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涂層橘皮、縮孔與表面張力的關(guān)系

  • 2013/11/15
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  粉末涂料幾個(gè)有關(guān)表面張力問題。

涂層橘皮(orange-peel)

  涂層橘皮是涂料的成膜過程液體流動(dòng)的一種局部渦流效應(yīng),也稱著貝納德的旋渦,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),其力的示意圖如下:

涂層橘皮的形成

  圖1:涂層橘皮的形成

  在粉末涂料的流平劑選擇上,應(yīng)該具備兩種效應(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)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。

  選擇粉末涂料流平劑選擇過程中,可以選用SITA 表面張力儀動(dòng)態(tài)測(cè)量變化的表面張力,防止涂料張力太大或者太低的現(xiàn)象出現(xiàn)。

涂層縮孔(enameleye)

  涂層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,涂層縮孔大多數(shù)是由一小未被充分潤(rùn)濕的顆粒與周圍不相容的樹脂所形成的圓渦,即在一個(gè)較大的下陷圓渦中有一個(gè)突出的小點(diǎn)。

涂層縮孔的形成

  圖2:涂層縮孔的形成

  如圖2所示,涂膜從低表面張力點(diǎn)流到高表面張力點(diǎn)形成涂層縮孔,一般低表面張力點(diǎn)可以是加工過程中的灰塵、油滴等,也可能是未被充分潤(rùn)濕的粉料。

涂層橘皮、縮孔原因微觀分析

  通常情況下,一般要使一個(gè)體系形成新的表面是需要做功的,或者是說(shuō)要給體系一定的能量。如最常見的把肥皂泡吹大,它是需要我們給它一個(gè)能量,這就說(shuō)明表面比本體有更多的能量。表面能是指:在平衡狀態(tài)下,單位表面積能量的增加值。對(duì)于表面張力,是指對(duì)于流動(dòng)性的液體,可以認(rèn)為總是處于平衡狀態(tài),換一種方式表達(dá),也可以用作用在單位長(zhǎng)度上的力來(lái)表示,這個(gè)力我們稱之為表面張力。表面能的SI單位mJ/m2,表面張力的SI單位是mN/m,它們是同量綱、同數(shù)值,常用希臘字母у表示。

  對(duì)于一個(gè)體系,若是組成一定,它的表面張力在一定溫度和壓力下是恒定的,若增加表面積△A,體系能量的增加△G有如下的公式:

  △G=y△A

  如果表面積△A不變,使體系能量降低的方法是使表面張力y降低,這樣,通常一般物體為降低自身體系能量,總會(huì)去吸附一些表面張力比自己低的物質(zhì)。例如:通常一般衣物總是沾上油之類的低表面張力的物質(zhì)。在粉末涂料熔融流平時(shí),多組分共存的情況下,表面張力低的物質(zhì)總是趨向于富集在涂膜表面,以降低整個(gè)體系的表面張力。如有些非化學(xué)消光的蠟粉就是利用此原理來(lái)達(dá)到消光目的的。

涂層橘皮、縮孔原因表面張力解決方案

  當(dāng)粉末涂料和底材表面張力或表面能沒有調(diào)整好時(shí),若底材表面能與涂膜的表面張力不匹配性不太嚴(yán)重,或者涂層很厚時(shí),可能出現(xiàn)附著力差現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí),可能出現(xiàn)脫層。另外我們有時(shí)會(huì)遇到做金屬粉時(shí),總會(huì)出現(xiàn)一些花點(diǎn),這可能是我們?cè)趪娡渴菐肓艘恍┑捅砻鎻埩Φ奈镔|(zhì)。

  表面張力作為涂料成膜的關(guān)鍵因素,合理的使用表面張力儀進(jìn)行原料篩選和配方優(yōu)化, 能夠解決很多涂膜效果的問題,創(chuàng)造出更加完美的涂料涂膜性能。

  為了減少涂層縮孔的影響,使用低表面張力的潤(rùn)濕劑能夠有效的潤(rùn)濕,并且很好的分散引起涂層縮孔的顆粒。

  SITA表面張力儀可用于潤(rùn)濕劑的篩選,繪制不同配方下的張力變化曲線,尋找最優(yōu)化配方。

相關(guān)儀器設(shè)備

表面張力儀

表面張力儀

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