非常详细的CPVC计算方法

熊熊

涂料在生产过程中，是以重量为单位计算的，但涂膜在干燥后一般是以体积来表示性能的，因为干的漆膜是一个多元结构组成，各个成分之间的体积关系，对涂膜的性能有重要的作用。在干膜中粉料所占的体积百分比叫颜料的体积浓度,即PVC.
         PVC=粉料的体积/(粉料的体积+树脂的体积)
PVC在实际应用中,与干漆膜的性能有很大的关系,因为涂料是以涂膜的厚薄来反映涂料的性质,所以PVC值的大小可以粗略的反映涂膜的基本性能.
1  CPVC的定义和计算方法:
     我们在涂料配方的计算中,如果想要知道颜料体积浓度对涂膜有多大的影响,必须首先要知道这个体系的临界颜料体积浓度,即CPVC.因为在涂料配方中粉料的种类和用量不一样，所产生的CPVC也不一样。
我们在测试粉体的吸油量时，当颜料刚刚被亚麻油粘结成糊状，而没有多余的亚麻油时，这时的颜料体积浓度就刚好处在CPVC值，所以颜料的吸油量和CPVC值就可以通过以下方法计算：
                    1
    CPVC = ------------------
             1+(OA•ρ/93.5)
     OA --- 颜料的吸油量，ρ--- 颜料的密度，93.5---亚麻油的密度
这种方式适合计算出单一粉体的CPVC值，因为各个粉体的吸油量可以测出，如果是混合粉体，这种计算方式就很不适合，恰恰现在涂料中粉料的使用几乎全部是混合粉体，所以我们可以把这种计算CPVC值的方法再进一步延伸，即混合颜料的计算方法如下：
                            1
     CPVC = ----------------------------
                1+Σ[(OA•ρ•V/93.5]
   式中：
    OA--- 某个粉体的吸油量，
ρ--- 某个粉体的密度，
V --- 某个粉体在整个粉体体积中所占有的体积%。
如：在某个配方中金红石钛白100kg,重钙200kg，硅灰石100kg,硫酸钡80kg.
a. 我们首先计算这个粉料的体积:
   金红石钛白： 100÷4.2 = 23.8
   重钙：       200÷2.7 = 74
   硅灰石：     100÷2.75 = 36.4
   硫酸钡：     80÷4.47 = 17.9
b.  总的体积:
    23.8 + 74 + 36.4 + 17.9 = 152.1
c.  各个粉料所占的%：
    金红石钛白  23.8÷152.1 = 0.156
    重钙        74÷152.1 = 0.486
    硅灰石      36.4÷152.1 = 0.239   
    硫酸钡      17.9÷152.1 = 0.117
d.   混合粉料的CPVC值计算：
    把以上的数据代入下面的式中：   
                           1
     CPVC = ----------------------------
                1+Σ[(OA•ρ•V/93.5]
                          1
CPVC = -------------------------------------------------------------------
     1+[（16×4.2×0.156）+（13×2.7×0.486）+（18×2.75×0.239）+（6×4.47×0.117）]/93.5
   = 1/[1+(10.48+17+11.8+3.14)/93.5]
   =1/1+42.4/93.5 = 1/1+0.453 = 1/1.454 = 0.688 = 68.8%
在以上的计算中，因为各个原料的具体数值（如吸油值，密度等）有所不同，所以计算出的数值是一个近似值，只作为我们在应用中的一个参考。另外，在一些专业书籍中介绍的还有别种计算CPVC的方法，但不管是什么方法，计算出的基本上都是一个近似值，因为影响CPVC值的因素太多，各个方法计算出的CPVC可能都不同，所以我们只能作为参考。
PVC和CPVC的关系：
      我们不管在生产油性或水性涂料时，都会涉及到涂料的PVC值，而每种涂料配方肯定有一个CPVC值，但这个数值因为计算很麻烦，所以我们平时很少去注意它，然而当你了解这种涂料的PVC值和CPVC值后，就大概可以知道这种涂料的涂膜空隙率。
例如：还按照以上的配方计算：
a.  各种粉料的体积和：
     23.8+74+36.4+17.9 = 152.1
   b.  涂料CPVC值所需用的乳液量：
       152.2÷(152.1 + X) = 0.688
       X = (1-0.688)×152.1/0.688
       X = 47.45/0.688 = 68.97
   c.  所以在这个涂料的配方中达到CPVC值需要的乳液为：
      68.97÷0.48 = 143.7
     这都是一些运算出来的估计值，但这个值对我们了解这个涂料配方中的一些基本性能有所帮助。
     所以，如果我们在做这个配方的过程中，乳液的使用超过143.7kg以后，涂膜的密实度就很好，但低于这个值的时候，涂膜就会产生一些空隙。
例如：我们把乳液的量用到120kg来计算涂膜的空隙率。
a. 120kg的乳液的固含为：
   120×0.48 = 57.6
b. 涂料的PVC值为：
   152.1/152.1+57.6 = 152.1/209.7 = 0.725 = 72.5%
c. 所以涂膜的空气所占的体积为：
   72.5% - 68.8% = 3.7%
  这就是一个简单的估算涂膜空隙率的一个方法，但这个方法因为在计算中引用的各种数据都有误差，所以只能算一个近似值，但这个值可以帮助我们了解涂膜的大致结构。

