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收藏  |   举报 2013-01-21 15:40   关注:788   回答:1

粉末静电喷涂中缩孔、针孔弊病原因是什么?

已解决 悬赏分:5 - 解决时间 2014-02-10 15:01
  支持(0)  |   反对(0)  |   举报 2014-01-20 16:41
 针孔、缩孔是粉末涂料使用过程中较常见的弊病 , 它们的存在不仅影响产品外观质量 , 而且严重地影响产品的机械性能、保护性能 , 被保护材料的腐蚀大多就从此开始而延伸 , 从而失去粉末涂料的使用价值。因此 , 在粉末涂料使用过程中 , 尽可能减少针孔、缩孔的发生 , 具有实际的重要意义。

1  粉末涂料成膜机理

粉末涂料固化是在一定温度条件下 , 涂料组分之间发生化学反应的交联固化 , 其成膜过程一般认为需要经过三个过程 [ 1 ] :

(1) 单独的粉末颗粒 , 聚集成为一层连续的、不平整的膜 ( 聚集过程 );

(2) 连续不平整的表面流淌形成较为光滑与平整的表面 ( 流平过程 );

(3) 熔融的涂膜通过交联反应 , 粘度不断增加 , 最后固化为坚硬的涂膜 ( 固化过程 ) 。

针孔是指粉末涂料从熔融到固化的时间里 , 粉末涂料中的气体从底层穿过高粘度的、已接近封闭的弹性树脂层到达涂层表面 , 未能逸出而形成的缺陷。缩孔是由未被充分润湿的小颗粒与周围不相容的树脂所形成的圆涡 , 即在一个较大的下陷圆涡中有一个突出的小点。涂膜的光泽、流平、遮盖及针孔、缩孔的产生 , 主要取决于聚集、流平阶段 , 机械性能取决于固化阶段。

2  影响因素

2 . 1  树脂选择

粉末涂料所选择的树脂都是高分子化合物 , 根据高分子理论可知 [ 2 ] 玻璃化温度 ( Tg) , 是无定型聚合物从玻璃态转变为高弹态的转变温度。玻璃化温度大小决定于高聚物的分子量和分子量分布。从涂膜外观来说 , 要求流平性好时应选择熔融粘度较低的树脂 , 一般低分子量的高聚物具有较低的熔融粘度。在烘烤固化温度条件下 , 粉末涂料胶化时间长 , 熔融水平流动性大较好 ; 但分子量过低涂膜物理机械性能差。因此 , 在选择树脂时一般以软化点在 (85 ~ 95) ℃ 为宜 , 这样产生针孔、缩孔可能性降低 , 但低于 60 ℃ 时粉末容易结块。

2 . 2  固化温度

从粉末涂料成膜过程中可以看出 , 为避免产生针孔或气泡 , 在涂膜开始固化前的熔融、流平阶段 , 涂层下面的气体 ( 空气、水蒸气等 ) 需排除到达涂层表面 , 否则在固化时将成为针孔、气泡。也就是说在涂料成膜过程中 , 固化升温需慢些 , 给予足够的排气时间。但为了获得较好流平效果及机械 性能 , 熔融聚结应当尽可能快地完成 , 以便有较长时间来完成流平、固化 ; 同时在确保产品性能的前提下 , 为提高生产效率 , 也不允许一、二阶段时间太长。如安塑材料有限公司 ( 铝型材 ) 的生产炉温控制 ( 采用 Data 炉温检测仪检测 ), 使用纯聚酯 A9016SF75 铝型材专用粉末涂料 , 当固化温度达到 200 ℃ 流平、固化前 , 熔融聚结阶段有 8min 左右时间排除涂层下面气体 , 避免针孔的产生。通过多年实践证明 , 其铝型材产品外观效果、机械性能较好 , 很少发生针孔、缩孔现象。

