Царапины от ногтей на гальванических покрытиях — почему тесты на адгезию этого не соблюдают

Гальваническое покрытие, устойчивость к царапинам

В косметической упаковке, корпусах для 3C-электроники, декоративной аппаратуре и пластиковых гальванических системах межслойная связь между слоем покрытия и нанесенным верхним слоем отличается от связи покрытия с подложкой. Продукт может иметь безупречный внешний вид покрытия и пройти первоначальное испытание на адгезию при натяжении ленты, но при этом потерять верхнее покрытие из-за царапины от ногтя при ежедневном использовании, поскольку сила, прикладываемая при контакте с ногтем, фундаментально отличается от той, которую измеряют стандартные тесты на адгезию.

Почему первоначальные тесты на адгезию не предсказывают появление царапин при ежедневном использовании

Стандартные испытания на адгезию при поперечном разрезе и натяжении ленты оценивают прочность соединения в контролируемых статических условиях: одно перпендикулярное растяжение при комнатной температуре и влажности окружающей среды. Царапина ногтя — это динамическое событие: концентрированная точечная нагрузка, движущаяся вбок по поверхности при температуре кожи, в сочетании с любым загрязнением (масло, влага, пот), присутствующим на кончике пальца. Они механически и химически отличаются от ленточного натяжения, а поверхность раздела покрытия испытывает совершенно иной режим.

Несоответствие межслойной связи

Даже если и покрытие, и верхнее покрытие работают правильно по отдельности, связь между ними зависит от совместимости поверхностной энергии и химического сродства на этом конкретном интерфейсе, которое значительно различается в зависимости от типа покрытия и химического состава верхнего покрытия.

Чувствительность к состоянию отверждения

Подложки с гальваническим покрытием часто имеют более низкую термостойкость, чем металл, что ограничивает температуру отверждения верхнего слоя. Неполное отверждение снижает плотность поперечных связей и силу сцепления верхнего покрытия, что делает его более уязвимым к боковым царапинам.

Концентрация напряжений на краях и углах

Геометрия продукта концентрирует контактные силы на краях, радиусах и переходах — именно в тех зонах, где толщина пленки имеет тенденцию быть тоньше и где обычно сначала начинается царапание.

Совокупный микроурон

При ежедневном использовании повторяющиеся события контакта с небольшой силой накапливают микроповреждения на границе раздела, даже если ни одно событие не вызывает видимого разрушения — устойчивость покрытия к этой совокупной нагрузке не оценивается с помощью единичного теста на адгезию.

Ключевые факторы, определяющие стойкость гальванических подложек к царапинам

Энергия межслойной адгезии	Энергия, необходимая для отделения верхнего покрытия от поверхности покрытия, определяется химической совместимостью, согласованием поверхностной энергии и любым химическим взаимодействием на границе раздела.
Полнота отверждения верхнего покрытия	Полностью сшитые верхние покрытия имеют более высокую когезионную прочность и лучшую устойчивость к боковым царапаниям, чем недоотвержденные пленки того же состава.
Твердость пленки и баланс гибкости	Очень твердые пленки устойчивы к первоначальным царапинам, но могут легко откалываться по краям; более гибкие пленки могут деформироваться, не расслаиваясь — оптимальный баланс зависит от геометрии и условий использования.
Контроль загрязнения поверхности	Жир от отпечатков пальцев, влага кожи и антиадгезивы от предварительной обработки могут поставить под угрозу поверхность раздела верхнего покрытия до его нанесения.
Тип поверхности покрытия	Хромовые, никелевые, золотые и серебряные покрытия имеют разную поверхностную энергию и химическую реакционную способность — одно и то же верхнее покрытие может работать по-разному в зависимости от типа покрытия без оптимизации на уровне интерфейса.

Почему царапины иногда становятся хуже после использования продукта в течение нескольких недель?

Повторяющийся контакт с низкой силой при ежедневном использовании постепенно ослабляет межслойную границу из-за микроусталости, а воздействие влажности и пота со временем изменяет химический состав поверхности на границе раздела. То, что изначально было минимально адекватным, после этой накопленной деградации становится недостаточным — вот почему стирание часто ухудшается постепенно, а не появляется немедленно.

