Apa Fungsi Leveling Agent dalam Coating dan Tinta?

Sebuah pabrik cat memasok clear coat poliuretan high gloss ke sebuah pabrik furnitur. Pabrik furnitur itu memasang lini semprot baru dan mengganti batch cat dasar, dan pada minggu pertama banyak panel pintu lemari harus dikerjakan ulang: permukaan catnya bergelombang seperti kulit jeruk, di beberapa bagian muncul kawah bulat, dan semuanya langsung terlihat di bawah lampu. Teknisi pabrik cat datang ke lokasi dan menambahkan leveling agent ke topcoat, dan kulit jeruk serta kawah pun berkurang. Dua minggu kemudian datang keluhan baru: topcoat yang disemprot ulang setelah pengamplasan dan perbaikan menempel dengan buruk, dan pada uji cross-cut lapisannya terkelupas lebar-lebar. Aditif yang sama membuat permukaan tidak rata bila terlalu sedikit dan menimbulkan masalah daya rekat antarlapis bila terlalu banyak, sementara pada pemilihan pertama, jenis dan dosisnya tidak pernah diperiksa dengan cermat.

Apa fungsi leveling agent dalam coating dan tinta? Leveling agent adalah aditif yang mengatur tegangan permukaan film basah agar coating dan tinta mengalir dan menjadi rata sebelum mengering membentuk film, menghilangkan kulit jeruk, bekas kuas, kawah dan belang, serta meningkatkan kilap. Dosisnya sangat kecil, dan tepat atau tidaknya jenis dan dosis yang dipilih langsung menentukan penampilan film dan kinerja pelapisan ulang.

Setelah coating atau tinta diaplikasikan ke substrat, permukaan film basah penuh dengan ketidakrataan: penyemprotan meninggalkan relief dari tetesan yang teratomisasi, rol dan kuas meninggalkan guratan, dan pencetakan meninggalkan jejak titik raster dan doctor blade. Sebelum kering, film basah harus meratakan ketidakrataan itu dengan alirannya sendiri. Waktunya singkat: pelarut menguap, viskositas naik dan ikatan silang berjalan, dan begitu film basah kehilangan kemampuan mengalir, bentuk permukaan pada saat itu langsung terkunci. Gaya pendorong perataan adalah tegangan permukaan. Tegangan permukaan selalu menarik permukaan cairan ke luas sekecil mungkin, artinya ke arah rata; yang menghambat perataan adalah viskositas. Cepat lambatnya perataan bergantung pada tegangan permukaan, viskositas, ketebalan film basah dan jarak antargelombang: makin tebal film, makin rendah viskositas dan makin rapat gelombangnya, makin cepat perataannya. Gelombang landai dengan jarak lebar paling sulit dihilangkan, dan kulit jeruk termasuk jenis ini. Gradien tegangan permukaan adalah sumber kawah dan belang. Lebih penting daripada tinggi rendahnya tegangan permukaan adalah apakah nilainya merata di seluruh film basah. Saat pelarut menguap, proporsi pelarut dan suhu di tiap titik permukaan berubah, muncul perbedaan tegangan permukaan, dan cairan tertarik dari area bertegangan permukaan rendah ke area bertegangan permukaan tinggi. Aliran ini membentuk sel Bénard di dalam film basah yang memisahkan pigmen, dan tampak sebagai belang dan flooding. Minyak, debu dan minyak silikon yang jatuh ke film basah, juga titik kontaminasi pada substrat, memiliki tegangan permukaan sangat rendah, sehingga coating di sekitarnya tertarik menjauh dan meninggalkan kawah yang cekung di tengah.

