Definition von Nivellierung

DerNivellierungDie Fließfähigkeit einer Beschichtung wird als Eigenschaft beschrieben, die durch das Auftragen entsteht und die so Unebenheiten der Oberfläche minimiert, die durch den Auftragsprozess verursacht wurden. Konkret folgt nach dem Auftragen ein Fließ- und Trocknungsprozess, wodurch sich allmählich ein ebener, glatter und gleichmäßiger Beschichtungsfilm bildet. Ob die Beschichtung diese ebene und glatte Eigenschaft erreicht, wird als Nivellierung bezeichnet.

Die Bewegung von nassem Belag kann durch drei Modelle beschrieben werden:

① Ausbreitungsströmungs-Kontaktwinkelmodell auf dem Substrat;

② Sinuswellenmodell der Strömung von einer unebenen zu einer ebenen Oberfläche;

③ Bénard-Wirbel in vertikaler Richtung. Sie entsprechen den drei Hauptphasen der Nassfilmnivellierung – Ausbreitung, frühe und späte Nivellierung –, wobei Oberflächenspannung, Scherkraft, Viskositätsänderung, Lösungsmittel und andere Faktoren in jeder Phase eine wichtige Rolle spielen.

Schlechte Nivellierungsleistung

(1) Schrumpflöcher
Im Beschichtungsfilm befinden sich Substanzen mit niedriger Oberflächenspannung (Quellen für Schrumpfungslöcher), deren Oberflächenspannung sich von der der umgebenden Beschichtung unterscheidet. Dieser Unterschied begünstigt die Bildung von Schrumpfungslöchern, wodurch die umgebende Flüssigkeit abfließt und eine Vertiefung bildet.

(2) Orangenschale
Nach dem Trocknen weist die Oberfläche der Beschichtung zahlreiche halbkreisförmige Erhebungen auf, die an die Wellenstruktur einer Orangenschale erinnern. Dieses Phänomen wird als Orangenschaleneffekt bezeichnet.

(3) Durchhängen
Durch die Schwerkraft entstehen beim nassen Beschichtungsfilm Fließmarken, was als Durchhängen bezeichnet wird.

Faktoren, die die Nivellierung beeinflussen

(1) Der Einfluss der Oberflächenspannung der Beschichtung auf die Verlaufsform.
Nach dem Auftragen der Beschichtung entstehen neue Grenzflächen: die Flüssig/Fest-Grenzfläche zwischen Beschichtung und Substrat sowie die Flüssig/Gas-Grenzfläche zwischen Beschichtung und Luft. Ist die Grenzflächenspannung der Flüssig/Fest-Grenzfläche zwischen Beschichtung und Substrat höher als die kritische Oberflächenspannung des Substrats, kann sich die Beschichtung nicht auf dem Substrat ausbreiten, und es treten unweigerlich Verlaufsfehler wie Schrumpfung, Schrumpfungshohlräume und Krater auf.

(2) Der Einfluss der Löslichkeit auf die Einebnung.
Beim Trocknen des Lackfilms entstehen mitunter unlösliche Partikel, die einen Oberflächenspannungsgradienten bilden und zur Bildung von Schrumpfungslöchern führen können. Enthält die Formulierung Tenside, kann dies ebenfalls zur Entstehung von Schrumpfungslöchern führen, wenn das Tensid mit dem System unverträglich ist oder während des Trocknungsprozesses durch Verdunstung des Lösungsmittels dessen Konzentration verändert. Dies wiederum beeinflusst die Löslichkeit, führt zur Bildung unverträglicher Tröpfchen und verursacht Unterschiede in der Oberflächenspannung. Auch dies kann die Bildung von Schrumpfungslöchern begünstigen.

(3) Der Einfluss der Nassfilmdicke und des Oberflächenspannungsgradienten auf die Nivellierung.
Bénard-Wirbel – Die Verdunstung des Lösungsmittels während des Trocknungsprozesses des Lackfilms erzeugt Temperatur-, Dichte- und Oberflächenspannungsunterschiede zwischen der Oberfläche und dem Inneren des Lackfilms. Diese Unterschiede führen zu turbulenten Bewegungen im Lackfilm und bilden den sogenannten Bénard-Wirbel. Die durch Bénard-Wirbel verursachten Lackfilmprobleme beschränken sich nicht nur auf Orangenhaut. In Systemen mit mehreren Pigmenten können Bénard-Wirbel bei unterschiedlicher Beweglichkeit der Pigmentpartikel zu Farbschlieren und Ausblühungen führen. Bei der Anwendung auf vertikalen Flächen können zudem Seidenlinien entstehen.

(4) Der Einfluss der Bautechnik und der Umgebung auf die Nivellierung.
Während des Beschichtungsprozesses und der Filmbildung können äußere Verunreinigungen zu Unebenheiten wie Lunker und Fischaugen führen. Diese Verunreinigungen stammen üblicherweise aus der Luft, von Werkzeugen und Untergründen und bestehen aus Öl, Staub, Farbnebel, Wasserdampf usw. Auch die Eigenschaften der Beschichtung selbst (z. B. Viskosität, Trocknungszeit) beeinflussen das Endergebnis des Anstrichs maßgeblich. Eine zu hohe Viskosität und eine zu kurze Trocknungszeit führen in der Regel zu einem ungleichmäßigen Erscheinungsbild.

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