浅析粉末涂料消泡问题与解决方法
摘要:本文介绍了粉末涂料涂膜针孔(泡孔)产生的原因以及相应的解决方法。研究表明,粉末涂料涂膜针孔(泡孔)产生的根源,在于涂膜固化过程中,被裹挟(Entrapped)在黏度逐渐增大的涂层内来不及释放的小分子。而导致这种现象发生的原因,包括粉末涂料系统固有特点、固化反应所产生小分子、底材原因(多孔、高活性、前处理等)、以及粉末储存过程中受潮等等因素。针对不同的原因,本文提出了相应的解决方法。
1、前言
粉末涂料与水性涂料、光固化涂料以及高固体份涂料并称为四大新型环保涂料。作为涂料品种的一种重要分支,粉末涂料以其高效、环保及经济特点,以及优良的装饰性及耐腐蚀性能,广泛应用于家用电器、通用五金、铝型材及汽车等领域。
针孔(pinholes),即鬃毛孔,一种针状小孔,是涂料在固化过程中容易出现的细小涂膜缺陷。它的出现不但影响涂膜美观,更可能严重影响涂层的耐腐蚀性能。
热固性粉末涂料由于其独特的应用条件,通常表现出较高固化温度(120℃以上)、较厚的涂膜厚度(50u 以上)、较短的固化时间(20min 以内),以及较高的初始熔融黏度(无溶剂稀释)等特点。实践表明,正是由于上述特点,使得粉末涂料,在固化过程中比初始黏度较低的溶剂型涂料更容易出现针孔。值得一提的是,热塑性粉末涂料由于体系黏度并不增加,出现针孔的几率相对较小。
针孔作为涂膜缺陷的一种,在高光泽粉末涂料中尤为明显,低光泽粉末涂料,尤其是无光砂纹粉末涂料则通常不明显。如何预防和消除中、高光泽粉末涂料的针孔,成为粉末涂料技术人员必须面对的课题(以下的研究仅针对热固性高光粉末涂料体系)。
2、 粉末涂料涂膜针孔产生的原因及其解决方法:
粉末涂料涂膜针孔的形成与其独特的熔融固化过程是密切相关的,因此,研究粉末涂料涂膜针孔的形成机理,必须弄清楚粉末涂料的熔融固化过程。
粉末涂料,顾名思义是一种粉状的涂料,在涂装过程中首先是通过静电喷涂方式,以一种松散的结构吸附或堆积在底材表面。喷涂完成后,工件进入炽热的烘道,底材及涂料受热熔融流动,原有的松散结构或堆积模式随着粉末颗粒的熔融流动而破坏。需要特别提到的是,在成膜过程中液体流动产生的一种局部涡流效应,称为贝纳德漩涡。贝纳德漩涡产生的本质,则是粉末涂料熔融固化过程中伴随着的黏度变化而导致表面张力的变化,使高黏度低表面张力的流体下沉到涡流的中间(凹部),而低黏度高表面张力的流体则上升至漩涡的周边(凸部),直至固化完成。在此过程中,涂装后原有松散堆积空隙内的气体(空气)会在粉末熔融塌陷的过程中聚集形成气泡被排出,来自于涂层内部或者底材的小分子气体也会聚集形成气泡并被排出。随着固化进行体系黏度的不断加大,那些被裹挟于贝纳德漩涡的气泡在排出过程中最终形成针孔。因此,要预防和消除粉末涂料的针孔,就是要分析涂层内小分子(气泡)产生的根源,然后对症下药,预防和解决涂膜针孔缺陷。
在粉末涂料熔融固化过程中,被裹挟于粉末涂层的挥发性小分子主要可分为以下几种情形:
粉末涂料原生性针孔:被裹挟在涂层内的空气
粉末涂料经喷涂后以疏松的结构堆积在工件上,这种疏松的结构使得粉末颗粒与粉末颗粒之间....
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