粉末與輪轂表面張力的關(guān)系研究

吳同寶

【摘要】本文主要介紹了粉末涂料的制造及成膜過(guò)程，系統(tǒng)地運(yùn)用表面張力理論對(duì)輪轂在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象作出科學(xué)解釋，并且提出了一些改進(jìn)的建議。

【關(guān)鍵詞】粉末涂料；表面活性劑；桔皮；針孔

0.引言

粉末涂料是一種粉末狀的固態(tài)涂料，通常以空氣為載體進(jìn)行分散并涂裝到輪轂表面的涂料品種，通常采用靜電噴涂方式，以其較高的生產(chǎn)效率、優(yōu)異的涂膜性能及外觀效果、良好的生態(tài)環(huán)保性和突出的經(jīng)濟(jì)性引起了整個(gè)涂料界的高度重視。在世界范圍內(nèi)，每年大約以12%以上的速度增長(zhǎng)，是最具發(fā)展前景的涂料品種之一。 粉末涂料在成膜過(guò)程中，許多現(xiàn)象的產(chǎn)生都是和表面張力相關(guān)的，比如：表面針孔、桔皮、涂層脫落、涂料與涂料之間的不匹配等。為此，以下重點(diǎn)從粉末的表面張力來(lái)分析和解決問(wèn)題。

1.粉末涂料的制造過(guò)程

粉末涂料配方的確定一般是根據(jù)客戶產(chǎn)品的技術(shù)要求和自身生產(chǎn)環(huán)境來(lái)決定的。配方設(shè)計(jì)要充分考慮客戶的要求和自身生產(chǎn)的合理性。

一般粉末涂料生產(chǎn)過(guò)程如下:

一般粉末涂料生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)易過(guò)程

2.粉末涂料的涂裝

涂裝生產(chǎn)線是根據(jù)涂裝工件的技術(shù)要求和生成批量來(lái)完成的。一般粉末涂料的涂裝過(guò)程如下：

一般粉末涂料的涂裝過(guò)程

3.粉末涂料成膜過(guò)程

粉末涂料被涂裝到輪轂表面后，在成膜過(guò)程中一般需要經(jīng)過(guò)四個(gè)過(guò)程：

3.1軟化過(guò)程

粉末在吸收一定熱量后，粉末中的樹(shù)脂會(huì)因吸熱而產(chǎn)生發(fā)粘、軟化的過(guò)程。

3.2熔融過(guò)程

當(dāng)粉末中的樹(shù)脂吸收的熱量達(dá)到一定程度后，樹(shù)脂中的活潑的化學(xué)鍵隨即打開(kāi)，粉末就會(huì)以熔融的狀態(tài)存在于產(chǎn)品表面，這一階段時(shí)間極短。

3.3流平過(guò)程

當(dāng)粉末以熔融的狀態(tài)存在于產(chǎn)品表面時(shí)，從連續(xù)不平整的表面流淌成較為光滑與平整的表面，即為流平過(guò)程。

3.4固化過(guò)程

熔融后粉末涂料的活潑化學(xué)鍵通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)，分子量急劇增長(zhǎng)，粘度不斷增高，最后固化為堅(jiān)硬的涂膜，此過(guò)程為固化過(guò)程。

4.表面張力簡(jiǎn)述

凡作用于液體表面,使液體表面積縮小的力,稱為液體表面張力。它產(chǎn)生的原因是 液體跟氣體接觸的表面存在一個(gè)薄層,叫做表面層,表面層里的分子比液體內(nèi)部稀疏,分子間的距離比液體內(nèi)部大,分子間的相互作用表現(xiàn)為引力。

通常粉末涂料顆粒熔融時(shí)的表面能與一般液體相近，所以可以分析粉末涂料成膜過(guò)程。

5.粉末涂料幾個(gè)有關(guān)表面張力問(wèn)題

5.1桔皮

桔皮是粉末涂料的成膜過(guò)程液體流動(dòng)的一種局部渦流效應(yīng)，這是由于粉末涂料的熔融時(shí)粘度變化導(dǎo)致了表面張力的變化，這樣便形成：高粘度低表面張力的涂液下沉至渦流的中間（即后來(lái)的凹陷部位）；低粘度高表面張力的涂液上升至渦流的周邊（即后來(lái)的凸處部位）。

