粉末静电喷涂中缩孔、针孔弊病的探讨
经验交流
口刘宏(湖南化工职业技术学院,冷水江417506) 刘长德(北京佳荣邦德化工新材料有限公司,100085)
摘要:阐述静电粉末涂料成膜机理,分析了影响粉末涂料缩孔,针孔的因素,并提出
控制其
产生弊病的工艺措施.
关键词:粉末涂料;缩孔;针孔
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
从而失去粉末涂料的 腐蚀大多就从此开始而延伸,
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_lJ:
(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
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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 .
中国涂料.40.2004年第9期.
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(T),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
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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,因而常常加人消泡剂(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 消泡剂进人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L1J等等,需要我们在生产 中不断地研究,探索和
总结
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,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. 参考文献
等.粉末涂料与粉装技术[M].安徽科学技术出 [1]陈安迪,
版社,1986
[2]潘祖仁.高分子化学[M].化学工业出版社,1986 [3]刘宏,刘正尧.影响粉末涂料上粉率因素的探讨[J].涂料 工业,2004,(6):34
作者简历刘宏,男,38岁,高级讲师,高分子涂料专 业.主要从事有关精细化工方面的科研与教学工作. 联系电话0738—5660939
收稿日期2004—06—28
.中国涂料.41.2004年第9期.
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