林喆 （中澳合資煙臺環(huán)球漆業(yè)有限公司，264000）
關(guān)鍵詞：顏料體積濃度 (PVC ）；臨界顏料體積濃度（ CPVC ）； EXCEL
1 前 言
色漆的配方設(shè)計，一般可以分為以下幾個步驟：①根據(jù)色漆的應(yīng)用性能選定主要成膜物質(zhì)；②選定顏、填料，以及它們和成膜物質(zhì)的比例；③選用溶劑、助劑及它們的使用配比。
其中和色漆實驗直接相關(guān)的是第②步，即選用顏料及制訂出顏料和成膜物質(zhì)的比例，它是決定涂膜的最終性能的關(guān)鍵步驟之一。
2 顏料及臨界顏料體積濃度（ PVC&CPVC ）在配方設(shè)計中的應(yīng)用
顏、填料和成膜物質(zhì)比例的確定這一步驟相當(dāng)重要，在涂料的使用性能確定后，其中樹脂、填料的品種也基本確定，此時顏、填料和成膜物質(zhì)比例會大大影響到涂料性能。通過使用顏料及臨界顏料體積濃度（ PVC&CPVC ）的概念擬訂配方會更準(zhǔn)確、簡便，所設(shè)計出來的配方與涂料的期望性能很接近，因而會大大減少實驗量。
2.1 顏料體積濃度（ PVC ）概念
顏料體積濃度（ PVC ）是指涂料中顏料和填料的體積與配方中所有非揮發(fā)分（包括樹脂、乳液的固體組分和顏料、填料等）的總體積之比 , 可用如下公式計算：
其中：漆基（樹脂）質(zhì)量和密度均指的是固體樹脂的數(shù)值（若是乳液，其密度是指干漆膜密度，此時漆基體積 = 乳液質(zhì)量×固含量 / 乳液干膜密度）。得到 PVC 值后，在 0 ～ 100% 變化，值的大小可以影響到涂膜的性能。從 0 到 100% 時，涂膜從一個極端狀態(tài)到另一個極端狀態(tài)（從完全漆基到完全顏、填料），在此過程中，涂膜性能一般如下變化：
①耐磨性、耐濕性、防腐蝕性、光澤度從高到低；
②抗起泡性、滲透性、粘稠性、對比率從低到高。
2.2 臨界顏料體積濃度（ CPVC ）
單純的 PVC 值對涂料的影響并不直觀，因此又引入了臨界顏料體積濃度（ CPVC ）的概念，它指的是在 PVC 值增加過程中，當(dāng)漆基樹脂恰好能潤濕所有顏料粒子時的 PVC 值，所代表的漆基樹脂是指臨界狀態(tài)下的樹脂含量。通過 PVC 和 CPVC 的比值能更直觀地推算出涂料的性能。臨界顏料體積濃度（ CPVC ）可以使用如下公式計算：
式中， M i ：顏填料質(zhì)量； N i ：顏填料吸油量克數(shù)，以 100g 顏填料所需亞麻仁油的克數(shù)來表示； r i ：顏填料密度； 0.93 ：亞麻仁油的密度。
⑴一般對于高性能外用色漆配方， P V C ＜ CPVC ，即Δ =PVC/CPVC ＜ 1 ，此時涂膜中漆基過量，處于低 PVC 狀態(tài)，漆基能完全潤濕顏填料。
⑵內(nèi)用涂料或底漆， PVC ＞ CPVC ，即Δ =PVC/CPVC ＞ 1 ，此時漆基量太少，不足以潤濕顏料，處于高 PVC 狀態(tài)。
⑶ P V C = C P V C ，即Δ = P V C / C P V C = 1 時，密度、拉伸強(qiáng)度、附著力達(dá)到最高點，遮蓋力效率和掠角光澤（ 85 °）達(dá)到最低點。
涂料品種和 PVC/CPVC 的一般對應(yīng)關(guān)系如圖 1
涂料品種和 PVC/CPVC 的一般對應(yīng)關(guān)系如圖 1 所示。
3 具體應(yīng)用
在 EXCEL PVC 工作簿中建立數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫源文件，即工作表 sheet1 、 sheet2 。
3.1 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
位于 PVC 工作簿中工作表 sheet1 ，以某一配方含有 7 種顏、填料及 6 種成膜物為例，建立如下頁所示工作區(qū)：
工作區(qū)
(1) 公式輸入：分別從“一”到“十八”處輸入如下公式：
一： =IF(B2="","",VLOOKUP(B2, Sheet2!A:J,3,FALSE))
