通用色浆和现代电脑调色技术在建筑氟碳涂料中的应用

1  前 言
近年来, 随着市场对建筑涂料颜色的要求的日趋多样化、个性化, 采用传统的涂料生产工艺已无法满足人们的这一需求。国内外很多涂料生产企业纷纷采用了电脑调色技术, 不少外企如立邦、多乐士、数码彩、爱谱诗等都建立了自己的零售店电脑调色系统( POS) ; 国内的企业如大连振邦、大宝、紫荆花等也建立了自己的电脑调色系统, 其中大连振邦氟涂料股份有限公司( 以下为ZB) 是国内首家在溶剂型氟碳涂料中应用电脑调色并取得成功的厂家。
电脑调色所使用的色浆为通用机械色浆, 所以电脑调色的发展也推动了相关通用色浆行业的发展。另一方面, 通用色浆生产制造技术水平的发展, 在一定程度上也制约着电脑调色技术的大面积推广。

2  通用色浆的特点及选择
21 通用色浆定义及其特点
通用色浆[ 1] 是指色强度和流变性都经过严格控制的颜料浓缩体。通用色浆的展色性、流变性、耐候性、质量稳定性、颜色批次恒定性、色浆的干性等都经过最佳优化设计, 具有较高的着色强度和较为稳定的色相( 一般质量控制􀀁E< 0.5) 。通用色浆在生产制造过程中一般加入载体树脂, 该树脂和常用树脂有良好的相容性。
通用色浆具有如下特点[ 2] : 第一, 它是一种特殊颜料的分散体, 专门为机械调色设计, 可以用体积计量方式注入; 第二, 质量经过严格控制, 具有优异流变性, 适合工厂和零售店的调色; 第三,对颜料选用要求高, 研磨工艺复杂; 第四, 通用色浆对颜色色相、色强度、流变性指数都有严格控制, 一般色强度控制在+- 2%, 色差控制在0.5 以内。此外, 通用色浆一般由专门的色浆制造厂生产, 自成体系, 体系中各色浆之间绝对配伍、配套。如芬兰迪古里拉公司, 从生产通用色浆到电脑测配色软件的开发, 调色机、混合机等形成一体化的配套体系, 提供给涂料生产企业。涂料企业只需生产白色基础漆, 以白色基础漆、通用色浆, 通过电脑调色软件, 就可调配出色空间里绝大多数的颜色。

22 氟碳建筑涂料通用色浆的选择
氟碳涂料因其卓越的性能而在建筑涂料中独树一帜, 一般户外使用寿命为15~ 20 年。为保证加入色浆后仍能保持氟碳涂料的优异性能, 一定要选择与氟碳涂料配套的高品质、高性能的色浆。根据建筑涂料着色的对象和环境, 选用的色浆必须具有优良的耐光耐候性和耐酸碱性, 以适应复杂的户外使用环境。另外, 色浆还要有良好的着色力、遮盖力、展色性和储存稳定性。配复合色时颜色配方也要遵循无机与无机、有机与有机或耐光耐候等性能接近的原则。只有这样, 才能避免因着色色浆耐候性等差异而导致褪色或颜色不均匀、发花等涂膜缺陷。
国内ZB 公司在2000 年和2002 年先后引进CPS 和DEGU SSA 电脑调色系统, 选用Temacolor和844 通用色浆, 使溶剂型单组分、双组分氟碳漆已成功实现电脑调色, 水性氟碳涂料的电脑调色也正在试验研究中。

3  电脑调色时需解决的技术难点
电脑调色也称仪器或计算机自动配色[ 3] , 上世纪80 年代在发达国家就已广泛使用。目前比较通行的一种方法: 先选择固定色卡和通用色浆, 然后用统计或回归分析技术或通过电脑测配色软件,经过实验获得指定色卡颜色配方, 并存入计算机电子配方簿软件中, 使用时从电子配方簿软件中检索出配方。其优点是简单可靠; 缺点是当变动某种颜料时, 需改变所有颜色配方。目前, 国内外大多数企业( 如立邦、爱谱诗、紫荆花、大连振邦等) 都采用此方法。该方法使用色浆为外购通用色浆, 涂料企业只生产白色基础漆, 这样, 使色漆的生产过程更加合理化, 可改善工作条件, 提高工作效率, 降低成本, 缩短流程,在不增加设备的情况下生产能力能提高50% ~80% 。氟碳树脂由于其结构的特殊性, 在采用通用色浆进行电脑调色时, 需解决好以下技术难点。

