影响涂料固化和光泽度的主要因素

涂料固化,是指涂料被涂在被涂物上,通过各种方式形成干燥的涂膜(包括硬膜和软膜)的过程。

一:涂料按其固化机理的分类

1、非转化型(依靠物理作用成膜的)

1.挥发性涂料:常温下表干很快,多采取自然干燥或低温强制干燥。

2.乳胶涂料:一般表干在2小时以内,实干约24小时,干透需2周。

3.热熔融涂料:需加热到熔融温度以上。

2、转化型(靠化学反应由小分子交联成高分子而成膜的)

一般需要加热烘干。

二:涂料的常用固化方法

1:自然干燥自然条件下,利用空气对流使溶剂蒸发,氧化聚合或与固化剂反应成膜,适用于挥发性涂料,气干性涂料和固化剂固化型涂料等自干性涂料,干燥质量受环境条件影响很大。

2:烘干根据烘干温度可分为低温烘干(低于100℃,主要是对自干性涂料或耐热性差的材质的表面涂层进行干燥)。中温烘干( 100-150℃,主要用于缩合聚合反应固化成膜的涂料)。

根据加热固化方式,可分为

1.热风对流方式:及热风对流加辐射等几种方式。热风对流加热均匀,温度控制高,适用于高质量涂层,不受工件形状和结构复杂程度影响,但升温速度较慢,热效率较低,设备庞大,涂层易起泡,起皱。所用热源有蒸汽,电,柴油,煤气,液化气和天然气等。2.热远红外线辐射方式:热辐射加热通常使用红外线,使底材和涂料同时加热,升温速度快,热效率高,占地面积小,但温度不易均匀。3.热风对流加辐射组合方式:一般先辐射后对流利用辐射加热快的优点,使工件加热,再利用热风对流保温,保证烘干质量。

3.辐射固化:利用电子束,紫外线照射电子束固化涂料和UV涂料,具有时间短,常温固化,装置价格相对较低等优点。但照射有盲点,只适用形状简单的工件,照射距离控制严格。

影响涂料固化的主要因素

影响固化速度的因素主要有涂料类型、涂层厚度、固化方法、固化条件、固化设备及具体固化规程等。

1、涂料类型

在相同的固化条件下,涂料的类型不同,固化速度有很大的差别。

一般地讲,挥发性油漆固化快,油性漆固化慢。

聚合型漆的情况很不相同。聚合型漆中光敏漆固化最快,而其他聚合型漆则多介于挥发性漆与油性漆之间。当采用机械化流水线进行涂饰时,挥发性漆、酸固化氨基醇酸漆比较常用。

2.涂层厚度

在涂饰过程中,涂层基本上都不是一次形成的,通常采用多遍薄涂的方法(如油性漆一般一次涂35μm左右,硝基漆15μm左右等)。

在相同的固化条件下,薄涂层在固化时,内应力小,形成的涂层缺陷少;而涂层太厚时,内部应力较大,易于产生起皱和其他缺陷,同时由于溶剂的挥发,涂层收缩,导致光泽不均匀,内部不固化等。 

实践证明,除聚酯漆外,其他漆类通过多次涂饰形成的漆膜,与一次涂饰所形成的同样厚度的漆膜相比,其物理性质要好。

3、固化条件

1)固化温度固化温度对大多数涂料涂层的固化速度起着决定性的影响。

当固化温度过低时,溶剂挥发及化学反应迟缓,涂层难以固化。提高温度,能加速溶剂挥发和水分蒸发,加速涂层氧化反应和热化学反应,涂层固化速度加快。但不能无限度地提高温度,因为温度与固化速度不是成正比的关系。固化温度过高时,固化速度没有明显地提高,反而会使漆膜发黄或色泽变暗。

不仅如此,温度在涂层固化过程中还对基材产生影响。基材受热,引起含水率变化,基材产生收缩变形,甚至翘曲、开裂。挥发性漆涂层,固化温度超过60℃时,溶剂激烈挥发,表层迅速干固,内部溶剂蒸气到达表层时容易产生气泡。所以,采用人工固化方法时,表面温度一般不超过60℃。

   2)空气湿度空气湿度应适当。

温度过大,涂层中的水分蒸发速度降低,溶剂挥发速度变慢,因而会减慢涂层的固化速度。大部分涂料在相对湿度为45%~60%的空气中固化最为适合。如果干燥固化场所空气潮湿,不仅使固化过程很慢,而且所形成的漆膜朦胧不清并出现其他缺陷。 

