在新設(shè)備製造(zào)(OEM)塗裝中(zhōng),塗層(céng)外觀變得越來越重要。因此,塗料工業 的(de)主要目標(biāo)之一是(shì)根據用戶的(de)最終要(yào)求(qiú)使塗料性能達到最佳,這其(qí)中(zhōng)也包括表麵(miàn)外觀滿意。表麵狀(zhuàng)況通過顏色、光澤、霧影度和表麵結構等因素影響視覺效果。光澤和映象清(qīng)晰度常用(yòng)於控(kòng)製(zhì)塗層的外觀。然而即(jí)使用對光澤度很高的塗膜,其表麵的(de)波動度(dù)也影響著整個塗膜的外觀,同時認為光澤測量也控(kòng)製不了波動的視覺效果,這(zhè)種效應也被稱(chēng)為“桔皮”。
桔皮或微波動是尺寸大小在0.1mm~10mm之間的波紋狀結構。在高光澤的(de)塗層表麵,人們可看到波狀、明暗相間的區域。可以區分兩種不同等級的波動:長波動,也稱為桔皮,這是間隔達2~3距離上能觀察到的波(bō)動;另一種叫短波(bō)動或微波動,這是間距約50cm處觀察到的波動。
要指出(chū)的是有時為了遮蓋底(dǐ)材的表麵缺陷或者獲得特殊的塗層表麵外觀,而有(yǒu)目的的設計(jì)一定的波動度或波紋結構。 因此,“桔皮”可定義為“高光澤表麵的波狀結構”,其使漆層表麵產生斑紋、未流平的視覺外觀。粉末(mò)塗料塗膜的視覺外(wài)觀(光澤、霧影度、流平桔皮)的控製非常重要,特別(bié)是在不同(tóng)埸合噴塗的部件組裝時。
本文簡要介紹了粉末塗料成膜過程中流變力對膜流動和表麵外觀的影響。論述(shù)了如何避免桔皮(pí)形成、以及如何判斷和比較桔皮現象等其(qí)它方麵。
1)影響粉末(mò)塗料中塗膜流(liú)動和外觀的因素
在工業塗料中、粉末塗料在(zài)製備和(hé)成膜過程中的相變化是獨特的。由於缺乏溶劑 來潤濕和提高塗膜流動(dòng)性(xìng),導致粉末塗料比液體塗料更難去除表麵缺陷。雖然(rán)兩(liǎng)者的主要(yào)組份類似,但相比於液體塗料、熱固性的粉末塗料立足於十分不同的機理.
粉末塗料是無(wú)溶劑的均一體係。在製(zhì)備過程中,顏料(liào)和其它(tā)組 份通過熔融混合被分散和部分包裹於低分子固體樹脂中。粉末塗料使(shǐ)用(yòng)是通過空氣把(bǎ)粉末傳送到底材上(粉末懸浮於空氣中),再通過電荷使之附著於(yú)底材上。在預定的溫度下加(jiā)熱,使(shǐ)粉末顆粒熔化、聚集在一起(聚結(jié)),流動(成膜),接著(zhe)流平,這期間通過一個有粘性的液態階段潤濕表麵),最後化學交聯形成高分子量的塗膜,這就是粉末塗料的成膜過程。
2)影響塗膜流動和外觀的因素
成膜過程可分(fèn)為熔(róng)融(róng)聚結,形(xíng)成塗膜,流平三個階段
在給定溫度下,控製熔融聚結(jié)速度最(zuì)重要的因素是樹脂(zhī)的熔點、熔融態粉末顆粒的粘度以及粉末顆粒的大小。為了使流動效果最佳,熔融聚結應當盡可能快地完成,以便有較長時間來完(wán)成流平階段。固化劑的使用縮短(duǎn)了可供流動和流(liú)平所需(xū)的時間,因(yīn)而那些極為活性(xìng)的(de)粉末形成的塗膜常(cháng)呈現桔(jú)皮。
影(yǐng)響塗膜流動和流平的關鍵因素是樹脂的熔融粘度、體係的表麵張力和膜厚。轉而,熔(róng)融粘度尤(yóu)其取決於固化溫度、固化速度和升溫速率。
以(yǐ)上提及的種種因素,連同粒徑分布和膜厚,通(tōng)常由所要求(qiú)的塗膜性能、被塗物件(jiàn)和粉(fěn)末施工條件等所決定。
粉末噴塗時流動和流平的動力來自(zì)體係的表麵張力,這一點前麵也曾經提到。該(gāi)作用力同施加到塗膜上的分(fèn)子間引力相反,其結果導(dǎo)致如熔融粘度越高(gāo),則對抗流動和流平的阻力越大。因此,表麵張力和分子(zǐ)間引力之間的差(chà)值(zhí)大小(xiǎo)決(jué)定著塗膜流平(píng)的程度。
