A mensagem geralmente começa do mesmo jeito. Um clearcoat base água escorre cerca de 40 mm abaixo da borda do spray num painel vertical com filme úmido de 180 µm, então o formulador aumenta o espessante em 0,3%, o escorrimento para, e as marcas de pincel da estação anterior continuam lá oito minutos depois. O instinto estava certo. Estava apontado para o número errado.
Escorrimento e nivelamento não são opostos na curva reológica inteira. Eles brigam dentro de uma faixa estreita, e é por isso que a solução óbvia sempre piora um dos dois.
Por que anti-escorrimento e nivelamento de marcas de pincel disputam a mesma viscosidade
Os dois são defeitos de fluxo lento. Um filme numa superfície vertical escoa a taxas de cisalhamento bem abaixo de 1 s−1, e só os dois a cinco minutos entre a aplicação e o início da secagem decidem se ele escorre. O nivelamento de um sulco de pincel de 15 µm é movido pela tensão superficial, na mesma janela de baixo cisalhamento, nos mesmos minutos, no mesmo filme. Qualquer coisa que você faça a 0,1 s−1 move os dois. A gravidade não negocia.
A variável que vale a pena discutir, portanto, não é a altura da curva, mas a velocidade com que a estrutura retorna. Uma rede pseudoplástica que colapsa sob as cerdas e se reestrutura em um minuto segura um filme vertical e ainda deixa um sulco fechar. Uma que precisa de quatro minutos nivela como vidro e depois escorrega pelo painel. Essa constante de tempo é definida pelo teor de hidrofóbico e pelo peso molecular, e é por isso que dois grades associativos com o mesmo teor de sólidos podem se comportar como produtos diferentes no mesmo painel.
Também encontramos o caso inverso, e é mais difícil de corrigir: um revestimento cuja estrutura de baixo cisalhamento nunca se quebra totalmente sob o aplicador. A viscosidade parece saudável na lata, o painel não escorre, e as marcas de pincel permanecem visíveis até o filme ser lixado. Estrutura superconstruída é um modo de falha real, não um padrão seguro.
Qual taxa de cisalhamento governa qual defeito
Antes de mudar qualquer coisa, coloque um número na reclamação. Quatro faixas cobrem quase tudo sobre o que nos perguntam, e cada uma é lida em um instrumento diferente. É por isso que uma leitura de KU pode estar cravada na meta enquanto o painel escorre.
| Faixa de cisalhamento | O que ela determina | Como lemos isso | Defeito quando está errada |
|---|---|---|---|
| Abaixo de 0,1 s−1 | Escorrimento em verticais, sedimentação de pigmento | Lâmina anti-escorrimento, creep | Escorrimentos sob a borda do spray, sedimento duro |
| 1–10 s−1 | Nivelamento de marcas de pincel e rolo | Nivelamento de drawdown | Marcas que nunca fecham, textura casca de laranja |
| 100–1,000 s−1 | Corpo na lata, bombeamento, espessura de película | Stormer KU, spindle a 6 / 12 / 60 rpm | Manuseio aguado, espessura de filme insuficiente |
| Cerca de 10.000 s−1 | Arraste de pincel, respingo de rolo, atomização | ICI cone e placa | Respingo, atomização deficiente, arraste de pincel |
Laboratórios de CQ passam o tempo nas duas faixas intermediárias porque é onde os instrumentos ficam. Os defeitos moram nas duas faixas externas, e a faixa inferior é a que decide o escorrimento.
Um estudo em escada que responde à pergunta em um dia
Rode o painel primeiro e o viscosímetro depois. Essa ordem parece óbvia e é frequentemente invertida, e é assim que um lote é liberado com base em um número de KU e falha no cliente. A escada completa custa uma tarde e cerca de dois litros de amostra.
- Corrija o filme antes de mexer na reologia. Faça o draw down a 150, 200 e 250 µm úmido em um painel vertical. Se 250 µm escorrer, faça o que fizer, a resposta é espessura de filme, não espessante.
- Faça o painel de sag com um aplicador multi-entalhe mantido na vertical a 23 °C, do jeito que ASTM D4400 descreve, e anote o primeiro entalhe que falha em vez de passa / falha.
- Faça o drawdown de nivelamento na mesma amostra, com a mesma espessura de filme úmido, seguindo ASTM D4062, e dê a nota contra o seu próprio painel de referência, e não contra uma foto de catálogo.
