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表面張力與粉末涂料成膜過程中產(chǎn)生的問題有關(guān)系么?
來源:本站原創(chuàng) 瀏覽 353 次 發(fā)布時間:2019-07-31
粉末涂料在烘烤成膜過程中,許多現(xiàn)象都是和表面張力緊密相關(guān)的,比如橘皮、縮孔、針孔、脫層等。
(1)橘皮。橘皮是粉末涂料在成膜過程中液體流動產(chǎn)生的一種局部渦流效應(yīng),也稱為貝納德旋渦。粉末涂料熔融時的黏度變化導(dǎo)致表面張力的變化,使高黏度低表面張力的涂料液下沉至渦流的中間(即后來的凹陷部位);而低黏度高表面張力的涂料液則上升至渦流的周邊(即后來的凸出部位)。為了減少橘皮的影響可采取如下措施。
①噴涂和烘烤工藝的規(guī)范化。一道涂層太厚或烘烤升溫過快都會導(dǎo)致明顯橘皮,一道涂層應(yīng)控制在50~70μm,另外熔融流平的時間應(yīng)長些,這樣有利于粉末涂層的流平。
②增加粉末涂料的黏度。由上述討論可知,增加粉末涂料的熔融黏度,可以增大熔融時的流動阻力,減少橘皮。
③恰當(dāng)選用流平劑。粉末涂料選用的流平劑應(yīng)具備兩種功效,即潤濕效應(yīng)和流平效應(yīng),潤濕效應(yīng)是指在100℃左右時流平劑可增加粉末體系的潤濕性,此時表面張力盡量小一點(diǎn);當(dāng)溫度高于150℃時流平效應(yīng)占主要地位,粉末的表面張力應(yīng)該大一點(diǎn)。所以流平劑一般選用兩種以上。
(2)縮孔。縮孔是指在粉末涂料成膜時,涂層表面由于低表面張力雜質(zhì)引起的特殊缺陷。若用電子顯微鏡觀察,縮孔大多數(shù)是由未被充分潤濕的小顆粒與周圍不相容的樹脂所形成的圓渦,即在一個較大的下陷圓渦中有一個突出的小點(diǎn)。涂膜從低表面張力點(diǎn)流向高表面張力點(diǎn)而形成縮孔,一般低表面張力點(diǎn)可以是加工過程中的灰塵、油滴等,也可以是未被充分潤濕的粉料。
為減少縮孔的影響,可以采取如下措施。
①為避免外部環(huán)境因素導(dǎo)致縮孔的產(chǎn)生,要特別注意整個工作環(huán)境的清潔。
②恰當(dāng)選取潤濕劑,潤濕劑可以有效潤濕并且很好地分散易引起縮孔的小顆粒。
③增加粉末涂料的黏度。
(3)針孔。針孔是指粉末涂料從熔融到固化的過程中,粉末涂料中的氣體從底層穿過高黏度的、已接近封閉的彈性樹脂層到達(dá)涂層表面,而未逸出所形成的缺陷。
粉末涂料中的氣體是由原料帶來的低分子物質(zhì)或被涂工件表面吸附的揮發(fā)物所產(chǎn)生的,某些粉末在噴涂或固化過程中也會產(chǎn)生氣體。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,如前所說,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,所以涂膜的表面張力比較低時,形成一定量的穩(wěn)定氣泡所需的能量也比較低。
在正常情況下,由于小氣泡的壓力比大氣泡中的壓力大,所以小氣泡中的氣體通過相鄰界面膜而向大氣泡中擴(kuò)散,小氣泡便不斷變小,大氣泡不斷變大,最終使得氣泡膜越來越薄,最終破滅。最常見的例子如盆中的肥皂泡,但氣泡的破滅是需要條件的,如時間等。
為減少針孔的影響,可采取如下措施。
①嚴(yán)格控制表面預(yù)處理質(zhì)量和噴涂工藝。表面預(yù)處理好,要求工件表面不得含污點(diǎn)、斑點(diǎn)等小分子物質(zhì)。若是鑄鐵等大工件,建議先預(yù)熱一下。另外空壓機(jī)要經(jīng)常放水,靜電噴涂時要控制一定的涂膜厚度,建議不要超過100μm。
②恰當(dāng)選用消泡劑。粉末涂料用的消泡劑是苯偶姻(又稱安息香),也有一些用于特殊場合的透氣劑。消泡機(jī)理可簡述如下:首先是消泡劑和氣泡的接觸,然后是消泡劑在氣泡的界面上展布,隨后消泡劑進(jìn)入氣泡內(nèi)或置換氣泡膜,最后導(dǎo)致氣泡的破滅。
(4)其他。若粉末涂料與底材的表面張力或表面能沒有調(diào)整好,底材表面能與涂膜的表面張力不匹配,或者涂層很厚時,可能出現(xiàn)附著力差的現(xiàn)象,嚴(yán)重時可能出現(xiàn)脫層。另外,有時會遇到做金屬粉時,總會出現(xiàn)一些花點(diǎn),這可能是在噴涂時帶人了一些低表面張力的物質(zhì)。