涂膜之缺陷及其對策
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- 來源:
- 發(fā)布時間:2021-12-20 14:42
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【概要描述】涂料系由樹脂固形分(Vehicle)顏料(Pigment)及溶劑(Solvent)、乾燥劑、界面活性劑等多成分所組成。因此性能則由各成分組合之不同相補長短,通常所配成之涂料為準安定狀態(tài)(Metastablel)所以有種種缺陷發(fā)生。例如涂料存放日久后將發(fā)生粘度上昇或固化現(xiàn)象。涂模形成后又受日光、雨水等影響被破壞分解,依時間之長短大致將傾向不安定狀態(tài)進行。
涂膜之缺陷及其對策
【概要描述】涂料系由樹脂固形分(Vehicle)顏料(Pigment)及溶劑(Solvent)、乾燥劑、界面活性劑等多成分所組成。因此性能則由各成分組合之不同相補長短,通常所配成之涂料為準安定狀態(tài)(Metastablel)所以有種種缺陷發(fā)生。例如涂料存放日久后將發(fā)生粘度上昇或固化現(xiàn)象。涂模形成后又受日光、雨水等影響被破壞分解,依時間之長短大致將傾向不安定狀態(tài)進行。
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涂料系由樹脂固形分(Vehicle)顏料(Pigment)及溶劑(Solvent)、乾燥劑、界面活性劑等多成分所組成。因此性能則由各成分組合之不同相補長短,通常所配成之涂料為準安定狀態(tài)(Metastablel)所以有種種缺陷發(fā)生。例如涂料存放日久后將發(fā)生粘度上昇或固化現(xiàn)象。涂模形成后又受日光、雨水等影響被破壞分解,依時間之長短大致將傾向不安定狀態(tài)進行。
一般常見的缺陷可分為以下三種:
涂料之缺陷─結皮,粘度上昇、膠化、沉降、褪色、熟成等現(xiàn)象。
涂裝之缺陷─浮色、垂流、刷痕、皺紋、針孔橘皮等現(xiàn)象。
涂膜之缺陷─浮腫、絲裂、龜裂、變黃、粘化、失光、變色等現(xiàn)象。
一、垂 流(Running or Sagging)
現(xiàn)象:在垂直面涂裝時涂膜向下流呈凸部的現(xiàn)象,可分為長柱狀與簾狀兩種。
發(fā)生機構:垂流現(xiàn)象系由于涂料之流動性所引起,涂膜形成要素之種類及混合量,溶劑之組成添加劑的影響,涂裝之條件均為主要影響之因素。涂料粘度低涂厚時也易引起。一般油性涂料由于流動性良好,溶劑之揮發(fā)速度與硬化速度遲慢,所以易發(fā)生垂流現(xiàn)象,但是乾燥遲慢的油性涂料類較長,中油性合成樹脂涂料不易發(fā)生,系因為油性涂料粘度高,同時含有多量的體質顏料呈粘稠狀的關系。
對策:施涂時的粘度提高,溶劑之揮發(fā)速度之調節(jié),加入適宜的垂流防止劑,但是實際上垂流現(xiàn)象的防止對策,以涂裝管理問題比涂料組成更重要。噴髹涂裝時的涂料之稀釋量,噴槍與被涂物的距離,及噴槍的運行速度均有關系。
二、橘皮現(xiàn)象(Orange peel)
涂裝后的涂膜由于溶劑揮發(fā)時表面層的溫度下降,或者表面濃縮密度增大而引起溶液內之對流,產(chǎn)生渦流現(xiàn)象,于是溶劑揮發(fā)時由液面之渦流中心向四周流展,在渦流的境界附近溫度最低,濃度也最高,因此粘稠度增大,流動抵抗也增大,乾燥速度遲慢,在一個渦流細胞中與其他六個接觸,因此作成了六個最密的境界點,使內外層的乾燥相差懸殊,局部產(chǎn)生收縮作用于是引起橘皮之現(xiàn)象。
三、乾噴現(xiàn)象(Dry Spray)
當涂料噴涂時經(jīng)霧化之涂料,未附著于被涂面以前即乾燥一部分,當再附著時形成粗糙之涂面,此種現(xiàn)象稱為乾噴Dry Spray。
噴涂時之噴槍口與被涂物之距離過遠,噴髹壓力過高時容易引起,并且稀薄劑之揮發(fā)速度過快時也會發(fā)生。
其對策將被涂物語噴槍調整適當之距離(約15-20cm),壓力調整為3.5-4.5kg/cm2稀釋劑中加入高沸點溶劑調節(jié)揮發(fā)速度。
四、超噴現(xiàn)象(Over Spray)
涂料噴涂時霧化之涂料附著于被涂面以外之物面,主要為涂裝方法欠適當,噴槍與被涂面之距離不當。
