铝型材返喷砂纹粉末层间脱层问题分析

铝型材返喷砂纹粉末层间脱层问题分析

师立功

1、前言   

铝型材表面经粉末喷涂后具有很好的防护性能和装饰性能，经过几十年的发展，铝型材喷涂工艺愈发完善，同时喷涂成品率也不断提高。

一般情况下，如果严格控制前处理及喷涂工艺，可最大限度地控制不合格品的生产。但由于原辅材料、挤压坏料、喷涂设备、生产环境因素以及员工责任心等，铝型材粉末喷涂一次成品率很难达到100%，其中大部分缺陷是需要返工修复的。

据观察，当砂纹表面出现质量缺陷需要重新返喷时，有时会出现返喷涂层与第一道砂纹涂层间出现脱层问题，也即常说的“两张皮”现象，而返喷平光粉末涂料时却极少出现脱层问题。

由于涂层的附着力对涂层的耐候性、耐盐雾性、耐酸碱性等有极大的影响，一旦附着力不合格，则涂层失去了对基材的保护作用，因而附着力显得尤为重要。 

2、返喷砂纹粉末附着理论

砂纹粉末涂料之所以更易出现层间现象，必有其特殊性。与平光粉末涂料相比，砂纹粉末涂料配方有其特殊性：

（1）配方中所用的主要原材料如聚酯树脂和固化剂TGIC(或HAA)可能更低端；

（2）配方中使用砂纹剂为表面张力物质，固化后更易形成低表面能的涂层表面；

（3）配方中使用更多的蜡以提高表面硬度和抗刮伤性能，固化后浮于涂层表面；

（4）配方中可能使用待检品、库存粉以及回收粉。

固化时，砂纹粉末也表现出与普通平光粉不一样的固化特性：  

（1）熔融粘度大；

（2）胶化时间短。

附着力实质是界面间的作用力，是有机涂层与基体间通过物理和化学作用结合在一起的牢固程度，它主要包括两方面：有机涂层与金属基体间相互结合能力及有机涂层分子间胶联的程度，涂层与基体间的结合力越大越好，涂层固化越彻底，分子间的交联就越稳定，形成的涂层就越致密牢固。

粉末涂料喷涂时依靠静电吸附到工件表面，在固化炉经过熔融、流平、胶化、固化四个过程。

其中，在熔融、流平、胶化三个过程中粉末程液态特征，润湿底材并且渗入到底材的表面空隙中，从而使粉末与被涂底材紧密结合，形成附着力。

如果在熔融、流平、胶化三个过程中粉末层不能与底材紧密结合，那么工件在受到外力作用时会出现涂层与底材分离的现象，即人们常说的“掉塑”、“脱塑”、“涂层脱落”或者“附着力不合格”。

考查附着力时润湿性是必须的标准，只有当涂料有效润湿底材时才起作用，涂料对底材的润湿是附着力的关键。

被涂表面的润湿可从热力学角度描述，涂料在液体时的表面张力以及底材和固态涂膜的表面能是影响界面连接强度和附着力形成的重要参数。

所以要得到良好的附着力粉末在熔融状态对底材的润湿至关重要，而润湿过程与底材的表面张力，熔体的粘度以及接触时间有关。

由于砂纹粉固化时表现出的高粘度及较短的胶化时间特性，当返喷在低表面能的砂纹表面时对底层砂纹表面的润湿是恰恰不利的。

有报导称加入少量的某些含氮基团能大大提高附着力。因为界面上两相间发生氨-酯交换反应，形成酰胺键，但在实际操作中并未得到证实。

附着力通常以图1所示的几种形式形成对底材的附着。附着力的大小取决于底材表面和涂料的性质。广义上，这些结合力可分为二类：主价力和次价力。

化学键即为主价力，具有比次价力高得多的附着力，次价力是以氢键为代表的弱得多的作用力。

当粉末涂料喷涂于底材上，在固化的过程中就形成了附着力。在热固性聚酯粉末涂料界面间可能形成共价键，相互反应的化学基团牢牢结合在底材和涂料上....