色漆的遮盖力及其测试方法述评色漆的遮盖力及其测试方法述评中国娃娃

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6.4.1 前言众所周知，涂料具有装饰性、保护性和特种功能三大性能，灰暗的钢铁、水泥等表面涂上涂料后就好象是穿上了一件颜色鲜艳、光彩夺目的外衣，美化了人们的居住和生活环境。涂料装饰性的一个重要方面是其遮盖力的大小。遮盖力是指色漆遮盖底材颜色或色差的能力一般用遮盖力值表示遮盖力。它是赋予遮盖所要求的涂布率，以㎡/L为单位。该涂布率是达到遮盖所需要的湿膜厚度(mm)的倒数，也可以是赋予遮盖所要求的涂料用量，以g/㎡为单位。遮盖力是涂料施工性能的重要指标之一。遮盖力好的色漆只需施涂一道漆或二道漆就可遮住底材，涂料用量少，可大大节省施工成本，所以遮盖力是色漆产品必不可少的一个性能指标。对于色漆的遮盖原理和遮盖力测试方法的研究工作一直受到人们的普遍重视。下面对标准中涉及的遮盖原理、各种遮盖力测试方法的特点与使用范围及其进展作一介绍。6.4.2 遮盖原理遮盖准则是是否遮盖底材的判断基础。色漆的功能之一是遮盖其施涂的表面。当颜料粒子散射和/或吸收光线并阻挡它达到底材时，色漆漆膜是不透明的。下面以光线如何入射到不完全透明色漆漆膜来说明遮盖原理，见图6-4-1：图6-4-1 光线在漆膜上的入射路线(a)到达漆膜表面的某些光线按照Fresnel反射定律反射(A)，反射比例取决于漆膜的折光率。如果漆膜在视觉上是平整的，则反射角等于入射角。但是通常大多数颜料着色涂料系统从其自身表面有一些散射光线(B)。(b)剩余的入射光线(C)进入漆膜被颜料粒子散射(D)或吸收或被树脂吸收。这些现象的相互影响确定了从漆膜表面再次出现的光线(G1)的颜色和强度。(c)不完全透明的漆膜中某些光线到达底材，可能被吸收(E)或被反射(F)，反射光线中的某些光线可能最终又回到漆膜表面(G2)。(d)不是所有的光线都能出现在漆膜表面，一些光线在内部反射(H1和H2)，并且可能进一步被漆膜内部的颜料粒子散射和吸收。这些影响的组合决定了漆膜的不透明度。于是，浅色漆的不透明度主要是靠散射光线，而深色漆随彩色颜料浓度增加而愈取决于吸收。从以上遮盖原理可知，色漆的遮盖力主要与所用颜料的品种及颜料体积浓度有关。例如，对光散射性好的金红石型钛白就比同等用量的立德粉遮盖力要好。同样，粒度小且分布均匀的颜料要比粒度大、分布不均匀的颜料遮盖力好。增加颜料的用量，即提高PVC也可提高遮盖力。相同配方的色漆在制造中颜料的研磨分散好，使颜料附聚体团粒变小，充分发挥颜料粒子的散射/吸收功能，也可提高其遮盖力。此外，施涂均匀、流平性好的漆膜比流平差不均匀的漆膜也有较高的遮盖力。不同的施工方法测得的遮盖力也不相同。湿膜遮盖力用来评价湿漆膜(即在施工过程中就可看到效果)，干膜遮盖力用来评价干漆膜(需等漆膜干燥后才看到效果)，它们通常是不同的。后者一般更符合实际情况。一般认为，色漆的遮盖力取决于颜料折光率与漆料折光率之差。其差值越大，遮盖力越强。漆料的折光率一般为1.5左右，则颜料折光率越高，遮盖力越好。例如，金红石型钛白(2.76)＞锐钛型钛白(2.55)＞立德粉(1.84)，而体质颜料，如煅烧高岭土(1.62)、碳酸钙(1.59)的折光率比漆料高得有限，故几乎没有什么遮盖力。早期常用石灰水来粉刷墙面，在开始涂刷潮湿墙面时石灰水几乎不遮盖底材，随后变得越来越白而遮盖底材。这就是介质在水蒸发干燥过程中，石灰(碳酸钙)与水的折光率(1.33)之差变成石灰与空气的折光率(1)之差，这种差值由小变大的缘故。某些厂生产的低档内墙无光乳胶漆采用大量廉价体质颜料代替钛白，使颜料总量适当高于临界颜料体积浓度(CPVC)，涂膜干后有部分空气充插其中来提高遮盖力而达到指标要求。当然，这对涂膜其他性能(如耐洗刷性等)是不利的。6.4.3 测试方法遮盖力测试方法相当多，经历着由目视法向仪器法逐步完善的过程。6.4.3.1 目视法6.4.3.1.1 单位面积质量法采用一块黑白格相继的玻璃板，见图6-4-2。对于湿膜遮盖力是用漆刷将涂料均匀、快速的涂刷其上，至看不见黑白格为止，将所用涂料称重，然后按下式计算遮盖力(g/㎡)。式中：W1——未涂漆前盛油漆的杯子和漆刷的质量，g；W2——涂刷后盛油漆的杯子和漆刷的质量，g；S——黑白格板涂漆的面积，cm2。