Что важнее для устойчивости к царапинам: твердость покрытия или твердость верхнего покрытия?

Оба вносят свой вклад, но по-разному. Твердость покрытия (особенно хрома) препятствует физическому проникновению через систему. Твердость верхнего покрытия устойчива к появлению первых царапин; Энергия адгезии верхнего покрытия к покрытию определяет, будет ли верхнее покрытие расслаиваться, а не просто останется маркировкой. Все три имеют значение для общей устойчивости к царапинам.

Можно ли повысить устойчивость к царапинам, нанеся более толстое верхнее покрытие?

Более толстое верхнее покрытие требует большего количества материала, который можно поцарапать, что в некоторой степени может помочь. Но если энергии адгезии на границе раздела недостаточно, царапины все равно будут происходить — просто потребуется немного больше силы. Улучшение интерфейса более эффективно, чем простое увеличение толщины верхнего покрытия.

Ключевой вывод

Стандартные тесты на адгезию измеряют статическую перпендикулярную прочность соединения; царапина ногтя — это динамическая боковая нагрузка — принципиально разные виды разрушения
Межслойная связь между верхним слоем и поверхностью покрытия должна быть специально оптимизирована с учетом типа покрытия и химического состава верхнего покрытия.
Полнота отверждения, межфазная совместимость и геометрия кромок являются основными переменными, определяющими устойчивость к царапинам в гальванических распылительных системах.
Царапины, которые ухудшаются по мере использования, отражают совокупное ослабление интерфейса из-за повторяющихся контактов с небольшой силой и воздействия окружающей среды.

Сталкиваетесь с царапинами или расслоением ногтей на косметических или электронных изделиях с гальваническим покрытием? Наша команда может помочь оценить межслойную адгезию и конструкцию системы верхнего покрытия для вашего конкретного типа покрытия.

Запросить техническую консультацию

Технология водного загустителя

В покрытиях на водной основе система загустителей делает гораздо больше, чем просто повышает вязкость. Он непосредственно определяет, как покрытие растекается во время нанесения, насколько хорошо оно выравнивается, разбрызгивается или капает при нанесении валиком или кистью, а также насколько устойчива отвержденная пленка к воде и загрязнениям. Загуститель, который эффективно повышает вязкость, но ухудшает текучесть или выравнивание, создает столько же проблем, сколько и решает.

Компромисс, на который вас вынуждает большинство загустителей

Увеличение дозировки загустителя для увеличения вязкости системы является наиболее прямым способом уменьшить оседание, улучшить устойчивость к потекам и увеличить текучесть краски. Но в большинстве химических загустителей увеличение дозировки также увеличивает вязкость при высоких сдвиговых нагрузках — вязкость, которую покрытие имеет при нанесении валиком или распылением. Более высокая вязкость при высокой скорости сдвига затрудняет равномерное нанесение покрытия, увеличивает разбрызгивание при прокатке и может снизить качество выравнивания. Целью является создание загустителя, который обеспечивает адекватную структуру с низким сдвигом (для контроля осаждения и сопротивления потекам), сохраняя при этом низкую вязкость с высоким сдвигом (для хорошей текучести и выравнивания).

Плохое выравнивание после утолщения

Повышенная вязкость замедляет растекание пленки в открытом состоянии, оставляя следы кисти, текстуру валика или неровности формы распыления, которые не полностью выравниваются до того, как пленка затвердеет.

Приложение «Всплеск и капание»

Вязкость с высокой сдвиговой вязкостью во время валика или нанесения кистью влияет на то, как покрытие переносится с аппликатора: слишком высокая вязкость приводит к разбрызгиванию или неаккуратному переносу; слишком низко, и он течет и капает.

Чувствительность электролита

Многие набухающие в щелочи загустители чувствительны к ионной среде рецептуры — изменения pH, добавки солей или выбор сорастворителя могут привести к непредсказуемому падению вязкости во время смешивания или хранения.

