在新設備制造(OEM)涂層中,涂層的外觀變得越來越重要。因此,涂料行業的主要目標之一是根據用戶的最終要求優化涂料的性能,其中也包括令人滿意的表面外觀。表面狀況通過顏色、光澤、霧度和表面結構等因素影響視覺效果。光澤度和圖像清晰度通常用于控制涂層的外觀。但是,即使使用光澤度高的涂膜,其表面的波動也會影響整個涂膜的外觀。同時,相信光澤度測量無法控制波動的視覺效果。這種效果也被稱為“橘皮”。
橘皮或微波是一種波紋結構,尺寸在0.1mm到10mm之間。在高光涂層表面,人們可以看到波浪形、淺色和深色區域。可以區分兩種不同程度的波動:長波動,也稱為橘皮紋,是可以在2到3個距離的間隔內觀察到的波動;另一種稱為短波動或微波動,在50厘米左右的距離處觀察到。到波動性。
需要指出的是,有時為了掩蓋基材的表面缺陷或獲得特殊的涂層表面外觀,特意設計了一定程度的起伏或波紋結構。因此,“橘皮”可以定義為“高光表面的波浪狀結構”,使漆層表面產生條紋、不平整的視覺外觀。粉末涂膜的視覺外觀(光澤度、霧度、流平橘皮)的控制非常重要,尤其是在不同領域噴涂的零件組裝中。
本文簡要介紹了粉末涂料成膜過程中流變力對薄膜流動性和表面外觀的影響。討論了如何避免橘皮形成,以及如何判斷和比較橘皮現象等方面。
1)影響粉末涂料中涂膜流動性和外觀的因素
在工業涂料中,粉末涂料在制備和成膜過程中的相變是獨一無二的。由于缺少溶劑潤濕和提高涂膜的流動性,粉末涂料比液體涂料更難去除表面缺陷。雖然兩者的主要成分相似,但與液體涂料和熱固性粉末涂料相比,它們基于非常不同的機制。
粉末涂料是一種無溶劑均勻體系。在制備過程中,顏料和其他組分通過熔融混合分散并部分包封在低分子固體樹脂中。粉末涂料的用途是將粉末通過空氣轉移到基材上(粉末懸浮在空氣中),然后通過電荷附著在基材上。在預定溫度下加熱,粉末顆粒熔化,聚集在一起(聚結),流動(成膜),然后流平。在此期間,一個粘性液體階段潤濕表面),最后化學交聯形成高分子量的涂膜,這就是粉末涂料的成膜過程。
2)影響涂膜流動性和外觀的因素
成膜過程可分為熔融聚結、形成涂膜、流平三個階段。
在給定溫度下,控制熔化和聚結速度的最重要因素是樹脂的熔點、熔融狀態下粉末顆粒的粘度以及粉末顆粒的大小。為了達到最佳的流動效果,熔體聚結應盡快完成,以允許更長的時間完成流平階段。固化劑的使用縮短了流平所需的時間,因此那些反應性極強的粉末形成的涂膜往往會出現橘皮現象。
影響涂膜流動性和流平性的關鍵因素是樹脂的熔體粘度、體系的表面張力和膜厚。反過來,熔體粘度尤其取決于凝固溫度、凝固速度和加熱速率。
上述各種因素,連同粒度分布和膜厚,通常由所需的涂膜性能、被涂物和粉末應用條件決定。
粉末噴涂中流動和流平的力量來自于系統的表面張力,這在前面也有提到。該力與施加到涂膜上的分子間重力相反。因此,熔體粘度越高,流動和流平的阻力就越大。因此,表面張力和分子間引力的差異決定了涂膜的水平。
對于流動性好的涂料,顯然體系的表面張力應盡可能高,熔體粘度應盡可能低。這些可以通過添加可以增加系統表面張力的添加劑和使用低分子量和低熔點樹脂來實現。
在上述條件下制備的涂料可以具有優良的流動性,但由于其表面張力高,會引起收縮,同時由于熔體粘度較低會流掛,邊角涂層較差。在實際工作中,將體系的表面張力和熔體粘度控制在特定范圍內,才能獲得合格的涂膜表面外觀。
表面張力和熔體粘度對涂膜流動性的影響如圖2所示,從圖中可以看出,表面張力過低或熔體粘度過高都會阻礙涂膜的流動,導致涂膜流動性差。涂膜的流動性,當表面張力過高時,在成膜過程中會出現縮孔。熔體粘度過低會使粉體的物理儲存穩定性變差,施工時邊角涂層不良,外墻施工時流掛。
綜上所述,很明顯得到的粉末涂膜的最終表面狀況、缺陷和不足(如桔皮、流動性差、收縮、針孔等)是密切相關的,也都在涂膜中。形成過程。由參與相變的流變力控制。
粉末粒度分布也影響涂膜的表面外觀。顆粒越小,由于大顆粒的熱容越低,所以它們的熔化時間比大顆粒的短,聚結也更快,涂膜的表面外觀更好。大粉末顆粒的熔化時間比小顆粒的熔化時間長,涂膜可能有橘皮效應。粉末靜電應用方法(電暈放電或摩擦放電)也是導致橘皮的一個因素。
3) 如何減少或避免橘皮效應
促進流動和流平以減少或避免橘皮現象。該系統使用較低的熔體粘度、延長凝固過程中的流平時間和較高的表面張力可以改善流動和流平。控制表面張力梯度是減少橘皮的重要參數。同時要控制涂膜表面均勻的表面張力,以獲得最小的表面積。
在實際工作中,常使用流動促進劑或流平劑來改善涂膜外觀,以消除桔皮、縮孔、針孔等表面缺陷。性能好的流動促進劑可以降低熔體粘度,從而有助于熔體混合和顏料分散,提高基材的潤濕性,使涂層流動和流平,有助于消除表面缺陷并促進空氣的釋放。應研究流量調節劑的用量與效果之間的關系。用量不足會引起收縮和橘皮現象,用量過多會造成失去光澤、霧度、上層附著力問題。通常,流動調節劑是在預混過程中加入的。它們要么制成樹脂母料(樹脂與添加劑的比例為9/1至8/2),要么以粉末形式吸附在無機載體上。這種添加劑在粉末涂料中的用量為0.5~1.5%(以基材計算的有效聚合物計),但濃度較低時效果可能較好。
在流動改性劑中,聚丙烯酸酯樹脂的應用最為廣泛,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酸丁酯-丙烯酸己酯共聚物。它們可以在廣泛的濃度范圍內使用。一般來說,聚丙烯酸酯對表面張力影響不大,它們可以幫助涂層形成相對恒定的均勻表面。與那些降低表面張力的添加劑(如硅氧烷等)相比,它們不會降低表面張力,因此可以用來加速流平。降低表面張力的添加劑包括表面活性劑、氟化烷基酯和硅氧烷。他們對添加的數量非常敏感。安息香是一種脫氣劑,也有降低表面張力的作用。廣泛用于改善粉末涂料的表面外觀。
上一篇:粉末涂料的消光原理及應用
下一篇:粉末靜電噴涂工藝及缺陷分析