图6-4-2 黑白格玻璃板对于干膜遮盖力，是将涂料薄薄地分层喷涂在100mm×100mm的玻璃板上，放在黑白格板上观察，以刚看不见黑白格为终点，将玻璃板背面和边缘的漆擦净，根据各类漆的固体含量测定中规定的温度烘至恒重，然后按下式计算遮盖力(g/㎡)：式中：W1——喷涂前玻璃板质量，g；W2——喷涂漆膜恒重后玻璃板的质量，g；S——玻璃板涂漆的面积，cm2。GB/T 1726-79《涂料遮盖力的测定》对这种测试方法作了规定。此法操作简单，黑白格板制作也较方便，对测试产品没有任何限制，使用范围广。前法主要适用于油性、酚醛、醇酸等刷涂施工为主的涂料；后法主要适用于干燥较快的硝基、丙烯酸等挥发性漆。但有时终点不好观察，人为因素影响大。另外，涂料的流平性及操作技巧导致的刷痕大或小均对遮盖力有一定影响。ASTM D344-89《目视评定色漆相对遮盖力(刷涂法)》操作也类同，但结果是以试验色漆比对照色漆遮盖力更好、相等或更差时，试验色漆的涂布率为对照色漆涂布率的百分比表示的相对遮盖力值，这样人为因素影响适当降低一些。ASTM D 5150-92《辊涂法施工的建筑涂料遮盖力试验方法》是一种模拟建筑涂料实际施工方法测试的遮盖力。测试时，在同一张黑白卡片纸上一半辊涂一道涂料和另一半辊涂两道涂料，干后观察确定一道涂膜还是两道涂膜遮盖，由遮盖的涂膜的涂布率来表示遮盖力。所测得的遮盖涂布率(一般情况是一道涂膜有些不足，两道涂膜有些过量)比刮涂法或刷涂法更高一些。6.4.3.1.2 楔形膜层法楔形膜层法即最小漆膜厚度法，利用遮盖住底面所需的最小湿膜厚度来测定色漆的遮盖力，所得结果以μm表示。测定仪系一块黑白间半的光学玻璃平板，其边上标有刻度。在其上盖有一块在一端有一定高度的透明玻璃顶板，从而形成一个楔形空间。测定时在底板上倒上少量样品，来回移动顶板，一直到通过顶板及漆层看不到底板上的黑白分界线为止。此处读数即为湿膜的厚度，以此来表示遮盖力。或者通过仪器所附的换算表换算出单位面积用漆量。此法用漆量少，测试速度快，适合测定湿膜遮盖力，尤其适用于工厂作生产控制用，但仍以目测为主，人为影响因素较大。正在制定的以干膜表示的楔形板遮盖力测定法的国际标准系将一块黑白间半的玻璃板嵌入一块类似细度板的钢板中，然后用刮刀象刮细度一样将样品刮涂在楔形空间内，等漆膜干燥后观察。此方法更切合实际，但要等漆膜干燥而费时较长。6.4.3.1.3 多齿槽刮涂法美国ASTM D 5007-89《遮盖力湿至干变化试验方法》规定了用TG 19多齿槽在特定的黑白人字形条文卡纸上刮涂漆膜，刮涂后立即目视检查评定湿膜遮盖指数hsw，干燥后再评定干膜遮盖指数hsd(均以相应齿槽涂布率表示)，湿至干遮盖力变化即为hsw-hsd。此法适用于白色漆和浅色漆，尤其是无光建筑涂料遮盖力的测量。它是一次制膜可同时测量湿膜遮盖力和干膜遮盖力的快速简便方法，但是齿档间隙的非线性变化(涂布率为6.88、8.37、10.2、12.4、15.0、18.3、22.2和27.0八档)，使误差有所加大，而且仍未摆脱目视法人为因素的影响。6.4.3.2 仪器法6.4.3.2.1 对比率法对比率是指放在规定反射率的黑色(≤1%)和白色(80±2%)底材上的同一漆膜的反射率的比值，即：如果漆膜完全不透明时，入射光线不能到达底材，底材本身的反射率不起作用，此时对比率为1。一般认为漆膜对比率为0.98时，就为完全遮盖底材。所以用反射率仪测定漆膜的对比率也可评定漆膜的遮盖力。近来有采用色度仪测定三刺激值Y来代替反射率值R的趋向，即CR=Yb/YW。(1)类型和颜色相同的色漆对比率的比较GB/T 5211.17《白色颜料对比率的比较》系非等效采用ISO 2814制订。目前，我国内、外墙涂料中对比率的测定类似使用了这种方法。它假设规定厚度的漆膜可以完全遮盖底材。将试样以该厚度涂布于透明聚酯膜上，按规定时间干燥后置于黑白玻璃板上，用仪器测定其反射率，从而得出对比率CR。此方法最简单，漆膜制备时采用的刮涂器虽然间隙相同，但是由于不同色漆流变性情况不同，制得湿膜厚度会有不同。所以只适用于同种类型、同颜色浅色漆的质量控制，一般要求三刺激值Y大于40。另外，不同操作人员刮涂时，对刮涂器用力轻重和刮涂快慢不同，也会使得到的湿膜厚度有些差异，所以结果的再现性相对较差。(2)固定涂布率下浅色漆对比率的测定此方法根据涂膜的制备和测量的工艺不同分为方法A和方法B。GB/T 9270-88《浅色漆对比率的测定》系等效采用ISO 3906制订。通过对两个或更多膜厚的测量值进行内插，得到一个精确膜厚的固定涂布率来测定对比率，可以得

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