Вязкость – ключевая и одна из самых сложных характеристик лакокрасочных материалов. Краска должна хорошо растекаться, но не стекать.
Понятие вязкости жидкости. Подбор реологии краски
Открываем ведро с краской, вставляем в него карандаш и сдвигаем карандаш в сторону на несколько сантиметров. Чем сильнее (резче) двигаем карандаш, тем быстрее он перемещается.
Перемещение карандаша принято называть сдвигом. Силу, с которой мы воздействуем через карандаш на краску, – силой сдвига, а скорость, с которой карандаш двигается при этом, – скоростью сдвига.
Вязкость описывает силу трения в жидкости, выражает поведение жидкости при воздействии на нее внешних сил. Вязкость пропорциональна отношению силы сдвига к скорости сдвига.
Чем большую силу необходимо прикладывать для сдвига карандаша, тем краска более густая. Чем больше скорость карандаша при постоянном усилии, тем краска менее густая.
Если у краски высокая вязкость, то карандаш сдвинется только при определенном усилии. Такое значение силы называют пределом текучести.
Реология красок и лаков
Если вязкость жидкости постоянна при любой скорости сдвига (другими словами, вязкость не зависит от скорости сдвига), то такая вязкость называется идеальной или ньютоновской.
Чем выше сила сдвига, тем выше скорость сдвига, а их отношение постоянно. Примером таких жидкостей могут служить вода, изопропиловый спирт, органические растворители, минеральные масла.
Измерение вязкости краски
Подавляющее большинство лакокрасочных материалов при повышении скорости сдвига теряют вязкость, то есть разжижаются. Чем выше скорость сдвига, тем меньшее сопротивление жидкость оказывает. Такое реологическое поведение жидкости называют псевдопластичным.
Краски также могут проявлять тиксотропное поведение. Если при перемешивании краски с постоянной скоростью сдвига вязкость понижается, то такие краски называются тиксотропными.
Чем дольше воздействовать на краску с постоянным усилием, тем более жидкой она будет становиться. Практически все тиксотропные краски одновременно являются и псевдопластичными. Но, теоретически, эти характеристики независимы друг от друга.
В случае, когда при повышении скорости сдвига вязкость жидкости также увеличивается, происходит «сдвиговое загущение», такие жидкости называют дилатантными.
Такое поведение проявляют дисперсионные системы с высоким содержанием твердой фазы. Например, текстурные пасты или пигментные пасты металлика и перламутра являются дилатантными.
Скорость сдвига. Практика
Каждый процесс происходящий с краской описывается своим диапазоном сдвигового усилия и, соответственно, соответствующим диапазоном скорости сдвига.
- 0.001 с-1 и менее – это диапазон особо низких скоростей сдвига. При таких скоростях сдвига протекают процессы осаждения и ориентирование твердых частиц, всплытие пузырьков, расслоение жидкостей.
- 0.01 – 0.1 с-1 – диапазон низких скоростей сдвига: розлив(растекание краски по горизонтальной поверхности, характеризует гладкость покрытия), потеки и наплывы на наклонной поверхности.
- 10 – 100 с-1 – диапазон средних скоростей сдвига. Вязкость, которую можно оценить визуально при перемешивании. При таких скоростях сдвига происходит перемешивание, перекачивание, фильтрование, нанесение окунанием.
- 1 000 – 10 000 с-1 – диапазон высоких скоростей сдвига: нанесение кистью и валиком, воздушное и безвоздушное распыление, валковое нанесение.
- 100 000 с-1 – диапазон сверх высоких скоростей сдвига: перетир пигментов, диспергирование краски, печать.
Реологическая кривая. Контроль вязкости краски
Измерение вязкости краски в каждом диапазоне скорости сдвига позволяет построить график зависимости вязкости от скорости сдвига, который называется реологическая кривая или реологический профиль.
В зависимости от декоративности, технологии окраски, формы и характера окрашиваемой поверхности, условий формирования (сушки) лакокрасочного покрытия, предпочтения технолога, каждая краска или лак характеризуются совершенно различными реологическими кривыми.
Краска может быть жидкой, но при этом совершенно не давать потеков, или может быть очень густой, но абсолютно спокойно наноситься обычным воздушным распылением.
При перемешивании две краски могут вести себя одинаково, но одна будет хорошо распыляться, а вторая давать сильный туман.
Современные реологические модификаторы позволяют создавать лакокрасочные материалы с уникальными реологическими профилями. Добавки могут повышать вязкость в одном каком-либо диапазоне и при этом практически не затрагивать соседние.
По материалам Палина Коутингс