Di sini ada hal yang tampak bertentangan: tegangan permukaan adalah pendorong perataan, tetapi banyak leveling agent justru menurunkan tegangan permukaan. Jawabannya ada pada keseragaman. Leveling agent bermigrasi ke permukaan film basah dan membentuk lapisan molekul yang tersebar merata, meratakan perbedaan tegangan permukaan setempat, sekaligus menurunkan tegangan permukaan keseluruhan di bawah tegangan permukaan substrat dan kontaminan, sehingga film basah dapat menyebar. Setelah tegangan permukaan seragam, gaya yang menggerakkan sel Bénard melemah dan belang serta flooding berkurang; titik kontaminasi kehilangan kemampuan menarik coating di sekitarnya, dan kawah pun berkurang. Leveling agent juga membantu membasahi substrat sehingga mencegah penyusutan film dan area yang tidak tertutup. Coating dan tinta baru dapat menyebar di atas substrat bila tegangan permukaannya lebih rendah daripada energi permukaan substrat. Film plastik, logam berminyak dan cat dasar berenergi permukaan rendah paling rentan mengalami penyusutan film, area tidak tertutup dan lubang jarum. Leveling agent yang mampu menurunkan tegangan permukaan membantu film basah menutupi seluruh substrat.

Salah memilih jenis atau menambahkan terlalu banyak, masalahnya akan muncul di proses berikutnya. Yang pertama adalah turunnya daya rekat pelapisan ulang dan kawah antarlapis. Leveling agent silikon terkonsentrasi di permukaan film kering. Selain memberi rasa licin serta ketahanan gores dan anti-lengket, aditif ini juga menurunkan energi permukaan, sehingga lapisan berikutnya atau lapisan perbaikan sulit membasahi dan menempel, lalu terjadi pengelupasan antarlapis, bahkan kawah baru pada lapisan ulang. Pengecatan furnitur, pengecatan ulang otomotif dan coating industri yang memerlukan pengamplasan dan perbaikan paling peka terhadap hal ini, dan itulah masalah yang dihadapi pabrik cat di awal artikel. Yang kedua menyangkut overprint, laminasi dan hot stamping pada tinta. Pada tinta, leveling agent silikon yang berlebihan mengganggu proses pascacetak: warna tinta berikutnya sulit menyebar di atas warna sebelumnya, kekuatan kelupas film laminasi turun, permukaan cetakan terlalu licin, dan perekat serta foil hot stamping menempel lemah. Tinta kemasan fleksibel terutama harus mengendalikan dosis aditif jenis ini.

Berdasarkan komposisi kimianya, leveling agent yang umum terbagi menjadi dua kelompok besar: polisiloksan termodifikasi dan kopolimer akrilat. Leveling agent Chemtech kami, seri 10xx dan 6710, mencakup kedua kelompok ini. Polisiloksan termodifikasi menurunkan sekaligus menyeragamkan tegangan permukaan. Kemampuannya menurunkan tegangan permukaan kuat, dan perbaikannya terhadap kawah, pembasahan substrat dan kelicinan permukaan terlihat jelas. Gugus pemodifikasinya menentukan karakternya: grade yang dimodifikasi polieter paling kuat menurunkan tegangan permukaan dan cocok untuk sistem yang butuh pembasahan kuat, tetapi sebagian grade cenderung menstabilkan busa sehingga gelembung sulit hilang; grade yang dimodifikasi poliester lebih tahan panas dan cocok untuk cat oven; grade yang dimodifikasi aralkil memiliki kompatibilitas baik dengan resin dan relatif sedikit memengaruhi kemampuan pelapisan ulang. Grade yang membawa gugus reaktif dapat terikat ke dalam film saat curing, sehingga migrasi ke permukaan berkurang. Kopolimer akrilat adalah solusi perataan bebas silikon. Leveling agent akrilat lebih sedikit memengaruhi tegangan permukaan dan terutama bekerja dengan membentuk lapisan seragam di permukaan untuk memperbaiki perataan gelombang panjang dan menghilangkan kulit jeruk, sekaligus membantu pelepasan udara. Karena bebas silikon, pengaruhnya terhadap pelapisan ulang dan daya rekat antarlapis sangat kecil, sehingga cocok untuk sistem yang memerlukan beberapa lapis pengecatan serta pengamplasan dan perbaikan. Kelemahannya, pengendalian kawah lebih lemah daripada silikon, dan bila kompatibilitasnya dengan resin kurang baik, film bisa berkabut.

