هم سطح کننده
فهرست مطالب
عامل هم سطح کننده که با نام‌های دیگری از جمله همترازکننده سطح یا یکنواخت کننده سطح (levelling agent) نیز شناخته می‌شود، نوعی ادتیو است که به رسیدن تا سطح مطلوب و نهایی فیلم کمک می‌کند. اما یک انتخاب اشتباه ممکن است منجر به نقصهای سطحی مانند شکاف‌ها، سوراخها، از دست دادن براقیت یا حتی مشکلات چسبندگی بین لایه‌ها شود. بنابراین، برای درک همتراز کردن، درک تأثیر کشش سطحی بر روی رنگ و یافتن تعادل مهم است.
کشش سطحی بسیار پایین ممکن است برای خیس شدن بستر مفید باشد، اما ممکن است به یک سطح موج دار نیز منجر شود. از سوی دیگر کشش سطحی بیش از حد می‌تواند باعث چسبندگی و مشکلات مرطوب شدن سطح شود.
انتخاب بهینه عامل هم سطح کننده رنگ و روکش
یافتن عامل هم سطح کننده مناسب اغلب با در نظر گرفتن همه پارامترها یک فرآیند خسته کننده است. مهم است که دز و تغییرات محصول را بررسی کنید تا شیمی مناسب تعیین شده و فرمولاسیون دقیق مشخص شود. با دريافت پاسخ به اكثر سوالات خود كه در طي فرآيند انتخاب به وجود مي‌آيند، انتخاب عوامل هم سطح كننده برای فرمول پوشش آسان می‌گردد. نقش حلال‌ها و سایر عوامل مهم در تراز کردن را بیاموزید و بهترین محصول را به دست آورید.
اهمیت سطح بندی در رنگ‌ها و روکش‌ها
متداول‌ترین انواع عوامل هم سطح كننده در زیر ذکر شده است.
- عوامل مبتنی بر سیلیکون (اصلاح شده با پلی دی متیل سیلوکسان – PDMS)
- عوامل مبتنی بر اکریلات (پلی اکریلات)
- عوامل مبتنی بر فلوروکربن (فلوروکربن های اصلاح شده)
- عوامل هم سطح کننده بر اساس هیدروکربن (کارآیی کمتری نسبت به نمونههای قبلی دارند.)
عوامل هم سطح کننده بر اساس سیلیکون
عوامل هم سطح کننده سطح بر پایه سیلیکون به دلیل کاهش کشش سطحی قوی و کشش‌های کنترل شده در همه سطوح، خواص هم سطح کننده خوبی را ارائه می‌دهند و در نتیجه خواص خیس شوندگی رنگ را بهبود می‌بخشد.
ویژگی‌های کلیدی عوامل هم سطح کننده مبتنی بر سیلیکون:
- کاهش دهنده‌ی قوی کشش سطحی، کشش‌های کنترل شده در همه سطوح تماس: بهبود خواص خیس شدن رنگ
- برای بهبود لغزش عالی است
- در طول تبخیر حلال، تلاطم‌ها و جریان‌های رئولوژیکی را کاهش می‌دهد.
- ممکن است تأثیر منفی بر چسبندگی بین لایه‌ها داشته باشد و ممکن است عوارض جانبی منفی ناخواسته را ایجاد کند.
- اصلاحات پلی اتر با واحدهای مختلف اتیلن اکسید (قطبی)/ پروپیلن اکسید (تک قطبی) سازگاری را بهبود می‌بخشد و همچنین می‌توان پایداری حرارتی را افزایش داد (برای مثال با اصلاح پلی استر).
- برای کاهش تأثیر منفی احتمالی بر چسبندگی بین پوشش، می‌توان از برخی از عوامل هم سطح کننده مبتنی بر سیلیکونی استفاده کرد که تمایل به مهاجرت کمتری خواهند داشت.
- خاصیت پوست پرتغالی (orange peel) را کاهش می‌دهد.
پلی سیلوکسان‌های زنجیره بلند رایج ترین عوامل هم سطح کننده در صنعت پوشش هستند. پلی دی متیل سیلوکسان‌های خالص به دلیل ناسازگاری با رزین‌ها، زیاد مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. بنابراین، پلی دی متیل سیلوکسان با پلی اترها، پلی استرها یا گروه‌های جانبی آلکیل بیشتر اصلاح می‌شود تا توانایی پوشش مجدد و چسبندگی بین لایه‌ها بهبود یابد.