大连愚翁

本人持不同观点（钛白的吸油量有些低，沉钡的吸油量太低了，这些暂不去争论）。问题1：这个公式对某一种颜（或填）料的计算是精确的，但对组合颜料的计算偏差很大，因为颗粒比较小的颜料填充到颗粒比较大的填料中，将会导致吸油量降低，比如：1升的大玻璃珠（假设玻璃珠都是圆形的，以下也假设颜料都是圆形的，当然颜料不可能是圆形的，至于产生的误差，在下边讨论）它的实际体积是0.627，那么在这1升大的玻璃珠里在加上1升小的玻璃珠，那么他的堆积体积是2升吗？，粗细颜料搭配在一起势必导致吸油量降低，比如两种颜（或填）料如：钛白与重钙混合，重钙有一定的吸油量，但是钛白将会填充到重钙的的间隙之间，这样所需要的亚麻油的量将会小的很多，如果重钙的体积分数是0.627，钛白的体积分数是0.372，那么这个体系将会达到最低的吸油量（由于他们不是圆形的或者是瘤型的，但这个数值相差却不大，理论计算与实际基本相等）。如果多种颜填料组合也是这个道理。问题2：乳液作为基料不同于溶剂型树脂，因为乳液是颗粒状，乳液的颗粒大小将会产生一个相应的基料效率，假如溶剂型树脂的基料效率为1，那么乳液型的基料效率将会小于1，所以计算乳胶漆不能用CPVC，而要用LCPVC。
    尽管如此还是非常感谢楼主为大家提供了一些设计配方时需要考虑的参数

x6402000

一般而言，我们只要知道目前使用的配方和将要改进的配方之间其各自pvc和cpvc的比值，对配方的改进就有指导意义，所以在日常工作中一般只要知道其理论上的cpvc既可而没必要投入大量的精力和财力去测定其真实的cpvc.

wyj7506

有参考意义。
即便用于油性体系，不同的树脂和亚麻仁油特性还是有点不同，乳液性能也是不同的，所以偏差不可避免。准确的至一定是检测出来的。
另外所需乳液量和前面的cpvc的计算，似乎有逻辑矛盾的地方。
cpvc的计算中先假定各种材料吸油量不同，堆积以最紧密的方式（各个独立核算）。后面反算需要乳液量时标准就不一样了，用的是总的颜填料体积，实际上堆积方式是不同的，不能简单的用加和法。好在两者的体积相差不大。这一点大家可以验证，先单独堆放各材料，算总体积，再混合起来，测量总体积，两者不会相同。但从cpvc的概念中，应该是混合堆积，堆积系数有变化，乳液则紧密装填各个空隙。密度也必须是真密度。

y2175452

版主说的是1+1不一定等于2对吧！像楼主那种说法也不完全没道理的，真要考虑到分子间隙问题的话，我们一般涂料生产厂家也没那能力去承受各个课题的消耗，设备不说，就做分析的技术人才，没一定能力也无法达到“准确”的要求，那一年的薪金和材料开销是多少？所以，对于中小涂料厂家来说，楼主的这份资料是非常有价值的，虽然不精确，但他算出来的CPVC值只会低于真正的CPVC值，对涂料不会有影响。

地球的唯一

很实用的文章,提供了设计配方的一种很好的途径,不过都是理论的,实践的还是要靠时间去验证.