Pilih berdasarkan sistem, tentukan dosis melalui pengujian. Pemilihan dimulai dari sistemnya: berbasis air, berbasis pelarut atau UV curing, resin apa, metode aplikasinya semprot, rol, curtain coating atau cetak, dan apakah setelahnya ada pelapisan ulang, pengamplasan dan perbaikan, laminasi atau hot stamping. Setelah itu lihat masalah apa yang ingin diatasi, apakah kulit jeruk, kawah, belang atau pembasahan substrat yang buruk, karena tiap masalah memerlukan jenis yang berbeda. Dosis harus ditentukan melalui pengujian. Buat panel uji di atas substrat sebenarnya dengan metode aplikasi sebenarnya, amati kulit jeruk, kawah dan belang, lalu ukur kilap dan DOI; periksa daya rekat pelapisan ulang dengan uji cross-cut; untuk tinta, uji juga overprint, laminasi dan kekuatan kelupas. Mulailah dari dosis rendah lalu naikkan bertahap sampai menemukan rentang ketika penampilan memenuhi target dan kemampuan pelapisan ulang tetap terjaga. Leveling agent juga punya batas: masalah pada komposisi pelarut dan pemilihan resin berada di luar jangkauannya. Dokumentasi aditif coating Chemtech kami mencantumkan komposisi kimia, kadar padatan, kadar silikon, gugus reaktif dan sistem yang sesuai untuk setiap grade, beserta tipe acuan umum yang setara; dokumentasi ini juga memuat panduan pemilihan untuk cat kayu, cat otomotif dan refinish, cat oven industri dan cat plastik, serta cat lantai.

Apa bedanya leveling agent dengan wetting and dispersing agent? Keduanya bekerja di tempat yang berbeda. Wetting and dispersing agent bekerja di permukaan pigmen, membantu pigmen terbasahi, terurai dan tetap stabil; leveling agent bekerja di antarmuka film basah dan udara, mengatur tegangan permukaan dan memperbaiki penampilan; substrate wetting agent bekerja di antarmuka film basah dan substrat, dan sebagian fungsinya tumpang tindih dengan leveling agent. Satu formulasi biasanya membutuhkan ketiganya. Jika kawah sudah muncul, apakah cukup menambah leveling agent? Sumber kawahnya harus ditemukan lebih dulu. Jika berasal dari kontaminasi minyak atau silikon pada substrat, udara bertekanan atau lingkungan, memperbaiki pembersihan dan penyaringan lebih efektif daripada menambah aditif; jika berasal dari komponen formulasi yang saling tidak kompatibel, formulasinya yang perlu disesuaikan. Setelah penyebabnya jelas, penambahan leveling agent silikon secukupnya dapat meredakan masalah, dan daya rekat pelapisan ulang harus diuji bersamaan agar masalahnya tidak berpindah ke proses berikutnya. Bisakah cat berbasis air dan berbasis pelarut memakai leveling agent yang sama? Sebagian grade dapat dipakai untuk keduanya, sementara sebagian besar hanya cocok untuk salah satu sistem. Sistem berbasis air memiliki tegangan permukaan yang tinggi dan menuntut pembasahan substrat yang lebih baik. Saat memilih, periksa sistem yang sesuai sebagaimana tercantum pada tiap grade, lalu uji dalam formulasi yang sebenarnya.

Hongda Group memproduksi dan mengekspor bahan kimia dari Ningbo sejak 1992, dengan produk yang dijual ke lebih dari tiga puluh negara. Aditif coating Chemtech kami mencakup dispersan, leveling agent, defoamer, aditif reologi, substrate wetting agent dan pengubah sifat film untuk sistem berbasis air, berbasis pelarut dan UV. Jika coating atau tinta Anda sedang mengalami kulit jeruk, kawah, belang atau masalah daya rekat pelapisan ulang, sampaikan kepada kami sistem, metode aplikasi dan grade yang Anda pakai saat ini, dan kita tentukan bersama jenis leveling agent dan dosis ujinya. Untuk mengetahui lebih lanjut cara bekerja sama dengan kami, kunjungi hongda-chem.com dan klik "Become a strategic partner".