粉末涂料是一種用空氣為載體進(jìn)行分散并涂裝的涂料品種,具備高效的生產(chǎn)效率、優(yōu)異的涂膜性能、良好的生態(tài)環(huán)保性能和突出的經(jīng)濟(jì)性。在世界范圍內(nèi),粉末涂料以每年10 % 以上的速度增長(zhǎng),是具有廣闊發(fā)展前景的涂料品種之一。

粉末涂料在烘烤成膜過(guò)程中,許多現(xiàn)象都是和表面張力緊密相關(guān)的,例如:縮孔、桔皮、針孔、脫層等。本文根據(jù)表面張力的理論為基礎(chǔ),對(duì)成膜過(guò)程出現(xiàn)的一些現(xiàn)象談點(diǎn)看法,也許能給從事粉末涂料技術(shù)研究的同仁們有所幫助。

1 粉末涂料成膜過(guò)程

粉末涂料一般以粉末狀態(tài)存在,必須熔融后才能附著在被涂物上面,流平后固化成膜,一般需要經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程:

(1) 從單獨(dú)的粉末顆粒,聚集成為一層連續(xù)的、不平整的膜,此過(guò)程稱(chēng)為聚集過(guò)程;

(2) 從連續(xù)不平整的表面流淌形成較為光滑與平整的表面,即流平過(guò)程;

(3) 熔融的涂液通過(guò)交聯(lián)反應(yīng),粘度不斷提高,最后固化為堅(jiān)硬的涂膜,稱(chēng)為固化過(guò)程。

2 粉末涂料的表面張力問(wèn)題

2.1 桔 皮

桔皮是粉末涂料成膜過(guò)程液體流動(dòng)的一種局部渦流效應(yīng),也稱(chēng)著貝納德的旋渦,這是由于粉末涂料熔融時(shí)粘度變化導(dǎo)致了表面張力的變化,這樣便形成高粘度低表面張力的涂液下沉至渦流的中間(即后來(lái)的凹陷部位);低粘度高表面張力的涂液上升至渦流的周邊(即后來(lái)的凸處部位).

為了減少桔皮的影響可采取如下措施 :(1)正規(guī)的噴涂和烘烤。一次涂層太厚或烘烤升溫過(guò)快都會(huì)導(dǎo)致桔皮明顯,一次涂層應(yīng)在 (50 ～ 70) μ m 為宜。另外,控制熔融流平的時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)些,這樣有利于粉末涂層的流平;(2)增加粉末涂料的粘度。據(jù)上述對(duì)桔皮的形成原因,增加粉末涂料熔融時(shí)的粘度,可以增大熔融時(shí)的流動(dòng)阻力,減少桔皮;(3)恰當(dāng)?shù)剡x用流平劑。一般粉末涂料選用的流平劑應(yīng)具備兩種效應(yīng)。即潤(rùn)濕效應(yīng)和流平效應(yīng),潤(rùn)濕效應(yīng)是在粉末處于 100 ℃左右時(shí),增加對(duì)體系的流平結(jié)合,此時(shí)表面張力盡量小一點(diǎn);當(dāng)大于150℃時(shí)流平應(yīng)該才是主要的,粉末的表面張力應(yīng)大一點(diǎn), 以增加流平性。所以通常流平劑一般含兩種以上的材料。

2.2 縮 孔

縮孔是指在粉末涂料成膜時(shí),表面由于低表面張力的點(diǎn)引起的特殊缺陷。若用電子顯微鏡觀察,縮孔大多數(shù)是由未被充分潤(rùn)濕的小顆粒與周?chē)幌嗳莸臉?shù)脂所形成的圓渦,即在一個(gè)較大的下陷圓渦中有一個(gè)突出的小點(diǎn)。

涂膜從低表面張力點(diǎn)流到高表面張力點(diǎn)形成縮孔,一般低表面張力點(diǎn)可能是加工過(guò)程中的灰塵、油滴等,也可能是未被充分潤(rùn)濕的粉料。