Влияние долговечности пленки

Остатки загустителя в отвержденной пленке могут повлиять на водостойкость, стойкость к истиранию и устойчивость к загрязнениям — особенно при более высоких дозировках, когда полимер загустителя составляет значительную долю от общего количества твердых веществ пленки.

DH-7213S: Гидрофобно модифицированный анионный акриловый загуститель.

DH-7213S — гидрофобно модифицированный анионный акриловый загуститель, который быстро увеличивает вязкость, сохраняя при этом хорошую текучесть и выравнивающие свойства. Его гидрофобная модификация меняет способ взаимодействия загустителя с системой при сдвиге: при низком сдвиге (хранении) он создает хорошую структурную вязкость; при высоком сдвиге (при применении) структура разрушается и текучесть сохраняется. Такое поведение при сдвиговом разжижении обеспечивает как контроль оседания, так и хорошие эксплуатационные характеристики при использовании одного и того же загустителя.

Эффективность загущения	Быстрое наращивание вязкости при практических уровнях дозировки, что позволяет сократить количество загустителя, необходимого для достижения целевой вязкости.
Поток и выравнивание	Хорошая текучесть при скорости сдвига при нанесении обеспечивает плавное формирование пленки и ее адекватное выравнивание до ее схватывания.
Устойчивость к высоким сдвиговым нагрузкам	Обеспечивает стабильные характеристики вязкости при нанесении валиком и распылением, уменьшая разбрызгивание и улучшая однородность нанесения.
Электролитная толерантность	Некоторая толерантность к изменениям электролита, помогающая поддерживать постоянную вязкость в партиях с незначительными изменениями компонентов рецептуры.
Водонепроницаемость	Способствует улучшению водостойкости, стойкости к истиранию и загрязнению отвержденной пленки.
Щелочестойкость	Поддерживает улучшенные характеристики устойчивости к щелочам, необходимые для архитектурных и промышленных применений на водной основе.
Не содержит APEO, формальдегида, керосина.	Разработан без этих компонентов, что обеспечивает соответствие все более строгим экологическим и нормативным требованиям.

Можно ли использовать DH-7213S в качестве загустителя для подошв или его нужно комбинировать с другими типами?

Он может действовать как первичный загуститель во многих водорастворимых составах. В системах, требующих очень высокой вязкости при низкой скорости сдвига для превосходной устойчивости к потекам, ее иногда комбинируют с целлюлозой или ассоциативным загустителем для достижения полного профиля вязкости — оптимальный подход зависит от конкретных требований к рецептуре.

Как его следует добавить к существующему водному составу?

Обычно его добавляют на этапе разбавления, после измельчения пигмента и перед окончательной регулировкой, при целевом pH для состава. Добавление его при правильном pH гарантирует активацию анионных групп и достижение полной вязкости. Последовательность добавления влияет на конечный результат вязкости и должна быть подтверждена испытанием.

Повлияет ли это на стабильность системы замерзания и оттаивания водной системы?

Анионные акриловые загустители могут быть чувствительны к циклическому замораживанию и оттаиванию — вязкость может не полностью восстановиться после замораживания. Для продуктов, которые могут подвергаться воздействию отрицательных температур, рекомендуется провести испытание на стабильность при замораживании-оттаивании всего состава.

Ключевой вывод

DH-7213S эффективно повышает вязкость, сохраняя при этом способность к разжижению при сдвиге, что обеспечивает хорошую текучесть и выравнивание при нанесении.
Высокая устойчивость к сдвигу уменьшает разбрызгивание при нанесении валиком и улучшает однородность нанесения.
Способствует повышению водостойкости пленки, стойкости к истиранию, устойчивости к щелочам и стойкости к загрязнению.
Формула, не содержащая APEO, формальдегида и керосина, обеспечивает соответствие экологическим и нормативным требованиям.

Ищете загуститель, который повышает вязкость без ущерба для текучести и выравнивания в вашей водорастворимой системе? Запросите технические данные и образец DH-7213S.