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由表面张力引起的漆膜问题
点击次数:6089 发布时间:2009-12-25

由表面张力引起的漆膜问题如下:

(一)缩孔

当底材表面由于组成的不均而导致润湿张力的不均。在涂料涂布后,有些区或点上的湿膜展布系数小于零,则湿膜将从这些区、点向四周回缩,以降低总表面能而形成缩孔。这缩孔有的出现得早,有的较迟,这是湿膜的表面张力随着溶剂的挥发而逐渐增高的缘故。展布系数何时小于零就何时开始回缩。有时烘漆在晾干中并未出现缩孔,却在烘烤后才出现。这可能因为在晾干中,展布系数已小于零,湿膜已失去有效流动性,故被“冻结”住了。在烘烤中,温度提高而又“熔化”了。

防止缩孔,对涂料而言是提高抗缩孔性,对底材而言是通过表面处理来降低润湿张力,提高涂料的抗缩孔性主要是降低成膜物的表面张力。

有的缩孔是由于湿膜的重要性质之一,其控制方法有以下几种:

用一规定的低表面活性剂,例如硅油,用溶剂配制成不同浓度的溶剂,如0.5%、 0.1%、0.05%和0.01%等,各自滴在样板上数滴,待溶剂挥发后,就在样板上得到表面张力不同的几种斑点。将试样喷涂在此样板上,观察在晾干中、烘烤后缩孔形成处斑点的硅油浓度(抗缩孔性等级),实际涂装中所用底材表面性质(润湿张力、表面均一性等)规定质量控制等级。也有用涂油(矿物油)样板的以作较大面积的测试。

(二)桔皮

湿膜由于底材的几何形状和气流的影响,导致敬意的溶剂挥发速度有所不同,从而引起了湿膜中局部组成和温度的差异,即导致了敬意表面张力的差异而出现了表层流动,这表层流动为了使整个表面的表面张力的均一化,使总表面能趋向zui小,也就是使湿膜的表面趋向平整。但如此此之前,湿膜已失去有效的流动性,那么漆膜上就留下了这些表层流动的痕迹,这痕迹就是桔皮。

减轻桔皮可延长湿膜的有效流动时间,以给予足够的流平时间,所以可加入挥发速度较慢的溶剂,也可加入表面张力低的,动态表面张力滞后短的流平助剂,如硅油和聚醚改性的硅油;也可以用与涂料有限混容的,较之有更低表面张斩的线性树脂,令其“漂浮”在湿膜表面上,抑制表层流动和溶剂挥发速度而达到流平。

(三)浮色

湿膜的溶剂挥发是发生于表面,因而密度就大于本体。这促使本体的上升和表层的下沉,形成对流。上升的含有较多的溶剂,故上升处表面张力较低而向四周表面张力较高处流动。又因湿膜厚度是不均一的,在溶剂挥发中,较厚处的溶剂含量总是大于较薄处,所以这种对流是各自处于小区之内,形成一个个小漩涡,当色漆中含有不同的颜料,那么粒度较小的,密度较轻的就比粒度(或聚集粒度)较大的,密度较重的容易随着漩涡流动,犹如水流分级作用而造成分离,由于颜色的不同而形成明显的花纹,当不同颜料的分离是水平向的,这就是浮色,即表层的颜色和其下层的颜色是不一致的。如果分离是垂直向的,这就是发花或近似六角形的,称为“贝纳德漩涡”的花纹。在垂直面上的发花有时会表现为条纹。

降低或消除浮色和发花就是降低湿膜上下对流的速度,降低颜料分离效果,即使用挥发速度较慢的溶剂;也可以使用可控絮凝分散助剂,将不同颜料以一定程度絮凝起来而不再分离,也可以降低湿膜表层区间的表面张力差,即添加诸如硅油等的流平助剂。这些流平助剂覆盖在湿膜上,抑制了溶剂的挥发速度,即降低了上下对流速度和表层区间表面张力差,并且“稳住”了表面积,抑制了表层流动。

降低或消除浮色,发花也可以降低不同颜料的分离,例如降低颜料颗粒的移动性。颜料颗粒的移动性受涂料的PVC影响很大,往往超过某一PVC时,浮色、发花就消失。

(四)厚边

工件的边角处与春邻近处比较,表面积与体积之比较大,所以在其上的湿膜,溶剂挥发也较快,成膜物的浓度也就较高,从而表面张力也高于其邻近的。这就引起表层流动,使邻近的涂料流入边角,增厚了边角上漆膜的厚度,形成了厚边缺陷。

要防止厚边也可增大工件边角的弧度,降低有面积与体积之比,提高涂料的粘度,缩短流动速度和流动时间,减少流入量;并使涂料的表面张力不矿低于底材的润湿张力,减弱表层流动效应。

(五)缩边露角

在工件的边和角上的湿膜面积与平面相比要更大些,为了降低体系的总表面能,湿膜就被迫从边、角缩回,这是表面张力的本质,所以要消除缩边、露角可缩短湿膜有效流动时间,以减少回缩的量。

(六)对底材附着不良

漆膜对底材的附着力,从表面张力角度来看来自湿膜对底材的润湿。当湿膜的表面张力接近底材的润湿张力,则附着不良,所以要增进对底材的附着力,就表面张力角度来说,就是降低涂料的表面张力和提高底材的润湿张力,即有一个较大的展布系数。

(七)层间附着不良

在某些漆膜上,如已干透的环氧和聚氨酯涂料的漆膜上附着不良,可以在未干透前涂,或用砂纸打毛以增加表面积。在加有硅油的涂料所形成的漆膜上再涂,由于硅油浮在漆膜表面,所以作为再涂的底材则润湿张力过低,等于涂在低表面张力的底材上,故产生层间附着不良,有机改性的硅油对此影响较小。

(八)气泡痕

涂料在施工中常使空气陷入湿膜内,如果气泡在湿膜已失去流动性后破裂,其破裂痕就残留在干膜上成为气泡痕。

涂料中,尤其是含有较多量表面活性剂的水性涂料很容易起泡沫,所以常用消泡剂来消除泡沫,消泡剂是气泡壁上形成表面张力差而导致表层流动,使点上壁变得更薄而破裂。

用于水性涂料的消泡剂有两个主要类型:矿油消泡剂和有机硅消泡剂。

在溶剂型涂料中,矿油消泡剂是不适用的,因为其展布能力不足,需要用更低表面张力的,所以大多使用聚硅氧烷基的消泡剂。

消泡剂的效果与涂料的配方有关。因为涂料中的表面活性剂物质、颜料等都会影响消泡的效果,所以消泡剂商品各有偏重,有的偏重展布(低表面张力),有的偏重于贮存稳定性,更由于消泡剂组成复杂,所以没有一个的消泡剂。

消除泡沫除使用消泡剂外,还应从配方中选用的表面活性剂上考虑,以减弱泡沫的稳定。

(九)针孔

针孔是漆膜表面上如毛孔状的缺陷。它是陷入湿膜中空气逸出时造成的,原因可能是湿膜表层粘度和气泡壁的界面张力过大,一般可用释气剂使空气及时释放出湿膜。

(十)幕式淋涂中的“破幕”

在幕式淋涂中,如果涂料内含有表面张力比涂料低的杂物,那么落下的“幕”上应付 产生较剧烈的表层流动,使杂物四周的“幕”变薄而导致破裂。这破“幕”落在底材上就形成未涂上涂料的空白点。要避免“破幕”,必须使“幕“的表面张力低于车间内一般的杂物,这就是选用动态表面张力较低的表面活性剂(“幕”是处于表面积变动的状态下的)。

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