相对湿度高时,涂层极易产生“发白”的现象。由于油性漆,当相对湿度超过70%时,对涂层固化速度的影响要比温度对其影响显著。涂层在固化过程中,产生的内部应力与其相对湿度有关。

3)通风条件

涂层固化时要有相应的通风措施,使涂层表面有适宜的空气流通,及时排走溶剂蒸气、增加空气流通可以减少固化时间,提高固化效率,保证固化质量。

4)气流速度

空气流通对漆膜自身固化有利。在封闭的、溶剂蒸气浓度较高的环境下,漆膜固化缓慢,甚至不干。通风有利于漆膜溶剂的挥发和溶剂蒸气的排除,并能确保自然固化场所的安全。

强制空气干燥室是靠通风造成循环热空气,其干燥固化效果在很大程度上取决于空气流动速度。空气速度越大,热量传递效果越好。热量传递效果越好,热空气干燥通常采用低气流速度,一般为0.5~5m/s,温度为30~50℃。

b.气流方向。空气流动方向也是非常重要的,气流与涂层的方向有平行和垂直两种形式,根据实验,垂直送风的热空气干燥优于平行送风。

4、外界条件

用于聚合固化成膜的涂料,其涂层固化为复杂的化学反应过程。

固化速度与所含树脂的性质、固化剂和催化剂的加入量有关。而外界条件,如温度、红外线、紫外线、电子射线等,往往能加速这种反应的进行。外界条件作用的大小,又取决于外界条件与涂料性质相适应的程度。如光固化涂料在强紫外线的照射下,只需要几秒就能固化成膜。若采用红外线或其他加热方法,则很难固化,甚至不固化。又如电子射线固化涂料,其涂层在电子加速器所发射的电子射线照射下,比光敏漆固化更快,而其他涂料对电子束的反应就不强。所以,涂料固化方法要根据所用涂料的性质合理选择。

影响涂料光泽度的主要因素

1、油漆中颜料的粒度及在基料中的分散性将影响漆膜光泽。颜料细度越细,在基料中的分散均匀性越好,有助于形成平整光滑的漆膜。

2、油漆中的颜基比对漆膜光泽产生影响。由于漆膜中颜料颗粒弱化了镜面反射致使光泽降低,而且随着颜料体积浓度(P.V.C)的增加光泽逐渐下降。

3、颜基比一定时,颜料的吸油量越大,光泽越低。

4、各色颜料对光的吸收和反射程度不同,由于黑漆对光完全吸收,而白漆对光完全反射,所以黑色漆比白色漆显示高光泽。

5、油漆中选用的溶剂种类直接影响其挥发速度的快慢,而过快或过慢都会影响漆膜的平整程度,降低漆膜光泽。

6、漆膜表面光泽高低,不仅取决于漆膜表面的平整和粗糙程度、光的入射角度也将对光泽产生影响,入射角越大,反射光的强度越高。

7、标准板是测量和计算漆膜光泽的主要基准,将直接影响样品光泽测定的准确性,因此应精心保存,防止表面损伤。

8、在中光泽区域,目测光泽与仪器测定光泽近似直线关系;而在高光泽区域,由于反射象的鲜明度决定了目测光泽往往低于仪器测定光泽;在低光泽区域,由于颜料(消光剂)加入量不同以及漆膜表面的粗糙程度,将会使目测光泽高于仪器实测结果。

其实收缩率和干燥速度不成比例,就像烘干只是促进了它的收缩速度,并不能说明收缩率大,收缩率和载体有直接关系,也决定于载体,所以光泽及丰满度只授权于载体本身,颜填料及溶剂的影响是后天的,就像颜料研磨的越细,表面也就越平整,光泽就会高出,还有在喷涂时,溶剂添加量过高,导致干膜载体过少,影响光泽等。溶剂前期慢干有利于涂料流平,后期释放性好加速实干速度,减少环境的污染,这对光泽也有很大的影响。

就烘干和自干而言,从光学原理分析,首先光泽是由漆膜平整度主要决定。在实干的情况下,烘干有可能比自干漆膜平整,烘干漆膜收缩率的确比自干大,但烘干溶剂挥发快,因此在前期烘烤过程中,当漆膜还未发生交联,此时溶剂挥发越快越多,相当于施工固含增加,而施工固含越高漆膜光泽会越高,溶剂挥发大部分,且漆膜中还有真溶剂时,加热条件下溶剂力会增大产生再次流平,最终的漆膜平整度有可能比自干更好,导致光泽更高。

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