二： =IF(B2="","",VLOOKUP(B2, Sheet2!A:J,4,FALSE))
三： =IF(OR(E2="",C2=""),"",C2/E2)
四： =IF(OR(C2="",F2=""),"",C2*F2/0.93/100)
五： =IF(B2="","",VLOOKUP(B2, Sheet2!A:J,6,FALSE))
六： =IF(OR(I2="",C2=""),"",I2*C2/1000)
七： =IF(SUM(C2:C7)=0,"",SUM(C2:C7))
八： =IF(SUM(G2:G7)=0,"",SUM(G2:G7))
十： =IF(B9="","",VLOOKUP(B9,Sheet2!A:J,2,FALSE))
十一： =IF(B9="","",VLOOKUP(B9,Sheet2!A:J,3,FALSE))
十二 ： =IF(OR(E9="",E9=0),"",C9*D9/E9/100)
十三： =IF(SUM(C9:C14)=0,"" ,SUM(C9:C14))
十四： =IF(SUM(G9:G14)=0,"",SUM(G9:G14))
十五： =IF(SUM(J2:J14)=0,"",SUM(J2:J14))
十六： =IF(OR(G8="",G15=""),"",G8/(G8+G15))
十七： =IF(OR(G8="",H8=""),"",G8/(G8+H8))
十八： =IF(OR(B16="",B17=""),"",B16/B17)
(2) 公式復(fù)制：
從一、二、三、四、五、六、十、十一、十二處輸入公式后，單擊該單元格，用 EXCEL 拖拽復(fù)制法分別拖拽復(fù)制至 E7 、 F7 、 G7 、 H7 、 I14 、 J14 、 D14 、 E14 、 G14 （其中 I8 、 J8 處的公式應(yīng)刪除）即可完成公式復(fù)制。
公式輸入及復(fù)制完成后，僅在 A 、 B 兩欄人工輸入原材料編碼與配方量，則其他輸入公式處自動顯示數(shù)值，不需要顯示的列，可將其隱藏。同時可根據(jù)顯示出的 PVC 和 CPVC 值及比值，用試差法調(diào)整配方量，獲得理想的配方。
3.2 源文件
文件位于 PVC 工作簿中工作表 sheet2 ，建立如下工作區(qū)：
工作區(qū)
據(jù)庫系統(tǒng)，即輸入樹脂、填料、顏料的性能指標(biāo)（如樹脂是乳液，則須輸入其干膜密度）。
3.3 應(yīng)用
(1) 首先根據(jù)產(chǎn)品用途確定樹脂種類及顏、填料類型（此時各種原材料的性能數(shù)據(jù)已輸入到數(shù)據(jù)庫中）。
(2) 把原材料編碼、假定的添加量輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，即會得到 P V C 、 C P V C 、 P V C / C P V C 的值。
(3) 通過調(diào)整樹脂及顏、填料的加入量可以得到合適的 P V C /CPVC 的值及產(chǎn)品的大約成本。
4 結(jié) 語
本系統(tǒng)的應(yīng)用，主要是以方便快捷為目的，特別適用于配方調(diào)整及新配方設(shè)計，在擬定實驗計劃時，通過首先計算 PVC/CPVC 的值來推測實驗結(jié)果，可以大大降低實驗量，可以用于水性及溶劑型配方體系。
用于光澤涂料的配方設(shè)計時，可根據(jù) PVC/CPVC 的值準(zhǔn)確地判斷出光澤的數(shù)值；用于平光涂料配方的設(shè)計時，可以根據(jù) PVC/CPVC 的值較準(zhǔn)確地判斷出耐擦洗性的數(shù)值；用于特種涂料，比如導(dǎo)靜電涂料，由于其導(dǎo)電率可以準(zhǔn)確地反映為 PVC 的數(shù)值，故可以根據(jù)預(yù)期設(shè)定的導(dǎo)電率值迅速地獲得配方?？傊瑧?yīng)用顏料及臨界顏料體積濃度的概念設(shè)計配方，同時配合使用 EXCEL 數(shù)據(jù)庫，可以使配方設(shè)計更迅速、更準(zhǔn)確；同時可更方便地進(jìn)行成本控制，使配方設(shè)計系統(tǒng)化、理論化、規(guī)范化，更易于控制。
