عوامل فیزیکی موثر بر همترازی کدام هستند؟

-کشش سطحی

کشش سطحی خاصیتی از مایع است که باعث رفتار مایع در حالتی که سطح مایع در یک پوسته الاستیکی گرفتار است، می شود. این خاصیت از نیروهای داخلی مولکولی نتیجه میگیرد.

کشش سطحی یا اصطلاح عمومی تر، کشش درونی سطح به نیرویی که روی سطح در واحد طول که عمودی عمل می کند اطلاق می شود. کشش درون سطحی در تشکیل قطرات مایع، کف، ضد کف، قدرت مایع برای تر کردن سطح، بالا رفتن مایع در لوله های موئین و غیره مورد استفاده قرار می گیرد. کشش درون سطحی همیشه به نیروهای در حالت بین دو فاز اطلاق می شود.

از نظر تئوری، کشش سطحی بیشتر، همترازی بهتری دارد، زیرا کشش سطحی بیشتر با نیروهای فیزیکی قوی تر که در خارج از سطح هستند، در ارتباط می باشد.

در نقطه تسلیم از نظر رئولوژیکی، ویسکوزیته زیاد و یا رفتار سودوپلاستیک قوی است و این جزء فاکتورهایی است که در مقابل تأثیر همترازی از کشش سطحی به چشم میخورد. اعمال رنگ بر روی سطح چه توسط قلم مو و چه با اتمیزه کردن رنگ، جزء این فاکتورها می باشد.

از نظر رئولوژیکی ویسکوزیته کمتر برای همترازی بهتر میباشد. این قانون فیزیکی به راحتی قابل فهم است زیرا که ویسکوزیته زیاد از خود نشان می دهد. بهترین همترازی از یک پوشش مایع زمانی بدست می آید که آن پوشش یا نقطه تسلیم ندارد و یا نقطه تسلیم پایین و خواص رئولوژیکی نیوتنی دارد، سیستمها با رفتار سودوپلاستیک قوی معمولا ً همترازی ضعیف تری از خود نشان می دهند. حالت سرعت برشی دقیق برای همترازی زمانی است که سرعت برشی 1 s^-1   یا کمتر باشد. در این حالت همترازی واقعی اتفاق می افتد و برای سیستمهای تیکسوتروپ، نقش اصلی سرعت برشی زمانی است که تیکسوتروپی قوی ساخته شود و توسط عوامل همترازی بهتر ترکیب شود. نحوه افزایش ویسکوزیته در ابتدای تشکیل فیلم در فاز مایع برای رسیدن به یک همترازی خوب بسیار مهم است. اگر ویسکوزیته رنگهای مایع خیلی سریع افزایش یابد، این مسئله بطور اتوماتیک یک همترازی ضعیف ایجاد می کند که در آرام خشک شدن فیزیکی اتفاق می افتد. این رفتار را می توان در یک روش خیلی ساده با استفاده مناسب از ترکیب حلالها تعدیل کرد ( نقطه جوش بالا، حلالیت با فعالیت کم). مواد افزودنی همتراز کننده باعث تشکیل یک سطح نرم و یکپارچه در رنگهای خشک می شوند. مواد مناسب همانگونه که ذکر شد، شامل حلالهای اصلی با نقطه جوش بالا مانند بوتیل اترها، گلیکول اتیلن، پروپیلن و دی گلیکول به همان خوبی سیکلو هگزانونها و سیکلو هگزانون های آلکید شده و در بعضی حالتها هیدروکربنهای آروماتیک و آلیفاتیک می باشند. رزینهای با جرم مولکولی پایین (مانند پلی آکریلاتها و سیلیکونها) نیز مورد استفاده قرار می گیرند. عامل همترازی جامد، مانند رزینهای خاص با جرم مولکولی پایین، نیز برای افزایش خواص سطحی فیلمهای ایجاد شده از پوششهای پودری مفید هستند. عامل جریان پذیری، به وسیله کاهش ویسکوزیته رنگ در طی خشک شدن، عمل می کند. عدم تأثیر یک عامل جریان پذیری خاص به نوع محمل و خشک شدن و دمای پخت فیلم بستگی دارد.

پارامترهای مؤثر در تشکیل فیلم، که به عوامل جریان پذیری وابسته هستند، دمای تشکیل فیلم را از حالت دیسپرسیون کاهش داده و آن را تا جایی که امکان دارد به یک سطحی که عاری از منافذ و یک پارچه است هدایت می کنند. اتر گلیکول ها با نقطه جوش بالا و استرهای اتیل گلیکول که مورد استفاده قرار میگیرند با هیدروکربنها ترکیب شده اند.

مواد افزودنی برای همترازی به دسته های زیر تقسیم می شوند:

1-پلیمرها

2-سیلیکونها

3-مواد فعال سطحی فلوئوری

4-حلالها

از گروه پلیمرها، پلی آکریلات ها مهمترین مواد افزودنی همتراز کننده هستند اما ازسلولز استوبوتیرات و پلیمرهای مخصوص دیگری نیز استفاده می شوند. این مواد افزودنی مهمتر از سیلیکونها و عامل سطحی فلوئوری هستند، زیرا اینها تأثیرات منفی از خود نشان نداده و بویژه چسبندگی سطح را ضعیف نمی کنند.

