行了测量。使用前面提到的Kubelka-Munk理论，通过数学方法将辊涂涂料的对比度调整为平均湿膜厚度为3密耳，以隔离由于辊涂图案造成的差异。图11和图12显示了由对比度损失引起的隐藏减少。

在图12中，使用对比度损失作为估计TiO量的手段₂这在配方中没有得到充分利用。由于辊纹的影响，所有的遮盖力都没有被传递到基板上。估计的隐藏依赖于TiO₂图3中所示的第一层是根据两个TiO重铸的₂PVC和磅/加仑。图13中包含了实际的对比度数据，以显示模型的预测能力。在白色和粉彩涂料的范围内，平均斜率估计为0.6磅/加仑TiO₂每0.01单位变化的对比度。该关系用于将对比度损失转换为估计的TiO₂效率损失，即多少TiO₂由于滚轮图案，没有得到充分利用。11种涂料中只有两种使用了TiO₂辊涂时充分。在其他九种涂料中，未充分利用的TiO₂范围从0.25到1磅/加仑。如果TiO₂每磅1.50美元，这意味着每加仑油漆多花了0.37美元到1.50美元，没有获得全部价值。为了支持由滚筒图案引起的粗糙度是导致对比度损失的原因，我们用轮廓术测量了表面面积差异，如前所述。图14所示的相关性强有力地支持了辊纹粗糙度对降低隐藏的影响。

在本文的第二部分中，我们将使用这里描述的隐藏和流变学原理来恢复大部分未充分利用的TiO₂隐藏的力量。EVOQUE预复合聚合物提供了一种增加涂料内在隐藏性的方法，而基于胺技术的新型高性能ACRYSOL™HEUR流变改性剂提供了一种更低的扩散速率，增加了膜的形成和更均匀的辊纹。这些技术单独或结合起来，为提高涂料的应用遮盖性提供了新的方法。

参考文献

1施泰格，陈志强，杨志强。涂料技术，2004,19(1):1 - 4。

2 Fitzwater, S.;杨志强，陈志强，杨志强。涂料技术，1998,27(4):489 - 497。

3贾德，D.;Wyszecki, G.商业、科学和工业中的色彩;威利;1975.

4 .埃肯罗德;法萨诺，D.对不透明聚合物的新认识;CoatingsTech。2012年,8。

5亚当森，L.;法萨诺，D. TiO的进展₂复合材料技术;杂志2012,8。

6库贝尔卡;Munk, F. Ein Beitrag zur Optik der Farbanstriche, Z.Tech。物理。1931，(莱比锡)，12,593 - 601。

陶氏化学公司(“陶氏”)或陶氏关联公司的商标。