在涂装中,涂层外观变得越来越重要,因此,涂料工业的主要目标之一是根据用户的最终要求使涂料性能达到最佳,这其中也包括表面外观满意,表面状况通过颜色、光泽等因素影响视觉效果,光泽和映像清晰度常用于控制涂层的外观,然而哪怕用对光泽度很高的涂膜其表面的波动度也影响着整个涂膜的外观,同时认为光泽测量也控制不了波动的视觉效果这种效应也被称为桔皮。要指出的是有时为了遮盖底材的表面缺陷或者获得特殊的涂层表面外观,而有目的的设计一定的波动度或波纹结构。因此,桔皮可定义为高光泽表面的波状结构,其使漆层表面产生斑纹、未流平的视觉外观。
粉末涂料涂膜的视觉外观(光泽、雾影度、流平桔皮)的控制非常重要,特别是在不同场合喷涂的部件组装时。在工业涂料中,粉末涂料在制备和成膜过程中的相变化是独特的,由于缺乏溶剂来润湿和提高涂膜流动性,导致粉末涂料比液体涂料更难去除表面缺陷虽然两者的主要组份类似,但相比于液体涂料热固性的粉末涂料立足于十分不同的机理。
粉末涂料是无溶剂的均一体系,在制备过程中,颜料和其它组份通过熔融混合被分散和部分包裹于低分子固体树脂中。粉末涂料使用是通过空气把粉末传送到底材上(粉末悬浮于空气中),再通过电荷使之附着于底材上。在预定的温度下加热,使粉末颗粒熔化,聚集在一起(聚结),流动(成膜),接着流平,(这期间通过一个有粘性的液态阶段润湿表面),最后化学交联形成高分子量的涂膜,这就是粉末涂料的成膜过程。
影响涂膜流动和外观的因素
成膜过程可分为熔融聚结,形成涂膜,流平三个阶段。
在给定温度下,控制熔融聚结速度最重要的因素是树脂的熔点熔融态粉末颗粒的粘度以及粉末颗粒的大小为了使流动效果最佳,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阶段固化剂的使用缩短了可供流动和流平所需的时间,因而那些极为活性的粉末形成的涂膜常呈现桔皮。
影响涂膜流动和流平的关键因素是树脂的熔融粘度体系的表面张力和膜厚转面,熔融粘度尤其取决于固化温度、固化速度和升温速率。
以上提及的种种因素,连同粒径分布和膜厚,通常由所要求的涂膜性能,被涂物件和粉末施工条件等所决定。
粉末喷涂时流动和流平的动力来自体系的表面张力,这一点前面也曾经提到该作用力同施加到涂膜上的分子间引力相反,其结果导致如熔融粘度越高,则对抗流动和流平的阻力越大。因此,表面张力和分子间引力之间的差值大小决定着涂膜流平的程度。对于流动性很好的涂料显然,该体系的表面张力应尽可能高,且熔融粘度尽可能低,这些可通过加入能提高体系表面张力的助剂和使用低分子量低熔点的树脂来实现。
根据以上条件制备的涂料能具有极好的流动性,但是由于其高的表面张力会导致缩孔,同时由于较低的熔融粘度会产生流挂,且边角涂覆性差实际工作中,体系的表面张力和熔融粘度都控制在特定范围内,这样可得到合格的涂膜表面外观。
表面张力和熔融粘度对涂膜流动的影响
太低的表面张力或太高的熔融粘度会阻止涂膜流动,导致涂膜流动性差,而表面张力太高时成膜过程中会出现缩孔,熔融粘度太低会使粉末的物理贮存稳定性变差,施工时边角涂覆性差。
综上所述,很明显,得到的粉末涂料涂膜最后的表面状况,缺陷和不足(如桔皮,流动性差,缩孔,针孔等)是相互密切关联的,同时也被在成膜过程中参与相变的流变力所控制,粉末颗粒大小分布状况也影响着涂膜的表面外观,颗粒越小,由于其热容较大颗粒的低,因此其熔化时间比大颗粒的短,聚结也较快,形成涂膜的表面外观较好而大的粉末颗粒熔化时间比小颗粒的长,形成的涂膜就可能会产生桔皮效应粉末静电施工方法(电晕放电或摩擦放电)也是导致桔皮形成的一个因素。