从配方研发到高速涂布：ACA 助力水性阻隔涂层性能优化

随着食品包装、纸杯、纸袋及纸板包装对功能性和可持续性的要求不断提高，水性阻隔涂层正成为纸基包装材料发展的重要技术方向。

通过合理的材料配方与涂布工艺，水性阻隔涂层能够为纸基包装提供防水、防油、防潮及热封等功能，并在部分应用中减少对传统塑料淋膜、石蜡及含氟处理技术的依赖。

然而，从实验室配方开发到高速连续生产，水性阻隔涂层的工业化应用仍面临诸多挑战。

实验室中表现良好的涂料，并不意味着能够在高速涂布生产线上保持同样稳定的加工性能。

涂料的高剪切流变行为、保水能力、基材吸收特性以及实际涂布条件，都可能影响最终的涂层质量。

本期「ACA 跨行业应用探索」第三期，我们将聚焦水性阻隔涂层领域，介绍 ACA AX-100 超高剪切黏度计与 ACA Flow WR 涂料保水性分析仪，探索如何通过更全面的材料性能分析，为涂料配方研发及涂布工艺优化提供可靠的数据支持。

水性阻隔涂料通常由聚合物、黏结剂、增稠剂、颜料及功能助剂等组成。

其最终性能不仅取决于配方本身，还受到涂料流变特性、保水能力、原纸吸收性、涂布方式及干燥条件等多种因素影响。

在实验室中，研发人员通常会通过常规黏度、固含量及最终阻隔性能测试，对不同配方进行评价。

然而，当涂料进入高速连续生产环境后，实际加工条件可能发生显著变化。

黏度是评价涂料流动性能的重要参数，但黏度并不是一个在所有加工条件下都保持不变的数值。

对于许多具有非牛顿流体特性的涂料而言，其表观黏度会随着剪切速率变化。

常规旋转黏度计通常在相对较低的剪切速率范围内进行测量，而高速刮刀涂布等工艺可能使涂料承受远高于常规实验室测试条件的剪切作用。

因此，仅依靠低剪切黏度结果，可能难以充分评价涂料在高速加工过程中的流动行为。

ACA AX-100 超高剪切毛细管黏度计

ACA AX-100 正是针对这一测量需求开发的超高剪切黏度分析设备。

该设备采用毛细管测量原理，可在最高约 1,000,000 s⁻¹ 的剪切速率条件下分析材料的黏度变化，更接近部分高速涂布工艺中的高剪切环境。

通过测量不同剪切条件下的流变行为，AX-100 可以为涂料研发与生产提供更多有价值的信息。

✅ 优化涂料配方

比较不同黏结剂、颜料、增稠剂及功能助剂对高剪切流变性能的影响，为配方筛选和优化提供依据。

✅ 分析涂布运行性

研究涂料在高剪切条件下的黏度变化，辅助分析高速涂布过程中可能出现的运行性问题。

✅ 支持原材料质量控制

比较不同批次原材料或涂料配方的流变特性，帮助识别可能影响生产稳定性的材料差异。

✅ 辅助涂层缺陷诊断

结合实际工艺参数与涂层质量表现，为条纹、飞溅等缺陷的原因分析提供补充数据。

AX-100 单次测试所需样品量约为150 mL，适用于实验室研发、材料比较及生产技术支持等场景。

从常规黏度检测延伸至超高剪切流变分析，ACA AX-100 帮助研发人员更加全面地理解涂料在不同加工条件下的性能变化。

对于水性阻隔涂层而言，涂料的流动性能只是影响涂布质量的因素之一。

当涂料接触原纸后，水分可能在涂料与基材之间发生迁移。这一过程会受到涂料配方、原纸吸收特性及加工条件等因素影响，并进一步改变涂料在界面附近的状态。

如果涂料过快失水，可能导致局部固含量上升、黏度变化及涂层铺展不均，从而增加涂布缺陷的风险。

因此，保水性能是评价水性涂料加工行为的重要指标之一。

ACA Flow WR 涂料保水性分析仪

ACA Flow WR 是一款半自动涂料保水性分析仪，用于在受控条件下测量涂料向基材释放水分的倾向。

通过分析涂料的保水性能，可以帮助研发人员更深入地理解涂料与原纸之间的相互作用。

