縮孔作為(wei) 常見的塗層缺陷被塗料與(yu) 塗裝行業(ye) 廣泛關(guan) 注，主要源於(yu) 塗層固化過程表麵張力的變化。由於(yu) 塗層中存在大量界麵，討論塗層界麵性能對理解體(ti) 係狀態與(yu) 特性具有更大幫助。本文主要從(cong) 塗層內(nei) 部界麵性能變化與(yu) 外部汙染兩(liang) 個(ge) 方麵對縮孔的產(chan) 生與(yu) 預防進行分析與(yu) 闡述。
縮孔的產(chan) 生
塗層表麵出現縮孔一般有兩(liang) 種情況，一種是圓形縮孔，一種是六角多邊形縮孔。當塗層表麵張力出現梯度，固化過程中黏度、溫度等變化導致表麵張力不均勻，最終流體(ti) 由低張力處流向高張力處形成凹陷，被稱為(wei) Maragoni效應。邊緣隆起、中心下陷形成圓形縮孔或六角多邊形縮孔。
圖1 貝納德旋渦的形成
同時，一些海外專(zhuan) 家認為(wei) 粉末塗層的縮孔來源於(yu) 熔融後塗層對基材的潤濕不足。而粉末塗料塗層表麵張力與(yu) 基材表麵張力對應溫度的變化曲線基本為(wei) 直線，且斜率幾乎相同。這意味溫度對降低接觸角貢獻來自粉末塗料表麵整理的變化，幾乎可以不考慮底材溫變對張力的影響。Lange通過實驗對比了使用丙烯酸助劑降低塗層接觸角，並繪製了丙烯酸助劑加量與(yu) 接觸角的變化曲線。顯然，提升塗層對底材的潤濕與(yu) 接觸角並非定向關(guan) 係。造成縮孔的原因依舊是多元的，提升塗層對底材的潤濕隻能部分上減少縮孔產(chan) 生的概率。
圖2 丙烯酸助劑%對不含顏料的環氧和聚酯粉末塗料接觸角的影響
當塗層表麵存在低表麵張力物質時，其與(yu) 周圍塗層存在表麵張力差，這個(ge) 差值是形成縮孔的推動力，促使周圍塗料背向遠離並形成凹陷。一般異物導致縮孔多為(wei) 此類情況。而異物所引起縮孔是實際塗裝過程中縮孔產(chan) 生的主要原因。常見有麻點、麻坑、魚眼形狀，分布也分有規律和無規律兩(liang) 種。
縮孔產(chan) 生異物分析
對於(yu) 塗層表麵張力梯度所導致縮孔，如前文所述，可通過提升體(ti) 係潤濕度來減少縮孔的產(chan) 生。但對於(yu) 異物所產(chan) 生縮孔中，異物來源一般分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 方向：1.塗層固化過程釋放小分子物料，在塗層表麵形成貝納德旋渦，導致分散均勻的縮孔與(yu) 針孔產(chan) 生。2. 固化過程中外界環境引入異物導致塗層發生縮孔缺陷。
塗料內(nei) 部小分子多為(wei) 配方分散不充分，或體(ti) 係中有機成分不能充分潤濕無機成分導致。粉末塗料的生產(chan) 相對液體(ti) 塗料缺少精細研磨流程，體(ti) 係分散偏差，屬於(yu) 行業(ye) 弊端。提升擠出過程設備混煉強度可部分提升粉末塗料體(ti) 係分散性，減少因分散不均勻在固化工程中產(chan) 生的潤濕與(yu) 反應不均衡性。使用不同體(ti) 係潤濕助劑和消泡助劑也會(hui) 提升塗層在升溫過程熔融效率，促使塗料中空氣、小分子可揮發物及反應產(chan) 生小分子物質的排出，並留有充分時間在小分子可揮發物放出後回填所產(chan) 生凹陷並流平。
外界引入異物多數會(hui) 引起透底及有核心式縮孔。透底魚眼多為(wei) 油水孔，是表麵張力較低，可揮發性物料進入塗層表麵，表麵張力差很大導致凹陷麵積更大。隨著固化進程，可揮發物最終完成揮發，魚眼底部基材裸露，而固化後塗層表麵無法觀測到雜質核心。可觀測到有核火山口狀凹陷，一般為(wei) 外來不可溶顆粒、纖維等雜質飄落至塗層表麵。雜質周圍形成的表麵張力差將塗層推至四周，形成火山口，而雜質最終留在凹陷底部。
如何預防縮孔
首先，對於(yu) 體(ti) 係內(nei) 部產(chan) 生縮孔，應通過一些表麵張力更低助劑的添加提升塗料體(ti) 係內(nei) 部潤濕和塗層對基材潤濕，減少塗層表麵張力不均勻的發生。在塗料生產(chan) 工藝方麵需提升設備混煉強度，盡量做到配方中各物料的充分混合。另外，通過添加幹燥劑，減少粉體(ti) 吸潮的發生，從(cong) 而減少水蒸氣等小分子的放出。
其次，塗料存儲(chu) 、運輸、塗裝過程避免受熱、受潮與(yu) 雜質引入。塗裝工藝中需確保壓縮空氣，控製水與(yu) 油的引入。塗裝線體(ti) 、固化爐及煙道定期清理，較少焦化顆粒、固化爐內(nei) 高溫所產(chan) 生殘渣等雜質在塗裝線體(ti) 上的殘留。注意塗裝環境濕度的控製，減少煙塵、纖維等雜質在現場飛揚，並通過靜電吸附汙染未固化塗層。
總之，塗層固化過程局部表麵張力差異是造成縮孔的主要原因。無論從(cong) 塗料自身還是塗裝過程的影響，如何減少不均勻物質的引入是避免縮孔產(chan) 生的關(guan) 鍵。
文章來源：立邦粉末塗料
責任編輯：李德勝
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