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顏料體積濃度(PVC)
涂料在生產(chǎn)過程中,是以重量為單位計(jì)算的,但涂膜在干燥后一般是以體積來表示性能的,因?yàn)楦傻钠崮な且粋(gè)多元結(jié)構(gòu)組成,各個(gè)成分之間的體積關(guān)系,對(duì)涂膜的性能有重要的作用。在干膜中粉料所占的體積百分比叫顏料的體積濃度,即PVC。
PVC=粉料的體積/(粉料的體積+樹脂的體積)
PVC在實(shí)際應(yīng)用中,與干漆膜的性能有很大的關(guān)系,因?yàn)橥苛鲜且酝磕さ暮癖矸从惩苛系男再|(zhì),所以PVC值的大小可以粗略的反映涂膜的基本性能。
CPVC的定義和計(jì)算方法:
我們?cè)?a href="http://yiyexingchen.cn/tec/list.php?catid=331" target="_blank">涂料配方的計(jì)算中,如果想要知道顏料體積濃度對(duì)涂膜有多大的影響,必須首先要知道這個(gè)體系的臨界顏料體積濃度,即CPVC。因?yàn)樵谕苛吓浞街蟹哿系姆N類和用量不一樣,所產(chǎn)生的CPVC也不一樣。 我們?cè)跍y(cè)試粉體的吸油量時(shí),當(dāng)顏料剛剛被亞麻油粘結(jié)成糊狀,而沒有多余的亞麻油時(shí),這時(shí)的顏料體積濃度就剛好處在CPVC值,所以顏料的吸油量和CPVC值就可以通過以下方法計(jì)算:
CPVC=1/[1+( OA•ρ/93.5)]
式中:OA --- 顏料的吸油量,ρ--- 顏料的密度,93.5---亞麻油的密度
這種方式適合計(jì)算出單一粉體的CPVC值,因?yàn)楦鱾(gè)粉體的吸油量可以測(cè)出,如果是混合粉體,這種計(jì)算方式就很不適合,恰恰現(xiàn)在涂料中粉料的使用幾乎全部是混合粉體,所以我們可以把這種計(jì)算CPVC值的方法再進(jìn)一步延伸,即混合顏料的計(jì)算方法如下:
CPVC =1/{1+Σ[(OA•ρ•V/93.5]}
式中: OA--- 某個(gè)粉體的吸油量, ρ--- 某個(gè)粉體的密度, V ---某個(gè)粉體在整個(gè)粉體體積中所占有的體積%。
如:在某個(gè)配方中金紅石鈦白100kg,重鈣200kg,硅灰石100kg,硫酸鋇80kg。
a、我們首先計(jì)算這個(gè)粉料的體積:
金紅石鈦白: 100÷4.2 = 23.8
重鈣: 200÷2.7 = 74
硅灰石: 100÷2.75 = 36.4
硫酸鋇: 80÷4.47 = 17.9
b、總的體積:
23.8 + 74 + 36.4+ 17.9 = 152.1
c、各個(gè)粉料所占的%:
金紅石鈦白:23.8÷152.1 = 0.156
重鈣 :74÷152.1 = 0.486
硅灰石 :36.4÷152.1 = 0.239
硫酸鋇 :17.9÷152.1 = 0.117
d、混合粉料的CPVC值計(jì)算:
把以上的數(shù)據(jù)代入下面的式中:
CPVC =1\{1+Σ[(OA•ρ•V/93.5] }
CPVC = 1\{1+[(16×4.2×0.156)+(13×2.7×0.486)+(18×2.75×0.239)+(6×4.47×0.117)]/93.5}
= 1/[1+(10.48+17+11.8+3.14)/93.5]
=1/1+42.4/93.5
= 1/(1+0.453)
= 1/1.454
= 0.688
= 68.8%
在以上的計(jì)算中,因?yàn)楦鱾(gè)原料的具體數(shù)值(如吸油值,密度等)有所不同,所以計(jì)算出的數(shù)值是一個(gè)近似值,只作為我們?cè)趹?yīng)用中的一個(gè)參考。另外,在一些專業(yè)書籍中介紹的還有別種計(jì)算CPVC的方法,但不管是什么方法,計(jì)算出的基本上都是一個(gè)近似值,因?yàn)橛绊慍PVC值的因素太多,各個(gè)方法計(jì)算出的CPVC可能都不同,所以我們只能作為參考。
