防護塗料體積固體份的測量和計算簡便方法

2020-11-26 慧聰網

    對於防護塗料來說，體積固體份（也稱體積固體含量、不揮發物體積分數，英文VolumeSolids，簡寫VS）是一個非常重要的技術指標。它指的是塗料中非揮發性成分與液態塗料的體積比。

    這是一個非常重要的概念，液態塗料中的溶劑揮發後，真正留在被塗物表面成為漆膜的就是塗料中的非揮發份，即固體份。

    說到體積固體份，不得不同時也說說質量固體份（也稱為不揮發份質量含量），因為常見到防腐蝕技術規格書制訂者常常將兩者混為一談。體積固體份和質量固體份有關聯，但並不成正比。各類塗料產品性能標準中經常會規定重量固體份（質量不揮發份）的要求，但鮮有規定體積固體份的。

    防護塗料的體積固體份反映了在表面施工一定厚度的溼膜厚度後能夠最終達到多少幹膜厚度。因而，它是衡量防護塗料經濟性的重要指標。讀者可能看下文了解：

    如何比較工業防護塗料的經濟性?（點擊觀看）

    體積固體份是可以測量的，測量的標準有：

    ISO3233：1998色漆和清漆-通過測量乾燥塗層的密度進行非揮發性物質體積百分含量測定

    GB/T9272-2007色漆和清漆通過測量幹塗層密度測定塗料的不揮發物體積分數（修改採用ISO3233：1998）

    ASTMD2697-03透明或著色塗料中不揮發物體積的測試方法

    但是，看過這些標準後你會發現，測量是非常費時費力的，而且極易造成操作誤差，精確性難以保證，在產品定型後做為技術指標的依據需要採用這種標準方法。但是，防護塗料產品開發工程師在設計配方時，甚至在樣品出來前就要預知自己所設計產品的這一指標，這時就要根據配方進行估算了。然後，做出了樣品，也需要對VS進行測量或估算。下面介紹幾種方法供各位工程師參考。

    1、根據配方進行估算的方法

    例如：隨便寫個環氧富鋅底漆配方如下（註：僅作範例使用，數據不可能準確，配方也無實用性）：

環氧富鋅底漆配方

    計算結果如下：

    混合後各組份佔比如下： 

環氧富鋅底漆配方混合後各組分佔比

    ①、該漆的重量固體份為：82.27%

    ②、該漆的體積固體份為：（7.792+9.549+1.212+3.557）/42.99=51.43%

    ③、該漆的密度為：100/42.99=2.326

    ④、該漆的VOC含量為(g/L)：(100-82.2706)X2.326=412.38

    ⑤、該漆的顏基比為：(68.18+1.818)/(8.1816+4.091)=5.7

    ⑥、該漆的顏料體積濃度（PVC）為：(9.549+1.212)/(7.792+9.549+1.212+3.557)=48.67%

    ⑦、該漆不揮發份中的鋅粉含量為：68.18/82.27=82.87%

    ⑧、該漆不揮發份中的金屬鋅含量為：82.87%X94%=77.9%

    ⑨、鋅粉在幹膜中的重量份為(%)：68.18/82.27=82.87%

    ⑩、鋅粉在幹膜中的體積份為：9.549/(7.792+9.549+1.212+3.557)=43.19%

    請注意：其實，這種方法有缺陷和局限性，且按這種方法，得出的VS實際上是偏低的。具體原因就不細講了，使用者知道就好。準確數值應該是按相關標準測試的結果，計算值只供配方設計和比較時參考。

    2、樣品快速測量和計算的方法

    A方法：

    找一塊光滑、平整且清潔無鏽的磁性底材板，採用標準溼膜製備器製備已知溼膜厚度的漆膜，乾燥後測量幹膜厚度。體積固體份=幹膜厚度/漆膜厚度X100%。

    此時，幹膜厚度測量的儀器和方法對準確度影響會很大的。

    B方法：

    測量樣品漆的比重W1和不揮發物質量含量C1，這兩個指標測起來非常容易和快速。再計算或者測量配方中所有揮發物（主要是混合溶劑）的比重W2，就可以簡單計算體積固體份了。一升油漆的質量為W1，一升油漆中揮發物的質量為W1X（1-C1），那麼一升油漆中揮發物的體積為V1=[（1-C1）XW1]/W2，那麼一升油漆中不揮發份的體積份VS則為1-V1。具體公式如下：

    按這種方法，得出的VS實際上是偏低的。因為它假想塗層是完全密實無孔隙的，但實際上塗層不可能是這樣的。所以，你不妨根據塗層的密實程度再加上個修正值。比如：底漆通常因為顏基比高密實度低，加上3-5%修正值；中間漆密實度次之，加個2-4%修正值，面漆最為密實，加個1-3%修正值。

    其實，上述每種方法都有其缺陷和局限性。小編就不細說了。不過，塗料工程師如果採用同一種方法對不同配方或樣品進行對比還是可以的。

責任編輯：葉丹

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