Thuis / Nieuws / Industrie nieuws / Hoe vlakker de film wordt, hoe meer kraters er verschijnen. Hier is waarom.
Industrie nieuws
Coatingformulering · Oppervlaktespanning · Egalisatie versus kraterbalans
Bij het aanbrengen van coatings komt men soms een situatie tegen die tegenstrijdig lijkt: de originele film heeft een duidelijke sinaasappelschil; na aanpassing van de formulering wordt het oppervlak geleidelijk vlakker, maar beginnen de kraters groter te worden. Volgens de algemene redenering zou een verbeterde filmnivellering een verbeterde oppervlaktekwaliteit moeten betekenen. Waarom wordt kratervorming waarschijnlijker nadat de vlakheid verbetert?
In feite zijn filmvlakheid en filmstabiliteit geen volledig identieke concepten. Wanneer de stromingstoestand van het systeem verandert, kunnen sommige oppervlakteproblemen die voorheen niet duidelijk waren, ook worden versterkt.
1
Sinaasappelschillen en kraters zijn twee verschillende problemen
Sinaasappelschil manifesteert zich voornamelijk als hoge en lage golvingen op het filmoppervlak. Als het vloeivermogen van de coating onvoldoende is tijdens de filmvorming, kunnen de door spuiten gevormde micro-oneffenheden niet tijdig worden gecorrigeerd – er ontstaan duidelijke sinaasappelschillen. Kratervorming is anders. Kratervorming houdt meestal verband met plaatselijke verschillen in oppervlaktespanning. Wanneer een positie op de film wordt beïnvloed door een stof met een lage oppervlaktespanning, kan de omringende coating daar niet stabiel blijven en kan deze naar de omtrek krimpen, waardoor uiteindelijk een verdieping ontstaat. Dus: sinaasappelschil lost "oppervlakte-golving" op; kraters lossen ‘lokale destabilisatie’ op. De twee zijn niet simpelweg omgekeerd evenredig.
2
Waarom kan een vlakkere film gevoeliger zijn voor kraters?
Wanneer de coating alleen op de ondergrond wordt gespoten, is het oppervlak niet volledig statisch. Voordat het oplosmiddel verdampt en uithardt, verandert de film voortdurend dynamisch. Als de systeemstroom slecht is, wordt het oppervlak snel gerepareerd en zijn sommige kleine oppervlaktedefecten mogelijk niet duidelijk zichtbaar. Wanneer de formulering wordt aangepast om de filmvloei te verbeteren, heeft de coating meer tijd om zich te herverdelen. Als een zone op dit punt olieverontreiniging, siliconenachtige stoffen, lossingsmiddelen of andere verontreinigende stoffen met een lage oppervlaktespanning bevat, kan er tijdens het vloeien een duidelijker plaatselijk spanningsverschil ontstaan. Een oorspronkelijk klein probleem kan zich dus geleidelijk ontwikkelen tot een zichtbare krater.
3
Waarom verontreinigingsproblemen gemakkelijker aan het licht komen nadat het egaliseren is verbeterd
De film kan worden opgevat als een vloeibare dunne laag die het oppervlak voortdurend aanpast. Wanneer de algehele systeemstroom verbetert, zoekt de film actiever naar een stabiele toestand. Maar als een positie op het substraatoppervlak vervuild is, verschilt deze zone qua oppervlaktetoestand van de omringende film; de coating kan vanuit die positie naar buiten krimpen en uiteindelijk een merkbare verdieping vormen. Dus soms is het niet zo dat “een betere nivellering meer kraters veroorzaakt”, maar eerder dat nadat de nivellering is verbeterd, het systeem gevoeliger wordt voor lokale verschillen in oppervlaktespanning – en dat oorspronkelijk verborgen vervuilings- en compatibiliteitsproblemen zich gemakkelijker manifesteren.
4
Waarom de resultaten totaal verschillend zijn op verschillende substraten met dezelfde formulering
Kratervorming is zeer gevoelig voor de toestand van het substraat. Dezelfde coating op een schoon, uniform substraat kan zeer stabiel presteren; het overschakelen naar een substraat met olieverontreiniging, resten van lossingsmiddel of verschillen in oppervlakte-energie kan plotseling grote hoeveelheden kratervorming veroorzaken. Dit is ook de reden waarom bij de daadwerkelijke productie: laboratorium normaal → kleine batch normaal → na verandering van substraat of productieomgeving de kratervorming toeneemt. Dus als er kraters ontstaan, is het vaak niet voldoende om alleen de coatingformulering te controleren.
5
Egaliseermiddel is niet beter bij gebruik in grotere hoeveelheden
Als de dosering van het egalisatiemiddel voor sinaasappelschillen voortdurend wordt verhoogd, kan dit inderdaad de oorspronkelijke oppervlaktetoestand van het systeem veranderen. Wanneer de toevoeging van egalisatiemiddel het juiste bereik overschrijdt, kan dit veranderingen in de compatibiliteit met zich meebrengen en zelfs de oppervlaktebalans tussen de film en het substraat beïnvloeden. Op dit punt blijft de sinaasappelschil verbeteren, maar er beginnen kratervorming, afwijkingen in de hercoating en andere problemen te verschijnen. Daarom moeten egaliseermiddelen een redelijk gebruiksinterval vinden en niet simpelweg een hoog egaliserend effect nastreven.