PVC和CPVC的關(guān)系:
我們不管在生產(chǎn)油性或水性涂料時(shí),都會(huì)涉及到涂料的PVC值,而每種涂料配方肯定有一個(gè)CPVC值,但這個(gè)數(shù)值因?yàn)橛?jì)算很麻煩,所以我們平時(shí)很少去注意它,然而當(dāng)你了解這種涂料的PVC值和CPVC值后,就大概可以知道這種涂料的涂膜空隙率。
例如:還按照以上的配方計(jì)算:
a、 各種粉料的體積和:
23.8+74+36.4+17.9= 152.1
b、涂料CPVC值所需用的乳液量:
152.2÷(152.1 + X) = 0.688
X = [(1-0.688)×152.1]/0.688
X = 47.45/0.688= 68.97
c、所以在這個(gè)涂料的配方中達(dá)到CPVC值需要的乳液為:
68.97÷0.48 = 143.7
這都是一些運(yùn)算出來的估計(jì)值,但這個(gè)值對(duì)我們了解這個(gè)涂料配方中的一些基本性能有所幫助。
所以,如果我們?cè)谧鲞@個(gè)配方的過程中,乳液的使用超過143.7kg以后,涂膜的密實(shí)度就很好,但低于這個(gè)值的時(shí)候,涂膜就會(huì)產(chǎn)生一些空隙。
例如:我們把乳液的量用到120kg來計(jì)算涂膜的空隙率。
a、120kg的乳液的固含為:
120×0.48 = 57.6
b、涂料的PVC值為:
152.1/(152.1+57.6)= 152.1/209.7 = 0.725 = 72.5%
c、所以涂膜的空氣所占的體積為:
72.5% - 68.8% =3.7%
這就是一個(gè)簡(jiǎn)單的估算涂膜空隙率的一個(gè)方法,但這個(gè)方法因?yàn)樵谟?jì)算中引用的各種數(shù)據(jù)都有誤差,所以只能算一個(gè)近似值,但這個(gè)值可以幫助我們了解涂膜的大致結(jié)構(gòu)。
配方計(jì)算的公式
液體涂料各屬性計(jì)算依據(jù)是各材料的密度,因?yàn)橹栏鞑牧系拿芏龋鶕?jù)配方中各材料的用量/材料密度可以求出配方的體積;計(jì)算公式按照重量、體積公式等 常用演變而成的,簡(jiǎn)單易明。具體計(jì)算公式如下:
材料重量百分?jǐn)?shù)(%)=100×材料重量/配方重量;
配方體積=∑(材料i用量/密度i);
1、油漆密度=配方重量/配方體積;
2、重量固體分(%)=100∑(材料i重量百分?jǐn)?shù)×固體分i);
3、體積固體分(%)=100∑(材料i重量百分?jǐn)?shù)×固體分i/密度i)×油漆密度
4、干膜密度=重量固體分/體積固體分;
5、PVC=∑(顏填量i用量百分比×固體分i/密度i)/體積固體分;
6、理論涂布率(m /L)=體積固體分(%)×10/推薦干膜厚度;
7、理論涂布率(m /kg)=理論涂布率(m /L)/油漆密度;
8、VOC(g/L)=1000×(1-重量固體分)×油漆密度。
液體涂料的大多數(shù)屬性可以通過配方計(jì)算得出,通過于涂料配方的各屬性的計(jì)算更能理解涂料的基本屬性,對(duì)于涂料的性能有更深刻的理解和認(rèn)識(shí);固體體積的計(jì)算嚴(yán)格上講應(yīng)該按固體材料的密度計(jì)算而不是溶液密度。配方計(jì)算只是配方設(shè)計(jì)中的基本部分, 涂料的性能還包括很多,應(yīng)當(dāng)根據(jù)客戶和使用場(chǎng)合的要求按 ASTM6577-2006工業(yè)防護(hù)涂料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)指南進(jìn)行試驗(yàn)確定最終的配方。