注意被涂物間之距離,加強水牆Water Booth之抽氣設備。
五、針孔(Pinhole)現(xiàn)象
涂膜乾燥后涂面呈現(xiàn)小孔,該小孔系由基材至表面,此種現(xiàn)象稱謂針孔,以三聚氰胺樹脂烤漆(Baking Enamel)及聚胺基甲酸乙酯涂料(Polyurethane Coatings)較易發(fā)生。一般乾燥遲慢的油性涂料不會有這種現(xiàn)象。
針孔現(xiàn)象的發(fā)生條件以涂料種類的不同而異。一般在下列條件下較易發(fā)生。
高溫、高濕(夏季)時。
雜污多時。
噴髹(Spraying)與侵漬(Dipping)涂裝時。
噴髹涂膜厚,置放時間過短,(烘烤涂料)。
三聚氰胺樹脂烤漆在施噴作業(yè)時,涂膜施噴太厚,且放置時間過短,由于涂膜中仍有多量之溶劑,因此進爐時瞬間即受高溫溶劑急激揮發(fā)表面先硬化,內部的溶劑繼續(xù)逸出時即將表皮膜衝破產(chǎn)生針孔現(xiàn)象。又Polyurethane涂料(二液型)涂刷厚時表皮先行硬化,至內部作用產(chǎn)生氣體衝破表皮引起小孔的產(chǎn)生。
對針孔現(xiàn)象防止的有效對策,主要為加入高沸點溶劑調節(jié)表面的揮發(fā)速度,烘烤的初溫不得太高,其他則注意涂裝機保持清潔,注意溼氣,污塵等,即涂裝管理與涂裝技術上之注意改善則可減少針孔現(xiàn)象的發(fā)生。
六、皺紋(Wrinkles)
一般乾燥后的涂膜呈現(xiàn)細小皺紋現(xiàn)象之謂。有Wrinkling, Shriveling, Lifting, Picking up, Crimping及Frosting等稱呼。此種涂膜硬化時呈現(xiàn)的皺紋大致可分為兩種類:
重涂時引起。
烘烤爐內的酸性氣體影響。
(1)如苯乙烯樹脂涂料重涂時最易發(fā)生,稱為lifting或者picking up一般以下涂涂料未十分乾燥即再重涂時最易引起。
(2)烘烤涂料時由于爐內的酸性氣體所引起的小皺紋稱為Gas Checking。
發(fā)生機構:G.C之發(fā)生機構系由于烤爐內之酸性氣體,如二氧化氮;亞硝酸、二氧化碳、亞硫酸氣體等與涂面接觸成為觸媒,促進涂膜表面先行硬化,于是引起涂膜內外硬化的不均而收縮形成縐紋現(xiàn)象,Vehicle對酸之銳敏性稱為”酸感度”,而酸感度高者G.C易發(fā)生。
G.C之防止對策除對爐內之酸性氣體消除外(燃料的改善、設備的改善)加入酸液促進硬化速度,添加高沸點溶劑遲緩涂膜表面的硬化,加入胺類(Amine)中和酸性氣體遲緩涂膜之硬化速度或者使用界面活性劑等,宜視涂料之種類而實作試驗。
七、浮色(Bleeding)及(Blooming)
涂料用顏料中一般有機顏料有一部分能溶解于有機溶劑中,因此在此涂膜上再以含有能夠溶解此顏料之溶劑所稀釋之涂料噴髹時則底層之顏色則被溶解而浮于表層,此種現(xiàn)象稱為浮色Bleeding涂膜經(jīng)乾燥后貯放期間在涂膜之表層浮起如金黃色之粉狀物質,此種現(xiàn)象稱為Bleeding。
八、小凹口(Crater)
(一)小凹口(Crater)之現(xiàn)象
平滑的涂膜表面呈現(xiàn)小豆粒大的圓形小凹口,而發(fā)生的數(shù)量不等,有一平方公尺2~3個至全面發(fā)生,一般將該小豆粒大的圓形小凹口稱為Crater或De-press ion現(xiàn)象。
三聚氰胺樹脂烤漆Melamine Alkyd Baking Enamel及丙烯酸酯樹脂涂料(Acrylic Resin Baking Enamel )兩種涂料在涂裝后于放置時間中(Setting time)有時可以發(fā)現(xiàn)涂膜表面發(fā)生小豆粒大的圓形小凹口,此等現(xiàn)象影響涂膜之外觀至甚。
涂料中在同一條件下經(jīng)施涂結果,以三聚氰胺樹脂涂料(Melamine Alkyd Baking Enamel) 丙烯酸酯樹脂涂料(Acrylic Resin Baking Enamel),二液型環(huán)氧樹脂涂料(Epoxy Resin Enamel Two Components),聚胺基甲酸乙酯樹脂涂料(Polyurethane Enamel)等數(shù)種涂料比較容易發(fā)生。油性調合漆,油性磁漆及纖維素噴漆等極端慢乾與快乾的涂料不易發(fā)生Crater之現(xiàn)象。