- Só então leia o viscosímetro, tudo a 23 °C depois de 24 horas de repouso: KU, 6 / 12 / 60 rpm em spindle de disco, e ICI cone e placa. O valor de 6 rpm é o que acompanha o entalhe de escorrimento.
- Suba o espessante em incrementos de 0,2% sobre o total da formulação e repita os dois painéis. Dois ou três degraus normalmente bastam para achar o joelho da curva.
Uma variável por escada. Quem mexe no tipo de espessante e na dosagem ao mesmo tempo geralmente termina com dois painéis que se contradizem e sem saber como interpretá-los. Nossa regra da casa é um único degrau de 0,2%, painéis antes de números, e um alvo por escrito para os dois defeitos antes do primeiro drawdown.
Misturar dois graus em vez de sobredosar um
Quando o painel aponta qual extremo está errado, a correção costuma ser um blend e não uma dose maior. Aumentar um único espessante de baixo cisalhamento troca nivelamento por resistência ao escorrimento, porque os dois disputam a mesma janela de medição. Já dividir o trabalho entre um espessante de baixo cisalhamento e um tipo de nivelamento de alto cisalhamento entrega as duas coisas, porque atuam em janelas diferentes.
Esta é a lista final que colocamos nos cartões de ensaio, com os números copiados das fichas técnicas, e não escritos para o artigo.
| Grau | Faixa de cisalhamento | Por que você escolheria | Sólidos | Viscosidade como fornecido | Faixa de dosagem |
|---|---|---|---|---|---|
| YT-255E | Baixo cisalhamento, tixotropia acentuada | Controle de escorrido e sedimentação, com boa molhagem de pigmento; drop-in para 12W e 299 | 40 ± 2% | 5,000–8,000 mPa·s | — |
| YT-255A | Baixo cisalhamento | Corpo de baixo cisalhamento com nivelamento suave, independente de pH; drop-in para 105A | 40% / 50% | ≤ 30,000 mPa·s | 0.5–2.0% da fórmula |
| YT-155A | Baixo cisalhamento, pH 7–9 | Corpo pseudoplástico, sem respingos na aplicação com rolo, resistente à biodegradação | 30% / 40% / 50% | ≤ 30,000 mPa·s | 0.5–20% da formulação |
| YT-255B | Cisalhamento médio | Nivelamento com construção em cisalhamento médio, isento de solvente; drop-in para 8W | 40% | ≤ 25,000 mPa·s | 0.5–2.0% da fórmula |
| YT-255C | Cisalhamento alto | Nivelamento e ganho de viscosidade sob alto cisalhamento juntos, drop-in para o PS166 | 20% / 40% | ≤ 30,000 mPa·s | 0.5–2.0% da fórmula |
| YT-330B | Associativo médio a alto | Nivelamento mais anti-sedimentação e anti-flutuação em um único tambor; livre de estanho orgânico e APEO | 30 ± 1% | 20,000–30,000 mPa·s a 25 °C | — |
Duas combinações cobrem a maior parte do que vemos. Em uma linha de painéis verticais com topcoat pigmentado, o construtor de baixo cisalhamento segura o escorrimento e o tipo de alto cisalhamento garante o espalhamento: YT-255E ou YT-255A no primeiro papel, YT-255C no segundo. Em uma fábrica que quer um único tambor e a menor lista de materiais, um grau associativo médio a alto como o YT-330B é documentado como desenvolvendo alta viscosidade sob alto cisalhamento com excelente fluxo e nivelamento, além de anti-sedimentação e anti-flutuação, e não contém estanho orgânico nem APEO. Recorremos a ele primeiro quando o cliente tem um único tanque de diluição e não quer um segundo componente.
Onde a ficha técnica não cita uma janela de dosagem, trate o estudo de escada como a única fonte de verdade. Isso se aplica em particular aos graus tixotrópicos. O YT-255E chega a 5,000–8,000 mPa·s, o que é deliberadamente baixo para escorrer de um copo dosador sem enxágue com solvente, e também significa que um copo retirado logo após a dispersão dá leitura ruim contra uma lata que descansou. Deixe o copo descansar meia hora antes de julgar.
