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银粉漆常见的表面病态及其控制方法

时间:2011-05-17 10:50来源:未知 点击:

       银粉漆也称铝粉漆,主要是指由铝粉浆和树脂漆液组成的涂料。铝粉有优良的防锈性能和良好的屏蔽性:细小的铝粉鳞片在色漆中能形成十几层平行排列的结构,对可见光、紫外线、红外线和辐射热具有很强的反射功能,可有效地延缓紫外线等的老化破坏;同时也可阻止水、气体和离子的通过,从而有效的保护漆膜。因此它比一般色漆具有更好的耐候性和防腐性,广泛应用于一般耐候避热和耐温的场所。但是,使用过程中银粉漆的刷痕、发花等常见的表面病态,不仅影响漆的外观装饰效果,而且也会造成涂层防腐质量的下降。控制涂膜表面病态的发生是银粉漆涂装中的一个重要问题,本文就溶剂性铝粉漆的此类问题作一探讨。

  1银粉漆的组成

  1.1.2非浮型铝粉浆

  非浮型铝粉浆也称非浮型银浆,它是铝粉在球磨加工时,采用油酸等不饱和脂肪酸作润滑剂所得到的材料。它不是在涂膜的表面上作定向排列,而是均匀、平行的分布于整个涂膜中。非浮型银浆在混合时,应保持完全的润湿,来保证其完全的光学性能,如着色力、遮盖力、光泽度、亮度等。在涂料中多用于防锈底漆和锤纹漆等有特殊效果的品种。

  1.2树脂漆液

  1.2.1物理成膜型

  银粉浆和很多树脂都具有良好的相容性,物理成膜型的树脂很多,常用的树脂品种有:醇酸树脂、氯化橡胶树脂、氯化聚烯烃、丙烯酸、氟碳等。它们一般靠溶剂的挥发干燥成膜。其中,醇酸银粉漆以其低廉的价格和一般的耐候装饰效果(初期光泽较好),在防腐涂料的低端市场上占有较大的份额。氯化橡胶和氯化聚烯烃类银粉漆因其卓越的防腐效果,广泛应用于工程防腐,但因其环保问题,目前逐步被丙烯酸银粉漆取代。氟碳涂料属于高端产品。

  1.2.2反应固化型

  此类成膜物主要有环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂等,涂料分两

组分或三组分,必须有固化剂参与成膜。环氧银粉漆因其耐候性差多用于室内。有机硅银粉漆多用于耐热、耐温的区域。而聚氨酯则广泛应用于要求耐候性好、高光泽、高装饰性的防腐工程部位。

 

  2银粉漆表面病态及成因

  银粉漆的表面病态很多,其中刷痕、发花是最常见的两种病态。刷痕是指漆膜干燥后,漆膜上留下的一条条脊状条纹现象,是由于漆膜流平不好所造成的。发花是涂料成膜时形成的一种病态,是指颜料在涂膜中不均匀的分布,在涂膜上呈蜂窝状或条形的花斑。

  银粉漆所用的主要颜料是铝粉,一般不与其它颜料混配,因为混配其它着色颜料时,漆膜颜色的明度、饱和度都会有较大幅度的衰减。银粉漆具有较强的遮盖力。

  1.1金属铝粉浆的分类

  金属铝颜料的特征是它的几何形状和颗粒粒径分布,与其它颜料的主要区别是,它既不是晶体,也不是球状或其它形状的颗粒,而是压延体,呈微小鳞片状。厚度为0.1~2μm,直径在10~200μm之间。工业上铝粉是以铝粉浆的形式出售。铝粉浆含65%铝粉和35%溶剂。根据其漂浮性能,可分为漂浮型铝粉浆和非漂浮型铝粉浆。

  1.1.1漂浮型铝粉浆

  漂浮型铝粉浆也称为浮性银浆,它是铝粉在球磨加工时采用硬脂酸一类的饱和脂肪酸作润滑剂,被吸附在铝颜料薄片表面,使铝颜料产生疏水性和亲油性,从而形成铝颜料的漂浮。浮型铝银浆在涂膜中总是漂浮在涂层最外面,形成平行于底材定向排列的多层连续膜层。为保持疏水层完整,浮型铝银浆在混合分散时,不需要足够的润湿,但必须有足够的剪切力以分散鳞片,保证其漂浮性。故分散时应避免研磨。漂浮型铝粉浆多用于防腐面漆,是本文讨论的重点。

  2.1涂料成膜机理

  涂膜的表面病态都是涂料干燥成膜过程中所形成,所以分析涂膜表面病态的成因,必须从分析涂料干燥成膜的过程入手。一般认为涂料干燥成膜分3个阶

段:初期涂膜中溶剂或分散剂含量较多,体系粘度较低,溶剂或介质以恒定的蒸发速度挥发,这时随溶剂分子的移动,颜料粒子可能被溶剂分子夹带着一起向涂层表面移动。中期颜料粒子开始互相接触,不易随溶剂分子移动,使表面层聚合物浓度增加。后期溶剂只能通过扩散移动到涂膜表面,而树脂开始成膜或反应固化成膜。

 