عوامل هم سطح کننده پلی اکریلات ها
پلی اکریلات‌ها و پلی اکریلات‌های فلورین دار یک گروه افزودنی بسیار متنوع هستند که در پوشش‌ها به عنوان عوامل جریان و هم سطح کننده استفاده می‌شوند. کوپلیمرهای پلی اکریلات خالص به دلیل عملکرد جریان خود بسیار مورد استقبال قرار می‌گیرند، با این حال، کشش سطحی یک سیستم را برای حل مشکلاتی مانند خیس شدن ضعیف بستر کاهش نمیدهند. در حالی که از طرف دیگر، پلی اکریلات‌ها با زنجیرهای جانبی فلور دار می‌توانند کشش سطحی یک فرمول را کاهش دهند.
به عنوان مثال، در مورد کاربردهای پوشش کویل، تعادل کشش سطحی واقعی برای دستیابی به سطح خوب مورد نیاز است. تجربه نشان می‌دهدکه پلی اکریلات‌های اصلاح شده با فلوروکربن مناسب ترین محصولات هستند. آنها برای غلبه بر عیوب احتمالی، کشش سطحی را کاهش می‌دهند اما نه خیلی پایین که باعث تراز بد شود.
ویژگی‌های کلیدی عوامل همترازکننده سطح کننده پلی اکریلات:
- آنها کشش سطحی نسبتاً بالایی دارند: مراقب چسبندگی بین لایه‌ها باشید.
- مقاومت حرارتی
- کاهش اثر پوست پرتغالی
پلی اکریلات ها به دلیل تأثیر کمی که روی کشش سطحی دارند، در پرایمرها نیز توصیه می‌شوند.
عوامل هم سطح کننده بر اساس فلوروکربن
افزودن یک سورفکتانت به سیستم باعث کاهش کشش کلی سطح در سطح میکروسکوپی می‌شود. همچنین تفاوت‌های کششی سطحی موضعی را متعادل می‌کند و در نتیجه باعث تراز شدن و صاف تر شدن سطح می‌شود.
فلوروسورفکتانت‌ها به دلیل کارآیی در کاهش کشش سطحی، به طور گسترده‌ای در روکش‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. فلوروسورفکتانت‌ها به مقدار زیادی در نزدیکی سطح وجود دارند که این امر باعث می‌شود سرعت تبخیر حلال‌ها کنترل شده و سطح یکنواخت و صاف به دست آید. این تأثیر در سورفکتانت‌های مبتنی بر الیگومر برجسته تر می‌شود و بر اساس وزن مولکولی، سازگاری با رزین‌های ماتریسی و میزان افزودنی تغییر می‌کند.
ویژگی های کلیدی عوامل هم سطح کننده فلوروسورفکتانت‌ها
- فلوروکربن‌های خالص بسیار قوی هستند و ممکن است نقایص زیادی را ایجاد کنند. به همین دلیل است که شیمی این دسته از مواد اغلب اصلاح می‌شود.
- کاهش کشش سطحی قوی، حتی بیشتر از عوامل مبتنی بر سیلیکون
- ممکن است در دمای بالاتر از عوامل استاندارد بر پایه سیلیکون (بیش از 150 درجه سانتیگراد) مقاومت کند
- معمولاً گرانتر از محصولات اصلاح شده آکریلات و سیلیکونها است
- خاصیت پوست پرتغالی را کاهش داده و براقیت را بهبود می‌شوند.
انتخاب هم سطح کننده مناسب
امروزه، شما به راحتی می‌توانید مواد شیمیایی عامل هم سطح کننده برای سیستم‌های پوشش دهی حلال، آب و دیگر پوشش‌ها را بیابید.
رنگ‌های حلال در آب:
رنگ‌های حلال در آب عمدتا به دلیل وجود سورفکتانت‌ها یا سایر ترکیبات ناسازگار کف می‌کنند. استفاده از ضدکفها در ترکیب با یک افزودنی هم سطح کننده می‌تواند مفید باشد. هنگامی که حباب‌های کف ترکیدند، سطح به سرعت صاف می‌شود و مانع از ایجاد فرورفتگی و یا سوراخ می‌شود.