A sequência decide tanto quanto a proporção. Adicione o construtor de baixo cisalhamento durante a diluição com a pasta de pigmento para que a estrutura tenha tempo de se desenvolver, e adicione o grau de nivelamento de alto cisalhamento por último, após o ajuste de pH, com o misturador em baixa velocidade. Ambos são não iônicos e independentes de pH, então nenhum precisa de neutralização e nenhum varia quando a dureza da água de diluição muda. Comece na parte inferior da janela documentada, leia o painel, depois suba um degrau. A ficha técnica do YT-255E fornece a faixa de armazenamento como 5–30 °C e uma vida útil de 12 meses, e o mesmo se aplica a toda a linha 255.
Se as peças são componentes de móveis ou armários pintados em linha vertical, nosso guia de aplicação para revestimento de madeira lista as resinas que combinamos com esses graus de reologia, etapa por etapa. Para comportamento em lata ou de armazenamento em vez de comportamento de aplicação, a falha irmã que vemos com mais frequência é perda de viscosidade durante o armazenamento, e precisa de um diagnóstico completamente diferente. O restante da linha, incluindo um grau sem solvente de cisalhamento médio, está na página de aditivos reológicos de PU .
O que nenhuma mistura resolve
Três limites, porque chegam a cada duas consultas e a resposta honesta sai mais barata que um lote de teste.
Filmes espessos em superfícies verticais. Nenhum espessante associativo segura 350 µm úmido em um painel vertical. Se essa é a especificação, a espessura do filme diminui ou entra um aditivo de controle de escorrimento de verdade. Pedir isso a um HEUR é como um formulador acaba com 3% de espessante e um revestimento que não flui mais nem seca uniformemente.
Atomização e casca de laranja com pistola. Isso é uma questão de cisalhamento e liberação de solvente no bico, e regulagem da pistola, tamanho do bico, viscosidade na pistola e flash-off pesam mais que o espessante. Já vimos um revestimento ser reformulado duas vezes por um defeito que era um bico de 1.4 mm em um primer.
Custo e efeitos colaterais. Por quilo de viscosidade entregue, um éter celulósico ainda é mais barato que qualquer poliuretano associativo, inclusive os nossos. Acima de mais ou menos 2% na fórmula, você está comprando resistência ao escorrimento com nivelamento, resistência à água e dinheiro. Nossos graus não iônicos são documentados como sem efeito adverso no brilho do produto formulado, e isso ainda deixa a taxa de secagem e o tempo aberto para ficar de olho.
Mais uma coisa que vale dizer abertamente. Em uma base de tingimento com pasta de pigmento concentrada, nós costumamos manter uma base celulósica para a flutuação do pigmento e usamos o HEUR para sag, nivelamento e sensação de aplicação. Uma substituição parcial é um resultado normal, não uma concessão.
Perguntas que recebemos sobre esse trade-off
Um único espessante associativo consegue dar nivelamento e resistência ao sag?
Em parte, e os graus associativos médios a altos são os que mais se aproximam. Mas quando um painel falha abaixo de 0,1 s−1 enquanto o drawdown de nivelamento já está marginal, dois graus em dose total menor superam um único grau com dose mais alta. Na prática, a maioria das formulações que ajudamos acaba com dois.
Como eu sei qual é o meu problema de verdade?
O painel te diz, não o viscosímetro. Faça os dois painéis com a mesma amostra e a mesma espessura de filme úmido. Se o filme escorre no painel vertical, isso é a ponta de baixo cisalhamento e tem prioridade sobre a questão do nivelamento. Se ele fica parado e as marcas não fecham, você está olhando para a taxa de recuperação, não para a viscosidade, e a solução é um grau diferente, não mais do mesmo.
KU mais alto garante melhor resistência ao sag?
Não. O KU fica na faixa de cisalhamento médio, e o sag é decidido abaixo de 1 s−1Uma especificação com um único número de viscosidade não consegue descrever as duas pontas da curva, por isso escrevemos KU, uma leitura de disco a 6 rpm e um passa / falha no painel de sag nas especificações que entregamos aos clientes.
Se um painel está escorrendo e o nivelamento foi junto, mande para nós a formulação, os dois drawdowns e o filme úmido que você está aplicando. Vamos dizer qual ponta da curva mexer, e o laboratório pode rodar a escada na sua amostra primeiro. Fale com o nosso laboratório de aplicação.