2 . 3  粉末涂料混合

从缩孔形成的机理可知 : 粉末涂料组成中树脂不相容性是导致孔形成的主要原因。在粉末涂料使用过程中 , 由于各厂家配方体系和树脂的选择不同 , 是不能混合使用的 , 否则将产生缩孔、针孔等现象。即使在原料产地不变、配方未做任何变动的前提下 , 偶尔发现不同批次粉末涂料混合时也能出现缩孔现象 , 其原因可能是由于粉末涂料原材料性质不一致性引起的。因为粉末涂料用的聚酯树脂是以多元酸、多元醇聚合而成的 , 工艺合成过程不可避免存在着操作工艺条件的差异 , 带来批次间的质量不同 , 从而导致批次间的粉末涂料相容性下降、增大缩孔产生的可能性。因此 , 建议使用厂家根据喷涂数量定量订购粉末涂料 , 集中某批次粉末涂料的使用 , 尽可能避免不同批次粉末涂料的混合 , 减少缩孔发生的偶然性。

2 . 4  前处理工艺

工件表面的前处理是粉末静电喷涂不可缺少的工艺过程 , 它关系到喷涂产品的质量。表面处理好的工件 , 要求不能含有油污点、斑点等小分子物质依附其上 , 否则会出现缩孔、针孔现象。目前 , 前处理大多采用脱脂、磷化处理 , 由于前处理液的配方、处理底材的差异 , 表面活性剂脱脂往往在工艺过程中有大量泡沫产生 , 因而常常加入消泡剂 ( 硅油 ) 防止泡沫溢出。过量消泡剂的加入 , 水清洗过程难以彻底清除 , 有些厂家为了节约 , 常将二道水洗过程省略为一道 , 且以江河水代替去离子水 , 这样残留在工件表面的消泡剂 ( 硅油 ) 在粉末涂料固化时 , 工件表面不可避免产生缩孔。因此 , 只有每一工艺过程中间隔长、水洗、无离子水洗和时间以充分保证 , 才能确保表面整洁 , 避免缩孔的发生。

2 . 5  助剂的选用

2 . 5 . 1 消泡剂

粉末涂料使用的消泡剂是苯偶姻 ( 又称安息香 ), 其消泡机理简述如下 : 首先是消泡剂和气泡的接触 , 然后是消泡剂在气泡的界面上展布 , 随后消泡剂进入气泡内或置换气泡膜 , 导致气泡的破灭。安息香在大多数粉末涂料配方中成为必要的组成部分 , 如添加在聚酯环氧和 ( 纯 ) 聚酯粉末涂料中 , 但是安息香用量过大 , 在高温下会变色或分解 , 将影响涂膜颜色 , 使浅色涂膜发黄 , 同时固化时固化炉上方冒白烟。工艺生产中其用量为树脂和固化剂总量的 0 . 3 % ~ 0 . 5 % 较为适宜。

2 . 5 . 2 流平剂

粉末涂料在烘烤固化成膜过程中 , 容易产生缩孔 , 为了克服这种涂膜弊病 , 在粉末涂料配方中添加流平剂。流平剂主要功能是在粉末涂料熔融流平时降低表面张力 , 避免成膜过程中形成缩孔。为了使含量少的流平剂充分发挥作用 , 配方中的流平剂必须充分均匀分散。在较容易产生缩孔的树脂类型中 , 还可以使用混合流平剂。目前国内使用的流平剂主要是丙烯酸树脂类流平剂 , 其用量一般为树脂用量的 0 . 2 % ~ 2 % 较为适宜。

3  结语

缩孔、针孔是粉末涂料使用过程中常出现的弊病 , 突发性较大。除上述工艺生产中较易出现的情况之外 , 还有许多影响因素 , 如涂膜厚度、输送粉末涂料的压缩空气油水分离质量、喷嘴与工件表面的距离太短及粉末粒径 [ 1 ] 等等 , 需要我们在生产中不断地研究、探索和总结 , 改进工艺条件 , 尽可能避免缩孔、针孔的发生 , 提高喷涂产品的质量。

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