為了減少桔皮的影響可采取如下措施：

5.1.1正規(guī)的噴涂和烘烤

一次涂層太厚或烘烤升溫過(guò)快都會(huì)導(dǎo)致桔皮明顯，一次涂層應(yīng)在60-80um為宜，另外適當(dāng)延長(zhǎng)熔融流平的時(shí)間，有利于粉末涂層的流平。

5.1.2增加粉末涂料的粘度

由上述對(duì)桔皮的形成原因可知，增加粉末涂料熔融時(shí)的粘度，可以增大熔融時(shí)的流動(dòng)阻力，減少桔皮。

5.1.3恰當(dāng)?shù)倪x用流平劑

一般粉末涂料選用的流平劑應(yīng)具備兩種效應(yīng)，即潤(rùn)濕效應(yīng)和流平效應(yīng)，潤(rùn)濕效應(yīng)是在粉末處于100℃左右時(shí)增加對(duì)體系的，流平結(jié)合，此時(shí)表面張力盡量小一點(diǎn)，即大于150℃時(shí)流平效應(yīng)是主要的，粉末的表面張力應(yīng)該大一點(diǎn)，以增加流平性，所以通常流平劑一般含兩種以上的材料。

5.2縮孔

縮孔是指在粉末涂料成膜時(shí)表面上由于低表面張力的點(diǎn)引起的特殊缺陷。若用電子顯微鏡觀察，縮孔大多數(shù)是由一小部分未被充分潤(rùn)濕的顆粒與周圍不相容的樹(shù)脂所形成的圓渦，即在一個(gè)較大的下陷圓渦中有一個(gè)突出的小點(diǎn)。

涂膜從低表面張力點(diǎn)流到高表面張力點(diǎn)形成縮孔，一般低表面張力點(diǎn)可以是加工過(guò)程中的灰塵、油滴等，也可能是未被充分潤(rùn)濕的粉料。

為了減少縮孔的影響，可以采取如下的措施：

5.2.1對(duì)整個(gè)加工環(huán)境的清潔

為避免由于外部環(huán)境原因而影響縮孔的產(chǎn)生，要特別注意整個(gè)工作環(huán)境清潔。

5.2.2恰當(dāng)選取一些潤(rùn)濕劑

一些潤(rùn)濕劑可以有效潤(rùn)濕并且很好的分散引起縮孔的顆粒。

5.2.3增加粉末涂料的粘度

5.3針孔

針孔是指粉末涂料從熔融到固化的過(guò)程中，粉末涂料中的氣體從底層穿過(guò)高粘度的、已接近封閉的彈性樹(shù)脂層到達(dá)涂層表面，而未逸出所形成的缺陷。

一般粉末涂料中的氣體是由原料中帶來(lái)的低分子物質(zhì)、被涂工件表面吸附的揮發(fā)物、粉末噴涂過(guò)程中所引起的、或者是某些類型的粉末涂料固化過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷等。這些氣泡在熔融狀態(tài)的涂膜中，形成一定數(shù)量的氣泡群。

為了減少針孔的影響，可采取如下措施：

嚴(yán)格控制輪轂表面處理質(zhì)量和噴涂工藝。

表面處理好的輪轂，要求不得含有污點(diǎn)、斑點(diǎn)等小分子物質(zhì)依附在輪轂表面上。如果是像鑄鐵等大工件，建議先預(yù)熱一下。另外空壓機(jī)要經(jīng)常放水，靜電噴涂時(shí)要控制一定的涂膜厚度，建議不要超過(guò)100um。

6.結(jié)論

我們深信，熱固性粉末涂料的發(fā)展必然是大勢(shì)所趨。隨著產(chǎn)品不斷的推陳出新（如低溫固化、超耐候性等），為粉末涂料的應(yīng)用拓展了更廣闊的領(lǐng)域，不斷的推動(dòng)整個(gè)粉末涂料業(yè)的向前發(fā)展。

表面張力作為粉末涂料成膜的關(guān)鍵因素，如何認(rèn)識(shí)表面張力，并且在此基礎(chǔ)上更好的結(jié)合粉末涂料的自身特點(diǎn)，創(chuàng)出更加完美的粉末涂料涂膜性能，有非常重要的意義。[科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］陳良國(guó)，王家亮．大中型客車涂層氣泡分析[J].涂料工業(yè)，2003（10）：32~34.

［２］程鳳宏．面漆起泡事例分析[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2005（06）：62~63.

［３］王位元，蘇玉霞．漆面夏季起泡解析[J].汽車維護(hù)與修理，2003（09）：15.