  2.2银粉漆涂膜表面病态的主要原因

  2.2.1银粉漆表面发花的原因

  银粉漆表面发花的主要原因是颜填料粒径和密度差及溶剂与基材的表面张力差。由于溶剂的表面张力一般低于底材,因此随涂层表面溶剂的挥发,表面张力上升,从而造成表面层与内层涂料的表面张力差,表面张力低的下层涂料向表面运动,同时携带颜料一起移动,形成贝纳德涡流。颜填料粒径有一定的分布,而不同种类的颜填料粒子的粒径相差很大,较小的颜填料粒子更易随溶剂流动,如果颜料的粒径差别较大,较小的粒子较易被溶剂输送,在贝纳德涡流中较细的颜填料粒子更多向六边形边缘集中,造成蜂窝状斑纹,即造成发花。对于银粉漆而言,由于没有其它颜填料的影响和本身特有的漂浮性,其发花的主要原因在于溶剂和树脂的表面张力。

  2.2.2漆膜刷痕的成因

  从热力学上,刷痕的流平是自发过程,即表面能减小,流平的驱动力是重力和表面张力,但流平的前提是涂料必须具有流动性。从动力学上看,流平所需的时间比涂层干燥时间即失去流动性的时间短,否则就会留下刷痕。刷痕或其它表面不平形成的因素主要有粘度、表面张力、涂层厚度、刷痕的几何形状等。由此看来,涂料要具有较好的流平性,必须粘度低,干燥时间长,且具有较大的重力或较高的表面张力。一般来说,粘度越高,流平所需的时间越长(塑性结构除外),低粘度有利于流平,且还会延长干燥时间,有较长的流平时间。重力或表面张力越高,刷痕的表面能越高,流平的驱动力就越大。

但表面张力越高,由于溶剂挥发而造成的表面张力差也就越大,这样会造成严重的贝纳德窝。另外,涂层厚度大和刷痕小的波形也都利于涂料流平。对于铝粉漆这类较高遮盖力的涂料来说,涂层厚度很小,要想得到较好的流平效果,只好靠低粘度和较长的流平时间及合适的表面张力解决。

 

  3银粉漆表面病态的解决

  要解决银粉漆的表面病态,必须选择合适的铝粉浆,控制涂料粘度、干燥时间等物理性能指标,添加适当的助剂降低表面张力,改进施工工艺等。

  3.1铝粉浆的选择

  浮型铝银浆在涂膜中总是漂浮在涂层最外面,形成平行于底材定向排列的多层连续膜层。因为它的良好延展性,对涂膜的表面流平和发花都有很大的影响。

  我们选择铝粉时要求片径、薄厚均匀,分散漂浮性好。薄而大的鳞片具有较高的漂浮性,另外其漂浮性还取决于鳞片整体的密度差,也受表面处理剂的影响。一般饱和脂肪酸和非极性溶剂处理较低级不饱和脂肪酸和极性溶剂处理有较好的漂浮力。虽然,漂浮性对于非浮型铝粉浆不是重要指标,但也影响涂膜发花,另外,非漂浮型铝粉浆还要有良好的润湿分散性。

  3.2涂料物理性能的控制

  涂料的粘度、干燥时间等对涂料的施工性能和涂膜的性能有很大影响。粘度低,一般说树脂稀释度大,树脂含量就低,这对遮盖力较强的铝粉漆而言是致命的,其结果导致短时间脱粉、耐腐蚀性下降。干燥时间长利于涂膜流平和铝银浆的漂浮排列及消泡。但低粘度和较长时间的干燥,则是涂膜流挂产生的关键,所以在生产中必须严格控制涂料的粘度和干燥时间等指标。但不同种类的油漆或树脂漆液,其物理性能不同。对于物理干燥成膜树脂而言,表干慢,其表面病态少;表干快则病态多。这时可通过调整溶剂改进表干时间。对于反应固化型树脂,通过控制固化剂的用量适度调节表干时间,而适当加入助剂可起到事半功倍的效果。 

 

        3.3选择合适的助剂

 

  流平剂是一类表面张力很低的表面活性剂,其表面张力低于大多数涂料和溶剂的表面张力。它与体系有限的相溶性使它在涂层表面形成一个单分子层,使涂层表面的表面张力远低于涂料系统的表面张力,降低了涂料与基层的界面张力,大大提高了与基层的润湿性。当涂层中的溶剂挥发,表面张力提高,它也不会在表面上产生表面张力差。即使在涂层内部可能会由于表面张力差而产生涡流,也不会因此造成表面病态。

  要解决低粘度、长干燥时间的施工流挂问题,除生产严格控制,综合平衡外,实践中适当加入流平助剂,能达到很好的效果。涂料有合适的触变性,既防止流挂,又有一定的流平作用,对颜料也有一定的防沉性,利于均匀分散。

  铝粉浆的润湿虽不是问题,但在树脂漆液中的分散则是关键。分散基本上是将颜料附聚体破碎的过程。充分分散的铝粉浆对于铝粉漆的性能有很大影响。通常涂料粘度低时,润湿性好,但剪切力很小时,分散效果就很差。在保持涂料低粘度时,要达到很好的润湿分散效果,需要适当加入分散剂。

  3.4改进施工工艺

  对于由于涂刷工具引起的表面病态,可改进施工工艺。改刷涂为辊涂或喷涂;改进施工环境,有时也易得到平整光滑的高装饰性涂层。

  4结语

  铝粉漆施工成膜后的表面状态是涂料的一个重要性能指标,要想得到一个均匀、平整光滑的高装饰性防腐涂层,首先必须从选材上着手,选择合适的铝粉浆粒度片径大小及能满足要求的树脂漆液;其次,生产中严格控制涂料的粘度、干燥时间、细度等指标。其中,选择合适的助剂,也是控制表面病态的一个要素;再次,改进施工工艺避免人为造成的表面病态。

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