(二)涂膜小凹口(Crater)之發(fā)生因素
涂膜發(fā)生Crater可能引起之因素殊多繁雜,并非特定某一因素所致,固有各種不同的說法。
1.空氣中之水分或者壓縮機之水分影響
空氣中之溼度在50%以上呈高濕度狀態(tài)時,壓縮機不斷的使用,于是被吸入受冷卻的水份與空氣一起分散于涂膜中,這些水份由于分散壓力之大小,所形成的水份粒子各異,于是涂料在烘烤過程中水滴揮發(fā),于是發(fā)生了小凹口現(xiàn)象(Cratering),不過此為比較單純的想法。
2.合成樹脂之影響
低溫烘烤涂料用樹脂中有醇酸樹脂(Alkyd Resin)及胺基樹脂(Amino Resin)兩種,而醇酸樹脂中又有短油性、中油性及長油性樹脂三種,筆者曾實驗系以短油性樹脂及中油性樹脂7/3與三聚氰胺樹脂配成烤漆,作為試料,噴髹時均以二甲苯為稀釋劑,壓縮空氣經(jīng)水份過濾器過濾,并經(jīng)完全放水后噴髹,然后放置15分再以120℃烘烤30分,取出冷卻后檢查涂膜表面,發(fā)現(xiàn)短油性樹脂中比中油性樹脂對Crater之現(xiàn)象比較敏感。
3.涂料表面張力的影響
涂料涂佈后涂料中之不揮發(fā)分增高,表面張力也增大,因此涂料中含有異物存在時很容易發(fā)生Crater現(xiàn)象。
(三)小凹口Crater之發(fā)生條件
涂膜發(fā)生小凹口Crater之條件殊多,一般影響較大的條件簡列如下:
空氣中濕度高時容易發(fā)生。
溫度高時容易發(fā)生。
塵埃多時容易發(fā)生。
涂裝方法中以噴髹法最易發(fā)生。
涂膜厚時容易發(fā)生。
涂膜形成階段中以放置時間(Setting time)最易發(fā)生。
壓縮機中之油分、水分含量多時容易發(fā)生。
(四)涂膜發(fā)生小凹口(Crater)之防止對策
小凹口(Crater)發(fā)生的因素及條件固然有種種說法,涂膜之Crater現(xiàn)象外觀皆類似,為防止這種不良現(xiàn)象曾做了數(shù)種對策實驗,此將經(jīng)過報告如下:惟本試驗系以三聚氰胺樹脂烤漆為主。
添加纖維素:
涂料中加入PVB(Polyvinyl butyral resin)以減少涂料在烘烤時之流動性,以防止Crater現(xiàn)象之發(fā)生,筆者曾試驗系以PVB先配成20%乙醇溶液,然后加入Vehicle Solids之10%、20%,攪拌均勻后經(jīng)施噴結果,效果不大,而且P. V. B與烤漆之相容性不良影響光澤及分離現(xiàn)象,因此并非理想的方法。
添加溶劑抑制法
同一種烤漆中加入各種不同之溶劑增加溶解力,或緩慢溶劑之揮發(fā),如高沸點溶劑、酮類、醇類及酯類等之Crater現(xiàn)象之防止。噴髹時稀釋劑均以二甲苯單獨使用,噴髹條件同,結果效果微小并非良策。
加入界面活性劑
涂料之流動性與表面張力影響可以使涂膜產(chǎn)生小凹口Crater之現(xiàn)象,所以添加界面活性劑以減少涂料表面張力增大內聚力使產(chǎn)生的小凹口平滑,此乃一種構想,經(jīng)實際取用Silicon oil及界面活性劑試驗結果Silicon oil效果不但可防止Crater之發(fā)生,且可增加涂膜之光澤、耐磨性、光滑性等實為理想的添加劑,惟加入量必須作實際試驗,另外漆膜烤乾后再涂性也要考量,然而界面活性劑則無效果。
涂膜之小凹口(Crater)之發(fā)生機構,在上列因素中有油分、水分、雜物、樹脂與涂料之流動性,表面張力有關,不過無論由任何一種因素所引起,其現(xiàn)象都是在涂面產(chǎn)生小圓形之凹口,其防止法曾做一些試驗,其中加入Silicon oil以減少表面張力效果較大,不過有效之添加劑之選擇及適當?shù)奶砑恿?,必須以涂料之Vehicle及組成作實際試驗后決定之。纖維素之添加雖對某種涂料有效,但是對三聚氰胺樹脂烤漆限于相溶性不良的關系,在能相溶的范圍內,添加試驗的結果并無顯著的效果。不過兩液型之聚胺基甲酸乙酯涂料(Polyurethane coatings)加入硝化纖維(Nitro cellulose)時可防止Crater之現(xiàn)象外,并且還可以防止涂膜之垂流。
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