wyj7506

公式就是这样出来的，先建立模型，然后再加以计算。到很准确阶段的话，就要进行大量的测试验证工作，对公式加上不同的修正系数，使得更加接近真实值。
可以肯定一点，文章肯定有指导意义，特别的是有详细的实例计算，这比起很多书上的单纯的繁杂的理论推导可操作性强很多。
其实可以这样用：先计算具体数值，真正做配方时，以计算点为基准，在做一到两个更高和更低的点，对比测试性能变化，也验证了理论值的偏差大小。
至于说算出来的一定低于实际的，个人觉得未必全这样，毕竟不同的树脂和亚麻油的特性差异各不相同，分子量，分子结构，成膜方式及分散剂的使用情况等等都会影响对颜料的润湿和包裹，因为毛细现象不可避免。

y2175452

同意“先计算具体数值，真正做配方时，以计算点为基准，在做一到两个更高和更低的点，对比测试性能变化，也验证了理论值的偏差大小。”
    如果像版主开始说的那样只是体积关系的话，那理论值一定低于实际值，毕竟从计算公式来看，CPVC和树脂本身的分子量还有结构没有本质联系的，至于毛细现象的话，和粉料的吸油量是对应的吧！要是考论成膜方式和其它助剂影响的话，那CPVC就失去了它原来存在的意义了啊！版主，在计算时，我们应该把所有参加成膜的物质都计算在内，不应该单单是指树脂吧？

wyj7506

树脂分子量不同时，对粉料的润湿能力和包裹能力不同，同样分散剂的加入也会明显影响粉料粒子的大小和多少（总量肯定不会变，指的是加工完后分散状态好，独立的粉料粒子数量相对多，体积小）。这样的结果是粉料程序凝状态的多少不同，暴露的可供树脂包裹的面积不同。
仔细分析这个理论计算，中间有些假定：粉料粒子的状态是特定的大小，形状通常为球形，堆积的总体几十个不同粉料独立提及的简单加和，成膜时树脂可以理想的进入按照以上假定计算的空间，实际情况肯定不同的。树脂是一种分散能力相对弱的分散剂，分散剂是一种对粉料亲和力更强的树脂，亚麻油对粉料有特定的润湿和亲和性。

y2175452

受教了，数目多，体积小，其表面积相对就大了，和树脂的接触面就更多了，润湿也更好了，CPVC也能做的更高（实际值）！
    看来涂料也就是一道菜，只有达到色味俱全才是真正的大厨！谢了。

amw

看来你Y**,也有许多感受嘛?不防写出来给我们欣赏

y2175452

原帖由 amw 于 2008-11-28 12:19 发表
看来你Y**,也有许多感受嘛?不防写出来给我们欣赏

:L我没得罪你吧？你不来还好，一来吓我一跳！我的感受不是全部写在上面了吗？你有什么看法，说来听听，让我更进一步咯。

wangxd

学习，还是有意义的，虽然有一些因素没有考虑，但使用时还不错的

hlxt

以上方法在开发水性金属防锈漆中，计算cpvc,然后确定pvc,相差太大，不知如何处理好

vincent841228

计算公式是有了，最好还能提供各个粉料的吸油值，密度等数据，不知道这些数据哪里能得到！

大连愚翁

熊熊对不起，不是对您的文章进行批评，只是讨论。希望您见谅。如果有不合适的地方我先向您说声道歉。

anxin

"在干膜中粉料所占的体积百分比叫颜料的体积浓度,即PVC.
         PVC=粉料的体积/(粉料的体积+树脂的体积)"
对于溶剂型双组分涂料,固化剂的体积是否也应算到树脂的体积中?双组分涂料是否还要考虑组分的配比?

brucechan

挺详细，参考参考，谢谢了！！

huangshikun

学习...真够详细

种田的

当漆的PVC大于CPVC时，PVC不是粉体体积与粉体体积＋基料体积的比，而是粉体体积与粉体体积＋基料体积＋空隙体积的比，也即是粉体体积在整个干膜体积中的百分数。真要估算的话，也许用下述方法更简便合理：
空隙率＝（临界时基料体积－超临界时的基料体积）/（粉体体积＋临界时基料体积）＝（68.97－57.6）/（152.2＋68.97）＝5.14%