31  氟碳基础漆与通用色浆相容性
CPS 生产的T emacolor 和Degussa 生产的844通用色浆, 其中所采用的载体树脂和常用的多种树脂( 如醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂等) 均具有良好的相容性。氟碳树脂的特殊结构使得它和Temacolor 或Degussa 844 通用色浆体系中部分色浆混溶性较差, 同样氟碳树脂和大多数分散、流平助剂混溶性也较差。所以在进行相容性试验时, 基础漆配方中分散剂、流平剂的选择非常重要。造漆配方中所选分散、流平助剂不只是要与某支色浆相容性良好, 而是要与整套色浆体系有良好的相容性( 如Degussa 844 有12 支色浆, CPST emacolor 有16 支色浆) 。一般的分散、流平助剂只是针对某种颜料或色浆, 如果氟碳基础漆与通用色浆相容性太差, 所配氟碳色漆就会产生浮色、发花、着色力下降、色相偏移等问题, 这样会影响氟碳漆的正常施工和使用。对此选用了一批与氟碳树脂混溶性良好的润湿、分散、流平、消泡体系, 用不同的分散配方进行造漆实验, 将色浆按一定的质量( 或体积) 百分比加入基础漆中( 如5%) , 混匀后做指研实验,观察漆膜表面有无浮色、发花现象, 如出现浮色、发花现象, 则要重新选择分散配方进行实验, 直到问题解决为止。通过实验认为BYK、EFKA、DEUCHEM 等厂家生产的分散、流平助剂与氟碳树脂的相容性比较好。

32  通用色浆对氟碳涂料理化性能的影响
在解决通用色浆与氟碳涂料相容性问题的同时, 根据涂料的应用范围和对象, 按照国家或企业标准, 对加入色浆后氟碳色漆的理化机械性能同步进行检验, 检测色漆的各项性能是否符合标准要求。
通常人们认为由于氟碳色漆中色浆的添加量少( 建筑外墙常用颜色色浆添加量一般小于5%) , 不会对氟碳色漆的性能产生影响。实际上由于通用色浆采用的树脂分散体系和氟碳漆树脂分散体系的不同, 色浆中所含的填料、助剂和氟碳漆中的某些物质可能会发生相互作用; 根据色漆中色浆添加量的不同, 对氟碳漆的机械、化学性能也会产生不同程度的影响。

另一方面, 由于氟碳基础漆中润湿分散剂太过量, 或选择不当或与色浆中所含润湿分散助剂复配性差, 而引起涂膜耐水性、耐碱性、耐擦洗、耐盐雾、耐老化性能降低。例如, 在研究过程中发现,对ZB- 2000 溶剂型双组分氟碳漆选用了Degussa844 通用色浆, 加入色浆后, 氟碳色漆的耐盐雾、耐水性降低。对溶剂型单组分氟碳漆也采用了Degussa844 通用色浆, 加入色浆后, 对氟碳色漆的机械性能如铅笔硬度、附着力( 划圈法) 、冲击强度、柔韧性等产生了较大影响。当单组分氟碳漆应用CPS 的Temacolor 通用色浆时, 加入色浆后对氟碳基础漆的性能几乎没有影响。表1 所示溶剂型单组分氟碳亚光白漆和加入Temacolor 或844 通用色浆后亚光色漆的性能比较。

注: 1、亚光白漆中没有添加色浆, 亚光色漆中色浆添加量为5%;
2、T emacolor- 亚光白漆中添加的色浆为Temacolor 通用色浆; 844 – 亚光白漆中添加的色浆为DEGUSSA 844 通用色浆。

33  需注意的其它技术问题
除上述的问题外, 基础漆色强度的调整也很重要。基础漆颜色与着色力和色浆颜色与着色力不一致会导致电脑调色软件提供基础配方与色卡颜色相差很大。通过调整基础漆钛白含量和助剂填料的用量, 可改变基础漆色强度和着色力, 使基础漆色强度和色浆色强度相一致, 这样电脑测配色软件提供颜色配方和实际色卡颜色相差较小, 如果调整的好,绝大多数颜色一次重复色差可以控制在1.5 以下。此外, 应用电脑调色, 影响漆膜颜色的准确性和重现性的因素还有色浆的稳定性、调色仪器设备的精度、刮膜工艺( 如刷涂、喷涂设备的不同、漆膜烘烤温度) 的变化等都会导致最后颜色出现色差。因此, 对于基础漆配方, 要严格控制原材料的稳定性、以保证投料准确、生产工艺稳定、成品性能稳定、批次间白度、对比率、粘度、细度的稳定性和一致性。

应用现代电脑调色技术生产色漆, 可使生产色浆和生产色漆分开, 做到远离工厂远距离调色, 使涂料超市小批量、多品种的从理想变为现实, 客户可根据色卡随心所欲地挑选自己喜欢的颜色。电脑调色生产技术是涂料生产方式的一次重大变革。

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