پوشش‌های پودری:
در مورد پوشش‌های پودری، عوامل هم سطح کننده مبتنی بر اکریلیک به دلیل تمایل کم به آلودگی ترجیح داده می‌شوند. پلی اکریلات‌ها به سطح رزین مذاب اضافه می‌شوند. این افزودنی‌ها برای به دست آوردن پتانسیل شیمیایی سطح تعادل، یک لایه در فرآیند پخت تشکیل می‌دهند. هنگامی که پلیمر اکریلات به سطح می‌رسد، بخش قطبی هنوز در رزین مذاب باقی می‌ماند، در حالی که آلکیل در حال فرار به محیط اطراف است و شرایط تعادل پایدار تری را ایجاد می‌کند. در این زمان، کشش سطحی به دلیل غلظت زیاد مولکول‌هایی که در جهت کل سطح مرتب شده‌اند، متعادل می‌شود.
تفاوت بین عامل ترشوندگی و عامل هم سطح کننده سطح
اغلب می‌توان اصطلاحات عامل مرطوب کننده و عامل همترازکننده سطح را به جای یکدیگر استفاده کرد. در بسیاری از توضیحات به نظر می‌رسد که آنها عملکرد مشابهی دارند: کاهش کشش سطحی پوشش، در نتیجه بهبود مرطوب شدن سطح و از بین بردن عیوب ناشی از عدم تناسب در کشش‌های سطحی پوشش/لایه. پس آیا آنها یک چیز هستند؟ آیا آنها مکانیسم مشابهی دارند و آیا برای عملکرد مشابه استفاده می‌شوند؟
در برخی موارد استفاده از عامل همترازکننده سطح همان فایدهای را دارد که یک عامل خیس کننده دارد: باعث کاهش حفرات روی سطح می‌شود. در این مورد، عامل یکنواخت کننده سطح با مواد پوشش ناسازگار (مانند کف کننده) به روشی شبیه به یک سورفاکتانت در تعامل است. اگر چه در این حالت، این ماده به عنوان یک عامل همترازکننده سطح مورد استفاده قرار میگیرد اما در واقع بیشتر شبیه یک عامل خیس کننده عمل می‌کند. هنگام استفاده از چنین محصولاتی کشش سطحی مایع تغییر می‌کند، یعنی هنگام استفاده از دستگاه تحلیل شکل قطره یا دستگاه فشار حباب می‌توانید تفاوت را با و بدون “عامل همترازکننده سطح” اندازه گیری کنید.
عوامل هم سطح کننده واقعی تأثیر کمی بر کشش سطحی در سطح مشترک مایع و بستر دارند، اما در عوض یک لایه نازک در بالای فیلم ایجاد می‌کنند تا کشش سطحی یکنواختی در سطح مشترک مایع هوا ایجاد شود. این امر مانع از تبخیر ناهموار رقیق کننده‌ها می‌شود و منجر به صاف شدن سطح می‌گردد که خود باعث بهبود خاصیت براقیت پوشش می‌شود.
کاهش ناهمواری سطح نیز به دلیل کاهش مقاومت در برابر اصطحکاک، مقاومت خراش را بهبود می‌بخشد. در این حالت کشش سطحی مایع تغییر نمی‌کند، یعنی هنگام استفاده از دستگاه تحلیل شکل قطره یا دستگاه فشار حباب نمی‌توانید هیچ تفاوتی را با و بدون عامل هم سطح کننده اندازه بگیرید. این نوع افزودنی چیزی است که اغلب در فرمولاسیون جوهر استفاده می‌شود.
ما همچنین از نظر ترکیب شیمیایی عوامل خیس کننده و مواد هم سطح کننده تفاوت مشاهده می‌کنیم. عوامل مرطوب کننده عموماً بر اساس سورفکتانت‌های یونی، سورفکتانت‌های غیر یونی یا سیلوکسان‌های بسیار اتوکسیله/پروپوکسیله (EO/PO) هستند. عوامل همترازکننده سطح بیشتر بر اساس کوپلیمرهای اکریلیک یا سیلوکسان‌های EO/PO به شدت اصلاح شده است.
چند توصیه
هنگام استفاده از عامل هم سطح کننده، همیشه تمامی پارامترها را به دقت بررسی کنید. زیرا این ماده، به عنوان ماده فعال سطحی، می‌تواند بر رطوبت بستر، چسبندگی بین لایه‌ها یا تثبیت کف (به ویژه در آب) تأثیر بگذارد.
در آزمایش تنوع محصول تردید نکنید: نه تنها دز، بلکه وزن مولکولی مختلف و تغییرات محصول را امتحان کنید. برخی از تغییرات ممکن است بهتر با سیستم شما مطابقت داشته باشند و سازگاری عامل تسطیح را بهبود بخشند.
گردآوری و ترجمه: واحد تولید محتوای گروه صنعتی مکرر
منابع:
دیدگاهتان را بنویسید