مواد افزودنی پلی آکریلات ها مواد هموپلیمر و یا کوپلیمر هستند و اساسا ً با وزن مولکولی بین 500 تا 100000 میباشند. این پلیمرها ویسکوزیته متوسط تا زیاد مانند عسل دارند و دمای انتقال شیشه ای آنها حدود -20 ⁰C  یا کمتر میباشد. اینها یا به عنوان مواد عاری از حلال ویا به عنوان محلول به کار می روند. پلیمرهای آکریلیک خطی نسبت به نوع شاخه ای ناسازگارتر هستند.

برای پوششهای پودری (مستربچ، پودری، پلیمرهای آکریلیک جذب شده قابل استفاده روی کریر سیلیکای خلل و فرج دار) از انواع خاصی از این افزودنی ها استفاده می شود.

همچنین مونومرها از نوع 2-اتیل هگزیل آکریلات، اتیل آکریلات، اسید آکریلات یا 2-هیدروکسی اتیل آکریلات می باشند. پلیمرهای آکریلیک می توانند برای استفاده در رنگهای پایه آبی با گروههای قطبی اصلاح شوند (گروههای کربوکسیلیک یا پلی اتیلن گلیکول). این محصولات برای سیستمهای هیبریدی یا محلول در آب استفاده می شوند (پوششهای خودرو، پرایمرها، سیستم یک جزئی)، اینها همچنین می توانند در نوع پر جامد پوششهای پایه حلالی قطبی نیز استفاده شوند. مواد افزودنی همتراز کننده آکریلیک اغلب در سیستم های بدون حلال مانند رزین های پلی استر غیر اشباع و یا در سیستمهای سخت شونده یا اشعه UV  استفاده می شوند. پلی آکریلات نه تنها رزینهای اپوکسی را از نظر همترازی بهبود می بخشد بلکه باعث نظم مجدد مولکول نیز می شود. استوبوتریت سلولز با میزان زیاد اسید بوتریک با وزن مولکولی متوسط به عنوان عامل همترازی مورد استفاده قرار میگیرد. این ماده برای رزین های پلی استر غیر اشباع و لاکهای قابل پخت با UV  ،استایرن با ویسکوزیته پایین و قابل حل با وزن مولکولی پایین و اصلاح شده نیز می تواند توصیه شود. سیلیکونها (دی متیل پلی سیلوکسان ها و دی متیل پلی سیلوکسان اصلاح شده) از سال 1950 میلادی در فرمولاسیون رنگ استفاده شده است. سیلیکون های فرار با وزن مولکولی پایین و اصلاح نشده، به عنوان مواد افزودنی همتراز مکننده و جریان پذیری سطح مورد استفاده قرار می گیرند این مواد همچنین برای ضد آتش نمودن پوششها، تر کنندگی سطح، به عنوان عامل ضد کف، مقاومت سایشی و لغزشی و خواص دیگر رنگ نیز بکار می رود.

بسیاری از خواص سیلیکونها مانند قابلیت ترکیب پذیری، کاهش کشش سطحی، پایداری حرارتی، لغزشی  و بی ثباتی در فیلم رنگ می توانند در طی اصلاح شیمیایی زنجیر دی متیل پلی سیلوکسان تعدیل شوند. مواد فعال سطحی فلوئوری، آنیونیک، کاتیونیک یا مواد فعال سطحی غیر یونی، دارای گروههای آلکیل از قبل فلوئوره شده در مولکولهایشان هستند. اینها باعث کاهش کشش سطحی میشوند. در مورد حلالها، همانگونه که قبلا ً نیز ذکر شد هیدروکربنها (آلکیل بنزن، پارافین ها، ایزوپارافین ها یا سیکلوپرافین ها، هیدروکربن ها) استرها (لاکتات ها، استر گلیکول) کتون ها (سیکلوهگزانون ها، ترپن هیدروکربن ها) الکل ها و گلیکول ها (سیکلوهگزانول، پروپیلن گلیکول) گلیکول اترها (اترهای اتیلن گلیکول وپروپیلن گلیکول) دیگر ترکیبات خاص با درجه تبخیری تقریبا ً 50 یا بیشتر هستند. (براساس فراریت دی متیل اتر=1)

حلالهای مهم را که برای عامل همترازی استفاده می شوند عبارتند از:

-سولوسو200

-پروپیلن کربنات

-دی اتیل گلیکول اتیلن اتر

-سیکلوهگزانول

-بوتبل لاکتات

-اسید بوتیل استر گلیکولیک -2

-اتیل هگزانول

- 1و2 پروپیلن گلیکول

-شل سول K

-ایزوپار M

-متیل سیکلوهگزانول

-تترالین

-روغن کریستال 60

-ایزوفرون

-ان متیل پیرولیدن

-دی پروپیلن گلیکول متیل اتر

-ترپنتین

-دی ایزودیزوبوتیل کتون

-اتیل لاکتات (لاکتونال)

-ترپن نارنجی

-دکالین

-شل سول T

-اتیلن گلیکول بوتیل اتر

-سولوسو 150

-روغن پاین

-دی استون الکل

-شل سول آب

-متوکسی بوتانول

-اتر استات

جدول 1-مواد افزودنی همتراز کننده و خواص آنها