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浅祈粉末涂料涂膜的耐刮伤性
时间:2021-08-19 16:33:41 点击次数:517

对于粉末涂料涂装企业及粉末涂料制造商来讲,涂膜的耐刮伤性是经常遇到并需要很好地解决的问题。有些人认为一般硬的物体总比软的物体更不容易磨损,这种观念可能在某些情况下是对的,但有时软的物体可能更耐磨,如橡胶轮胎就比钢轮耐磨得多。耐划伤性与涂膜硬度存在一定的关系,漆膜硬度低耐划伤性差,但漆膜硬度高不一定其耐划伤性就好。涂膜表面的磨损深度约为50 nm至几百纳米,宽度在几百纳米到2mm之间。对于高装饰性的漆膜,即使很轻微的划痕和磨损也易被观察到。本文试图就这些现象,结合一些实践经验进行分析。

与耐划伤相关的几个概念

耐划伤性是衡量涂膜表面抵抗因动态机械力作用而造成的永久变形的尺度或表面被擦伤后恢复成原状的性能。划伤或磨损的成因包括硬物冲击和摩擦等。目前,业界对此的研究有些模糊,没有形成标准化术语。因为此种现象都属于摩擦学,即涉及到的是表面间滑动接触的学科,如划痕、划伤、擦伤、刮伤、磨损、磨亮等等。

粉末涂料的耐刮伤性与耐磨性有关系,而两者主要的差别是:磨损深人膜层,而擦伤仅仅在表面,一般深度小于0.5 u m,但是已影响了被涂装物的外观。在某些涂层中可见的擦伤时而升高光泽或者时而降低光泽,例如一些混合型体系或者丙烯酸体系中会出现如此的现象。

刮伤的物理现象是复杂的,用不同模型可以来描绘硬物划过黏性弹体表面所产生的响应。可将响应分为弹性的、塑性的和断裂的。弹性的响应基本立即复原,只有塑性形变和裂痕才会导致擦伤。

通过以下途径可得到抗刮伤性涂膜:可以做得足够硬,使擦伤物不能穿人表面太深或者做得有足够的弹性,在擦伤应力消除后反弹。

硬度的单位是单位面积上的力(N/m2)。在说明硬度时,要注明力是怎样施加的(伸长、剪切、弯曲或压缩),哪一个面积(形变前、后或者正在改变时),施加应力的速度和温度。用于涂料硬度测试的有三类方法:压痕、划痕和摆杆测试。国内粉末涂料界常用的划痕硬度是铅笔硬度试验,可按国家标准《涂膜硬度铅笔测定法》(GB/T6739-96)中的方法测定。另比较先进的测试方法是采用一种扫描探针显微镜(SPM)方法可有助于定量描述汽车清漆的抗划伤性能。更新问世的纳米力学分析仪(nanomechamicalanalyzer)可以检测近表面的力学性质。

2配方设计中涂膜耐刮伤性的影响因素及改善措施

一般目前的粉末涂料理论认为涂膜的硬度取决于成膜物质的玻璃化温度、交联密度、颜填料的硬度以及颜填料的质量分数等因素。所以在配方设计时应该考虑如下几点:

(1)对于树脂体系及固化剂,玻璃化温度高、官能度高的树脂与固化剂交联固化成膜后,成膜物的玻璃化温度高,交联密度也大,因此相应涂膜的硬度也高。例如在混合型的粉末涂料中,选择玻璃化温度高、酸值高的聚酯树脂。

(2)选用具有硬度高同时柔性好的树脂制备的PU哑光面漆成膜后抗划伤性好﹔仅硬度高但较脆的漆膜抗划伤性不好;硬度差的漆膜抗划伤性更不好。因此,抗划伤性好的漆膜应能最大限度地抵抗外力产生的形变,又要求在外力消失后形变能迅速恢复。

(3)选择硬度高的颜料和填料品种可提高涂膜硬度。

(4)提高颜料和填料的体积分数或质量分数,也可以提高涂膜的硬度。

(5)添加抗划伤剂、增硬剂等助剂,例如一些含氟的蜡,可以起到一定的效果。蜡在粉末涂料中应用特点为:①起霜效果。如所用的蜡的熔点低于烘烤温度时,由于蜡在烘烤时熔融成液态,成膜冷却后,即在涂层上形成类似霜的薄层;②球轴效果。此效应在于蜡由其本身的粒径大小与涂层膜厚相近,甚至大一些,而显露在外,使得蜡的耐刮、防擦伤性能可以显现;③漂浮效应。不论蜡的粒子形态如何,蜡在成膜过程中漂移至涂膜表面均匀地分散开来,使得涂膜最上层有蜡的保护,显现蜡的特点。正是由于蜡基于以上的特点,所以蜡分布在涂膜中能保护涂膜,防止刮伤,并提供耐磨损性。抗划伤的原理是采用加蜡以增加表面滑度的办法抵抗外力作用,同时,由于含蜡的表面具有可修复性,因此,在被外力破坏表面之后可采用简单抛光的方法修复。但加蜡只能起辅助抗划伤作用,主要还是要依赖树脂的作用。

3涂装过程中耐刮伤的影响因素及解决

方法

(1)固化不足。对于此原因所带来的影响,可采取:①升高烘烤温度,使之达到工艺要求的温度;②延长工件的烘烤时间,使之达到工艺要求的时间。

()固化过度。固化过度可导致涂膜脆化,使硬度下降。可适当降低烘烤温度,缩短烘烤时间来解决。

()烘烤升温速率太慢。在极慢的溶液流动过程中,一些流平助剂迁移上浮至涂膜表面,影响涂膜的耐刮伤性,可通过提高升温速度来改善。

4结语

抗刮伤性作为考核某些特殊应用领域的粉末涂料性能的指标,如何更好地应用意义重大。对于粉末涂料涂膜的耐刮伤性的要求,是在满足粉末涂料的一些基本性能的基础上,发挥其抗刮伤性的特殊性,达到具有高装饰性能和高保护作用,以达到此系列粉末涂料的应用目的。

面对粉末涂料市场竞争愈演愈烈的局面,面对粉末涂料产品“同质化”的涂装质量,粉末涂料制造方应提高产品质量,努力缩小差距。

 



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