6
Als er kraters ontstaan, denk dan niet alleen aan het verminderen van het egalisatiemiddel
Als de film vlakker wordt en de kratervorming merkbaar toeneemt, mag de reactie niet zijn om het egalisatiemiddel onmiddellijk te verminderen. Belangrijker is het bevestigen waar de kraters vandaan komen. Belangrijke onderzoeksrichtingen: substraatverontreiniging → spuitomgeving → reinheid van apparatuur → verontreiniging van grondstoffen → compatibiliteit van hars en additieven → type egalisatiemiddel en dosering. Vooral bij industriële coatings kunnen siliconenolie, smeerolie, lossingsmiddelen en andere stoffen met een lage oppervlaktespanning, zelfs in zeer lage concentraties, een merkbaar effect hebben op kratervorming. Als de besmettingsbron niet wordt opgelost, kan het aanpassen van additieven alleen de mate van defecten alleen maar veranderen – en het probleem niet echt oplossen.
7
Een echt goede film is niet alleen ‘plat’
Bij hoogglanslakken is de vlakheid van de film zeker van belang. Maar als de oppervlaktestabiliteit wordt opgeofferd bij het nastreven van egalisatie, is de uiteindelijk verkregen film niet noodzakelijkerwijs beter. Bij praktische formuleringen moet tegelijkertijd rekening worden gehouden met: vlakheid, kraterweerstand, compatibiliteit, overschilderbaarheid en hechting tussen de lagen. Dus wat het nivelleringssysteem echt moet vinden is een evenwichtspunt – en niet één eigenschap tot het uiterste drijven.
Samenvatting
Hoe vlakker de film, hoe duidelijker de kraters - dit betekent niet dat "een betere nivellering verkeerd is." Een meer algemene situatie is dat nadat de filmstroomtoestand verandert, het systeem gevoeliger wordt voor lokale oppervlaktespanningsverschillen, waardoor verontreinigings- of compatibiliteitsproblemen die voorheen verborgen waren, worden versterkt. Wanneer er sprake is van "verbeterde sinaasappelschil, toegenomen kratervorming", kan het probleem daarom niet eenvoudigweg worden toegeschreven aan het egaliseermiddel; het substraat, de spuitomgeving, de besmettingsbronnen en de compatibiliteit van de formulering moeten ook tegelijkertijd worden gecontroleerd. Een goede film gaat niet alleen maar over het nastreven van steeds grotere vlakheid; het gaat over het vinden van de juiste balans tussen vlakheid en oppervlaktestabiliteit.
Vlakheid en stabiliteit zijn niet hetzelfde concept
Een vlakkere film versterkt de verschillen in oppervlaktespanning
Verontreiniging wordt beter zichtbaar nadat de egalisatie verbetert
Verschillende substraten – totaal verschillende kraterresultaten
Egaliseermiddel is niet beter bij gebruik in grotere hoeveelheden
Zoek de oorzaak voordat u het additief aanpast
Veelgestelde vragen
Hoe blijkt in de praktijk dat "het systeem gevoeliger is voor verschillen in oppervlaktespanning"?
In een systeem met lage stroming is het filmoppervlak in wezen bevroren voordat door vervuiling veroorzaakte kraters zich kunnen voortplanten. De film vloeit niet genoeg om de oppervlaktespanningsgradiënt rond een vervuilingsplek zichtbaar terugtrekking te laten veroorzaken. In een systeem met een hogere stroomsnelheid blijft de film langer mobiel, waardoor oppervlaktespanningsgradiënten meer tijd en drijvende kracht krijgen om terugtrekking te veroorzaken. Dit is de reden waarom hetzelfde vervuilingsniveau dat geen zichtbare kraters produceert in een systeem met lage stroming, voor de hand liggende kraters kan produceren in een systeem met hoge stroming.
Bestaat er een formuleringstest om te onderscheiden of kratervorming het gevolg is van verontreiniging of van additieve incompatibiliteit?
Een gecontroleerde vergelijking: spuit dezelfde coating op een referentiesubstraat waarvan bekend is dat het volledig schoon is (vers met oplosmiddel afgeveegd glas of een speciaal testpaneel) versus het productiesubstraat. Als er wel kraters verschijnen op het productiesubstraat, maar niet op de schone referentie, is vervuiling de voornaamste oorzaak. Als er op beide kraters kraters verschijnen, is incompatibiliteit met additieven of de dosering de meest waarschijnlijke oorzaak. Deze scheiding van variabelen is betrouwbaarder dan het aanpassen van additieven voordat de verontreinigingsvraag is beantwoord.