ACA Flow WR 主要应用包括：

· 比较不同涂料配方：

分析不同黏结剂、增稠剂及功能助剂对涂料保水性能的影响，为配方调整提供数据支持。

· 评估涂料与原纸的相互作用：

研究不同原纸吸收特性对涂料水分迁移的影响，辅助分析涂布过程中的界面行为。

· 支持涂布工艺优化：

结合涂料保水性能与实际涂布表现，辅助评估配方变化对涂布运行性和涂层质量的潜在影响。

· 提高研发与质量控制的可比性：

通过客观、可重复的测试数据，比较不同配方和批次的材料性能，减少单纯依赖经验判断的局限。

与单纯关注涂料初始黏度不同，ACA Flow WR 将测量重点延伸至涂料与基材接触后的水分迁移过程，为水性阻隔涂层的开发提供另一个重要分析维度。

在水性阻隔涂层研发中，高剪切流变与保水性能并不是相互替代的检测指标，而是从不同角度反映涂料的加工特性。

· ACA AX-100：关注涂料在高剪切条件下如何流动

· ACA Flow WR：关注涂料与原纸接触后如何保持和释放水分

将两类测量数据结合，可以为涂料配方开发和生产工艺分析提供更加完整的信息。

配方研发阶段

通过高剪切黏度与保水性能测试，比较不同聚合物、黏结剂、颜料和助剂组合的表现，辅助筛选适合目标工艺的配方。

工艺开发阶段

结合实际涂布方式、运行速度和原纸特性，分析涂料流变行为与水分迁移特性，为工艺窗口研究提供依据。

生产质量控制阶段

通过比较不同批次涂料的流变和保水性能，识别潜在材料差异，支持质量一致性管理。

涂层缺陷分析阶段

当生产过程中出现条纹、飞溅、斑驳或覆盖不均等问题时，两类测试结果可以为技术人员提供补充分析依据，帮助进一步排查配方和工艺因素。

随着水性阻隔涂层在纸基包装领域的应用不断拓展，材料研发、生产制造及设备开发企业对涂料性能分析的需求也在持续增加。

ACA AX-100 与 Flow WR 可为不同环节提供相应的测试支持。

水性阻隔涂料及化学品供应商

对于乳液、黏结剂、增稠剂、颜料及功能助剂供应商而言，配方研发往往涉及多种原材料组合。

高剪切流变和保水性能分析可用于比较不同配方，支持原材料筛选、批次质量控制及客户技术服务。

特种纸及食品包装纸生产企业

对于开发防水、防油、防潮或热封纸基材料的生产企业而言，涂料性能与实际涂布运行性密切相关。

通过补充高剪切流变与保水性能数据，可以为涂布量、工艺条件及产品一致性管理提供更多参考。

涂布设备及中试线制造商

在客户试机、中试验证和工艺开发过程中，设备制造商需要评估不同涂料配方与基材的加工表现。

引入高剪切流变和保水性能分析，有助于为实际试机结果提供更多解释依据，并支持工艺窗口研究。

从实验室配方到高速涂布生产线，水性阻隔涂层的性能优化涉及材料、工艺和设备之间的复杂相互作用。

常规黏度与最终阻隔性能测试仍然是重要的质量评价手段，但要进一步理解涂料在实际加工过程中的表现，还需要更加深入的材料性能分析。

ACA AX-100 与 ACA Flow WR 分别从超高剪切流变和涂料保水性能两个维度，为研发人员提供互补的测量数据。通过将实验室分析与实际生产表现相结合，帮助企业更有效地比较配方、分析问题并持续优化涂布工艺。

从理解材料性能，到优化生产过程，ACA 致力于让每一项测量数据发挥更大的应用价值。

ACA Systems 是工业物理集团旗下的专业测量技术品牌，致力于为空气透过率、涂层流变、保水性能及卷材硬度等关键材料性能提供先进的测试与分析解决方案。

如果您希望了解 ACA AX-100 或 Flow WR 是否适用于您的水性阻隔涂层、涂料配方或生产工艺，欢迎联系工业物理，与我们的技术团队共同探讨适合您的材料性能分析方案。