對於流動性很好(hǎo)的塗料,顯然,該體係的表麵張力應(yīng)盡可能高,且熔融粘度盡可能(néng)低。這些可通過加(jiā)入(rù)能提高體係表麵張力的助劑和使用低分子量(liàng)低熔點的樹脂(zhī)來實(shí)現。
根據(jù)以上條件製備的塗料能具有極好的流動(dòng)性,但是由於其(qí)高的表麵張力會導致縮孔,同時由於較低的熔融粘度會產生流掛,且邊角塗覆性(xìng)差(chà)。實際工(gōng)作中,體係(xì)的表麵張力和熔融粘度都控製在特定範圍(wéi)內,這樣可得到合格的塗膜表麵外觀。
表麵張力和熔融粘度對塗膜流動的影響見圖2。圖中可以看到,太低(dī)的(de)表麵張力或太高的熔融粘度會阻止塗膜流(liú)動,導致塗膜流動性差,而表麵張(zhāng)力太高時成膜過程中會出現縮孔。熔(róng)融粘度太低會使粉末(mò)的物(wù)理貯存穩定(dìng)性變差,施工時邊角塗覆性差,且施工於立麵時產生流掛。
綜上所述,很明顯,得到的粉末塗料塗膜(mó)最後的表麵狀況、缺陷和不足(如桔皮,流動性(xìng)差,縮孔,針孔等)是相互密切(qiē)關聯的,同時(shí)也被在成膜過程中參與相變的流變力所控製。
粉末顆粒大(dà)小分布狀況也影響著(zhe)塗膜的表麵外觀。顆粒越小,由於其熱容較大顆粒的(de)低,因此其熔化時間比大顆粒的短,聚結也較(jiào)快,形成塗膜的表麵外觀較好。而大的(de)粉末顆粒熔化時間比小(xiǎo)顆粒(lì)的長,形成的(de)塗膜就(jiù)可能(néng)會產生桔皮效應。粉末靜電(diàn)施工方法(fǎ)(電暈放電或摩(mó)擦放電)也是導致桔皮形成的一個因素。
3)怎樣減(jiǎn)小或避免桔皮效應
促進流動和流平能減少或避免桔皮。體係使用較低的熔融粘度、固(gù)化過程中延長流平時間以及較高的表麵張(zhāng)力可(kě)提高流動和流(liú)平性。控製表麵張力梯度是減少(shǎo)桔皮的重(chóng)要參數,同時還要控製塗膜表麵的表麵張力均(jun1)勻,以獲得最小的表麵積。
實際工(gōng)作中常使用流動(dòng)促進劑或流(liú)平劑來改善塗膜外觀,以消除桔皮、縮孔、針孔等表麵缺陷。性能好的流(liú)動促進劑能降低熔融粘度,從而有助於熔(róng)融混合和顏(yán)料(liào)分散,提高底材的潤(rùn)濕(shī)性,塗層的流動流(liú)平,有助於消除表麵(miàn)缺陷以及便於空氣的釋放。應考察流動改性劑(jì)用量與效果的關係。其(qí)用量不足會導致(zhì)縮孔和桔皮,而用量過多又(yòu)會導致失光、霧(wù)影,並產生對上層重塗附著力的問題。通常,流(liú)動改性(xìng)劑(jì)在預混時加入。它(tā)們(men)或做成樹脂的母料(樹脂和該添加劑的比為(wéi)9/1~8/2),或者以粉末狀吸附在無機(jī)載體上。粉末塗料中該添加劑的用(yòng)量為0.5~1.5%(在以基料計算的有效聚合物中(zhōng)),但是在(zài)濃度較低時可能效果也不錯。
流動改性劑中聚丙烯酸酯係樹脂應用最廣,如聚丙烯酸丁酯(“Acronal 4F”)、丙烯酸乙酯-丙烯酸乙基己酯共聚物和丙烯(xī)酸(suān)丁酯-丙烯酸己酯共聚物等(děng)。它們可在濃度很(hěn)寬的(de)範圍(wéi)內使用。一般聚丙烯酸酯對表麵(miàn)張力影響很小,它們能有助於塗層形(xíng)成比較恒定的均勻表麵。同那些使(shǐ)表麵張(zhāng)力降(jiàng)低的添加(jiā)劑(如矽氧烷等)相比,它們不會(huì)降低表麵張(zhāng)力,因此可用來加速流平。降低表麵張力的添加(jiā)劑包括表麵活性劑、氟化烷基酯以及矽(guī)氧烷等。它們對加入量的多少非常敏(mǐn)感。安息香是一種脫氣劑,也有降低(dī)表麵張力的效果,被廣泛(fàn)用於改善粉末塗料(liào)塗膜的表麵外觀。