Pengenalan: Kejayaan atau kegagalan penggunaan cat—ditentukan oleh penyebaran setitis cat pada permukaan substrat
Langkah pertama dalam penggunaan cat—titisan cecair cat bersentuhan dengan substrat—sama ada merebak membentuk filem atau mengecut menjadi titisan—ditentukan oleh perbezaan tegangan permukaan antara cat dan substrat. Apabila tegangan permukaan cat lebih rendah daripada tegangan permukaan genting substrat—cat merebak secara automatik—penbasahan baik; sebaliknya—cat mengecut—terbentuk liang resapan/liang jarum/mata ikan. Ini merupakan prinsip fizik yang paling asas namun paling diabaikan dalam penggunaan cat—tegangan permukaan = pasport penbasahan cat.
Tegangan permukaan cat dan teori pengbasahan berasaskan persamaan Young (γ_SV=γ_SL+γ_LV×cosθ) dan konsep tegangan permukaan kritikal Zisman (γ_c) — apabila tegangan permukaan cecair cat (γ_LV) < tegangan permukaan kritikal substrat (γ_c) — sudut sentuh θ→0 — cat mengbasah dan merebak sepenuhnya. Teori ini membimbing pemilihan agen pengbasahan/agen pelicin (menurunkan γ_LV cat kepada < γ_c substrat) dan proses rawatan permukaan (meningkatkan γ_c substrat).
I. Data ketegangan permukaan bahan asas dan cat yang biasa
| Bahan | Ketegangan permukaan/Ketegangan permukaan kritikal (mN/m) | Keperluan lembapan |
|---|---|---|
| Keluli (bersih) | >100 (tenaga permukaan tinggi) | Hampir semua cat boleh melembapkan |
| Aluminium (bersih) | >80 | >99% cat boleh melembapkan |
| PP (polipropilena) | 29-31 (sangat rendah——tidak dirawat) | Perlu cat dasar CPO atau rawatan nyalaan/korona sehingga >38 |
| ABS | 35-42 | Kebanyakan cat boleh melembapkan |
| PC (poli karbonat) | 38-45 | Kebanyakan cat boleh melembapkan——berhati-hati dengan keretakan tegasan ESC |
| Cat berasaskan pelarut (tipikal) | 25-30 (ketegangan permukaan rendah) | Boleh melembapkan kebanyakan plastik |
| Cat berasaskan air (tipikal) | 35-45 (ketegangan permukaan tinggi) | Perlu tambah agen lembapan untuk turun <30 bagi melembapkan plastik |
Soalan Lazim
Q1: Persamaan Young—mengapa sudut sentuhan θ setitis cat pada substrat menentukan segalanya?Persamaan Young γ_SV=γ_SL+γ_LV×cosθ menerangkan keseimbangan daya di persimpangan tiga fasa pepejal-gas-cecair. θ<90°—cat separa membasahi (boleh diterima); θ90°—cat tidak membasahi—menguncup menjadi titisan (tidak boleh diterima). Kaedah untuk menurunkan θ: menurunkan γ_LV cat (tambah agen pembasahan polieter siloksana—boleh menurunkan γ_LV daripada >35 kepada <25mN/m); meningkatkan tenaga permukaan substrat (rawatan korona/plasma/bakar—naikkan γ_c plastik daripada 50).
Q2: Lubang resapan—mengapa setitik pencemaran dengan ketegangan permukaan rendah boleh menolak semua cat di sekelilingnya? Permukaan salutan terkena setitik pencemaran dengan ketegangan permukaan rendah (seperti minyak silikon—γ<20mN/m)—ketegangan permukaan cat di sekeliling pencemaran lebih tinggi daripada pencemaran—kecerunan ketegangan permukaan mendorong cat melarikan diri dari pencemaran ke arah luar—terbentuk lekukan bulat di sekeliling pencemaran—inilah lubang resapan. Setitik minyak silikon berdiameter 2-5mm—pembesaran >50 kali. Pencegahan: kebersihan bengkel yang ketat—hapuskan kabus minyak silikon/minyak pelincir—guna agen anti-buih molekul (polisiloksana terubah suai polieter) sebagai ganti agen anti-buih minyak silikon tulen.
Q3: Putaran Benard—mengapa corak heksagon muncul di permukaan cat semasa pengeringan?Semasa proses pengeringan cat—pelarut menyejat dari permukaan—suhu permukaan menurun—tegang permukaan meningkat (semakin rendah suhu, semakin tinggi tegang permukaan). Perbezaan tegang permukaan antara permukaan dan lapisan bawah mendorong aliran bendalir dari zon tegang permukaan rendah ke zon tegang permukaan tinggi—terbentuk pusaran perolakan heksagon—inilah putaran Benard. Cat di pusat pusaran naik—cat di tepi pusaran turun—zarah pigmen berkumpul di tepi pusaran—terbentuk corak heksagon. Pencegahan: tambah agen pengilat (polieter siloksana)—seragamkan tegang permukaan—hapuskan kecerunan tegang permukaan—hapuskan daya pacu perolakan.
Bacaan berkaitan
Ringkasan
Tegangan permukaan salutan dan teori pengbasahan merupakan asas fizikal untuk memahami penyebaran, pengelasan dan kecacatan salutan (liang resapan/ pusaran Bernard/ kulit oren). Agen pengbasahan (menurunkan γ_LV salutan < γ_c substrat) dan agen pengelasan (menyeragamkan kecerunan tegangan permukaan) adalah bahan tambahan penting untuk penggunaan salutan. Kexin New Materials menyediakan penapisan agen pengbasahan dan pengelasan serta pengukuran tegangan permukaan — menjadikan salutan anda tersebar seperti sutera — licin seperti cermin.