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          淺祈粉末涂料涂膜的耐刮傷性
          時間:2021-08-19 16:33:41 點擊次數:45

          對于粉末涂料涂裝企業及粉末涂料制造商來講,涂膜的耐刮傷性是經常遇到并需要很好地解決的問題。有些人認為一般硬的物體總比軟的物體更不容易磨損,這種觀念可能在某些情況下是對的,但有時軟的物體可能更耐磨,如橡膠輪胎就比鋼輪耐磨得多。耐劃傷性與涂膜硬度存在一定的關系,漆膜硬度低耐劃傷性差,但漆膜硬度高不一定其耐劃傷性就好。涂膜表面的磨損深度約為50 nm至幾百納米,寬度在幾百納米到2mm之間。對于高裝飾性的漆膜,即使很輕微的劃痕和磨損也易被觀察到。本文試圖就這些現象,結合一些實踐經驗進行分析。

          與耐劃傷相關的幾個概念

          耐劃傷性是衡量涂膜表面抵抗因動態機械力作用而造成的永久變形的尺度或表面被擦傷后恢復成原狀的性能。劃傷或磨損的成因包括硬物沖擊和摩擦等。目前,業界對此的研究有些模糊,沒有形成標準化術語。因為此種現象都屬于摩擦學,即涉及到的是表面間滑動接觸的學科,如劃痕、劃傷、擦傷、刮傷、磨損、磨亮等等。

          粉末涂料的耐刮傷性與耐磨性有關系,而兩者主要的差別是:磨損深人膜層,而擦傷僅僅在表面,一般深度小于0.5 u m,但是已影響了被涂裝物的外觀。在某些涂層中可見的擦傷時而升高光澤或者時而降低光澤,例如一些混合型體系或者丙烯酸體系中會出現如此的現象。

          刮傷的物理現象是復雜的,用不同模型可以來描繪硬物劃過黏性彈體表面所產生的響應??蓪㈨憫譃閺椥缘?、塑性的和斷裂的。彈性的響應基本立即復原,只有塑性形變和裂痕才會導致擦傷。

          通過以下途徑可得到抗刮傷性涂膜:可以做得足夠硬,使擦傷物不能穿人表面太深或者做得有足夠的彈性,在擦傷應力消除后反彈。

          硬度的單位是單位面積上的力(N/m2)。在說明硬度時,要注明力是怎樣施加的(伸長、剪切、彎曲或壓縮),哪一個面積(形變前、后或者正在改變時),施加應力的速度和溫度。用于涂料硬度測試的有三類方法:壓痕、劃痕和擺桿測試。國內粉末涂料界常用的劃痕硬度是鉛筆硬度試驗,可按國家標準《涂膜硬度鉛筆測定法》(GB/T6739-96)中的方法測定。另比較先進的測試方法是采用一種掃描探針顯微鏡(SPM)方法可有助于定量描述汽車清漆的抗劃傷性能。更新問世的納米力學分析儀(nanomechamicalanalyzer)可以檢測近表面的力學性質。

          2配方設計中涂膜耐刮傷性的影響因素及改善措施

          一般目前的粉末涂料理論認為涂膜的硬度取決于成膜物質的玻璃化溫度、交聯密度、顏填料的硬度以及顏填料的質量分數等因素。所以在配方設計時應該考慮如下幾點:

          (1)對于樹脂體系及固化劑,玻璃化溫度高、官能度高的樹脂與固化劑交聯固化成膜后,成膜物的玻璃化溫度高,交聯密度也大,因此相應涂膜的硬度也高。例如在混合型的粉末涂料中,選擇玻璃化溫度高、酸值高的聚酯樹脂。

          (2)選用具有硬度高同時柔性好的樹脂制備的PU啞光面漆成膜后抗劃傷性好﹔僅硬度高但較脆的漆膜抗劃傷性不好;硬度差的漆膜抗劃傷性更不好。因此,抗劃傷性好的漆膜應能最大限度地抵抗外力產生的形變,又要求在外力消失后形變能迅速恢復。

          (3)選擇硬度高的顏料和填料品種可提高涂膜硬度。

          (4)提高顏料和填料的體積分數或質量分數,也可以提高涂膜的硬度。

          (5)添加抗劃傷劑、增硬劑等助劑,例如一些含氟的蠟,可以起到一定的效果。蠟在粉末涂料中應用特點為:①起霜效果。如所用的蠟的熔點低于烘烤溫度時,由于蠟在烘烤時熔融成液態,成膜冷卻后,即在涂層上形成類似霜的薄層;②球軸效果。此效應在于蠟由其本身的粒徑大小與涂層膜厚相近,甚至大一些,而顯露在外,使得蠟的耐刮、防擦傷性能可以顯現;③漂浮效應。不論蠟的粒子形態如何,蠟在成膜過程中漂移至涂膜表面均勻地分散開來,使得涂膜最上層有蠟的保護,顯現蠟的特點。正是由于蠟基于以上的特點,所以蠟分布在涂膜中能保護涂膜,防止刮傷,并提供耐磨損性??箘潅脑硎遣捎眉酉炓栽黾颖砻婊鹊霓k法抵抗外力作用,同時,由于含蠟的表面具有可修復性,因此,在被外力破壞表面之后可采用簡單拋光的方法修復。但加蠟只能起輔助抗劃傷作用,主要還是要依賴樹脂的作用。

          3涂裝過程中耐刮傷的影響因素及解決

          方法

          (1)固化不足。對于此原因所帶來的影響,可采取:①升高烘烤溫度,使之達到工藝要求的溫度;②延長工件的烘烤時間,使之達到工藝要求的時間。

          ()固化過度。固化過度可導致涂膜脆化,使硬度下降??蛇m當降低烘烤溫度,縮短烘烤時間來解決。

          ()烘烤升溫速率太慢。在極慢的溶液流動過程中,一些流平助劑遷移上浮至涂膜表面,影響涂膜的耐刮傷性,可通過提高升溫速度來改善。

          4結語

          抗刮傷性作為考核某些特殊應用領域的粉末涂料性能的指標,如何更好地應用意義重大。對于粉末涂料涂膜的耐刮傷性的要求,是在滿足粉末涂料的一些基本性能的基礎上,發揮其抗刮傷性的特殊性,達到具有高裝飾性能和高保護作用,以達到此系列粉末涂料的應用目的。

          面對粉末涂料市場競爭愈演愈烈的局面,面對粉末涂料產品“同質化”的涂裝質量,粉末涂料制造方應提高產品質量,努力縮小差距。

           

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