縮孔的形成

為了減少縮孔的影響,可以采取如下措施:

(1) 保持整個(gè)加工環(huán)境的清潔。為避免由于外部環(huán)境而產(chǎn)生縮孔,要特別注意整個(gè)工作環(huán)境的清潔;

(2) 恰當(dāng)選取一些潤(rùn)濕劑可以有效潤(rùn)濕,并且對(duì)可能引起縮孔的顆粒進(jìn)行很好的分散;

(3) 增加粉末涂料的粘度。

2.3 針 孔

針孔是指粉末涂料從熔融到固化的時(shí)間里,粉末涂料中的氣體從底層穿過(guò)高粘度的、已接近封閉的彈性樹(shù)脂層到達(dá)涂層表面,未能逸出而形成的缺陷。

一般來(lái)說(shuō),粉末涂料中的氣體是由原料中的低分子物質(zhì)、被涂工件表面吸附的揮發(fā)物在粉末噴涂過(guò)程中所引起的,或者說(shuō)是在粉末涂料固化過(guò)程中產(chǎn)生的。這些氣泡在熔融狀態(tài)的涂膜中,形成一定數(shù)量的氣泡群,如前所述,氣泡的形成需要大量的表面積,這些表面積的產(chǎn)生則與涂膜的表面張力相反抗,當(dāng)其表面張力較低時(shí),形成一定量的穩(wěn)定氣泡,所需的能量也比較低。

氣泡在正常情況下,由于小氣泡的壓力比大氣泡中的壓力高,小氣泡中的氣體通過(guò)相鄰界膜向大氣泡中進(jìn)行擴(kuò)散,所以小氣泡會(huì)不斷變小,大氣泡會(huì)不斷變大,最終使得氣泡膜越來(lái)越薄,最終破滅。

為了減少針孔,可采取如下措施。

(1) 嚴(yán)格控制表面處理質(zhì)量和噴涂工藝。表面處理好的工件,要求不能含有污點(diǎn)、斑點(diǎn)等小分子物質(zhì)依附其上。如果是像鑄鐵等大工件,建議先預(yù)熱一下,另外空壓機(jī)要經(jīng)常放水,靜電噴涂時(shí)要控制一定的涂膜厚度,建議不要超過(guò) 100μ m ;

(2) 恰當(dāng)選用消泡劑。一般粉末涂料用的消泡劑是苯偶姻(又稱(chēng)安息香 ),也有一些用于特殊場(chǎng)合的透氣劑。一般消泡機(jī)理可簡(jiǎn)述如下:首先是消泡劑和氣泡的接觸,然后是消泡劑在氣泡界面上的展布 , 再次是消泡劑進(jìn)入氣泡或置換氣泡膜 , 最后是氣泡破滅。

2.4 其 它

當(dāng)粉末涂料和底材表面張力或表面能沒(méi)有調(diào)整好時(shí),若底材表面能與涂膜表面張力稍不匹配或涂層很厚時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)附著力差的現(xiàn)象;嚴(yán)重不匹時(shí), 還會(huì)出現(xiàn)脫層。另外,用金屬粉時(shí),會(huì)出現(xiàn)一些花點(diǎn),這是因?yàn)樵趪娡繒r(shí)帶入了一些低表面張力的物質(zhì)。

3 結(jié) 語(yǔ)

由于表面張力是粉末涂料成膜的關(guān)鍵因素,故如何認(rèn)識(shí)表面張力,并更好地結(jié)合粉末涂料的自身特點(diǎn), 提高其涂膜性能,有著非常重要的意義。隨著熱固性粉末涂料產(chǎn)品不斷地推陳出新,如uv固化、低溫固化、超耐候等相繼出現(xiàn),為粉末涂料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了更廣闊的發(fā)展空間。

消泡劑網(wǎng)