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颜料体积浓度(PVC)

涂料在生产过程中,是以重量为单位计算的,但涂膜在干燥后一般是以体积来表示性能的,因为干的漆膜是一个多元结构组成,各个成分之间的体积关系,对涂膜的性能有重要的作用。在干膜中粉料所占的体积百分比叫颜料的体积浓度,即PVC

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PVC=粉料的体积/(粉料的体积+树脂的体积

PVC在实际应用中,与干漆膜的性能有很大的关系,因为涂料是以涂膜的厚薄来反映涂料的性质,所以PVC值的大小可以粗略的反映涂膜的基本性能。

 CPVC的定义和计算方法:      

我们在涂料配方的计算中,如果想要知道颜料体积浓度对涂膜有多大的影响,必须首先要知道这个体系的临界颜料体积浓度,即CPVC。因为在涂料配方中粉料的种类和用量不一样,所产生的CPVC也不一样。 我们在测试粉体的吸油量时,当颜料刚刚被亚麻油粘结成糊状,而没有多余的亚麻油时,这时的颜料体积浓度就刚好处在CPVC值,所以颜料的吸油量和CPVC值就可以通过以下方法计算:  

                  

 

CPVC=1/[1+( OA•ρ/93.5)]

式中:OA --- 颜料的吸油量,ρ--- 颜料的密度,93.5---亚麻油的密度

这种方式适合计算出单一粉体的CPVC值,因为各个粉体的吸油量可以测出,如果是混合粉体,这种计算方式就很不适合,恰恰现在涂料中粉料的使用几乎全部是混合粉体,所以我们可以把这种计算CPVC值的方法再进一步延伸,即混合颜料的计算方法如下:    

      CPVC =1/{1+Σ[(OA•ρ•V/93.5]}   

式中:  OA--- 某个粉体的吸油量, ρ--- 某个粉体的密度,  V ---某个粉体在整个粉体体积中所占有的体积% 

如:在某个配方中金红石钛白100kg,重钙200kg,硅灰石100kg,硫酸钡80kg

a、我们首先计算这个粉料的体积:   

金红石钛白: 100÷4.2 = 23.8   

重钙: 200÷2.7 = 74   

硅灰石: 100÷2.75 = 36.4   

硫酸钡:  80÷4.47 = 17.9

b、总的体积:  

23.8 + 74 + 36.4+ 17.9 = 152.1

c、各个粉料所占的%     

金红石钛白:23.8÷152.1 = 0.156    

重钙 74÷152.1 = 0.486    

硅灰石 36.4÷152.1 = 0.239        

硫酸钡 17.9÷152.1 = 0.117

d、混合粉料的CPVC值计算:    

把以上的数据代入下面的式中:                               

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% 

 在以上的计算中,因为各个原料的具体数值(如吸油值,密度等)有所不同,所以计算出的数值是一个近似值,只作为我们在应用中的一个参考。另外,在一些专业书籍中介绍的还有别种计算CPVC的方法,但不管是什么方法,计算出的基本上都是一个近似值,因为影响CPVC值的因素太多,各个方法计算出的CPVC可能都不同,所以我们只能作为参考。

PVCCPVC的关系:

我们不管在生产油性或水性涂料时,都会涉及到涂料的PVC值,而每种涂料配方肯定有一个CPVC值,但这个数值因为计算很麻烦,所以我们平时很少去注意它,然而当你了解这种涂料的PVC值和CPVC值后,就大概可以知道这种涂料的涂膜空隙率。

例如:还按照以上的配方计算:

a 各种粉料的体积和:     

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、所以在这个涂料的配方中达到CPVC值需要的乳液为:      

68.97÷0.48 = 143.7 

     这都是一些运算出来的估计值,但这个值对我们了解这个涂料配方中的一些基本性能有所帮助。 

    所以,如果我们在做这个配方的过程中,乳液的使用超过143.7kg以后,涂膜的密实度就很好,但低于这个值的时候,涂膜就会产生一些空隙。 

例如:我们把乳液的量用到120kg来计算涂膜的空隙率。

 a120kg的乳液的固含为:   

120×0.48 = 57.6

 

b、涂料的PVC值为:    

152.1/(152.1+57.6)= 152.1/209.7 = 0.725 = 72.5%

c、所以涂膜的空气所占的体积为:   

72.5% - 68.8% =3.7%   

这就是一个简单的估算涂膜空隙率的一个方法,但这个方法因为在计算中引用的各种数据都有误差,所以只能算一个近似值,但这个值可以帮助我们了解涂膜的大致结构。   

 配方计算的公式

液体涂料各属性计算依据是各材料的密度,因为知道各材料的密度,根据配方中各材料的用量/材料密度可以求出配方的体积;计算公式按照重量、体积公式等 常用演变而成的,简单易明。具体计算公式如下:

材料重量百分数(%=100×材料重量/配方重量;

配方体积=(材料i用量/密度i)

1油漆密度=配方重量/配方体积; 

2重量固体分(%=100(材料i重量百分数×固体分i)

3体积固体分(%=100(材料i重量百分数×固体分i/密度i)×油漆密度

4干膜密度=重量固体分/体积固体分;

5PVC=(颜填量i用量百分比×固体分i/密度i)/体积固体分;

6、理论涂布率(m /L=体积固体分(%)×10/推荐干膜厚度

7、理论涂布率(m /kg=理论涂布率(m /L/油漆密度;

8VOCg/L)=1000×(1-重量固体分)×油漆密度。

 液体涂料的大多数属性可以通过配方计算得出,通过于涂料配方的各属性的计算更能理解涂料的基本属性,对于涂料的性能有更深刻的理解和认识;固体体积的计算严格上讲应该按固体材料的密度计算而不是溶液密度。配方计算只是配方设计中的基本部分, 涂料的性能还包括很多,应当根据客户和使用场合的要求按 ASTM6577-2006工业防护涂料试验标准指南进行试验确定最终的配方。

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