粉末与轮毂表面张力的关系研究

吴同宝

【摘要】本文主要介绍了粉末涂料的制造及成膜过程，系统地运用表面张力理论对轮毂在生产过程中出现的一些现象作出科学解释，并且提出了一些改进的建议。

【关键词】粉末涂料；表面活性剂；桔皮；针孔

0.引言

粉末涂料是一种粉末状的固态涂料，通常以空气为载体进行分散并涂装到轮毂表面的涂料品种，通常采用静电喷涂方式，以其较高的生产效率、优异的涂膜性能及外观效果、良好的生态环保性和突出的经济性引起了整个涂料界的高度重视。在世界范围内，每年大约以12%以上的速度增长，是最具发展前景的涂料品种之一。 粉末涂料在成膜过程中，许多现象的产生都是和表面张力相关的，比如：表面针孔、桔皮、涂层脱落、涂料与涂料之间的不匹配等。为此，以下重点从粉末的表面张力来分析和解决问题。

1.粉末涂料的制造过程

粉末涂料配方的确定一般是根据客户产品的技术要求和自身生产环境来决定的。配方设计要充分考虑客户的要求和自身生产的合理性。

一般粉末涂料生产过程如下:

一般粉末涂料生产过程简易过程

2.粉末涂料的涂装

涂装生产线是根据涂装工件的技术要求和生成批量来完成的。一般粉末涂料的涂装过程如下：

一般粉末涂料的涂装过程

3.粉末涂料成膜过程

粉末涂料被涂装到轮毂表面后，在成膜过程中一般需要经过四个过程：

3.1软化过程

粉末在吸收一定热量后，粉末中的树脂会因吸热而产生发粘、软化的过程。

3.2熔融过程

当粉末中的树脂吸收的热量达到一定程度后，树脂中的活泼的化学键随即打开，粉末就会以熔融的状态存在于产品表面，这一阶段时间极短。

3.3流平过程

当粉末以熔融的状态存在于产品表面时，从连续不平整的表面流淌成较为光滑与平整的表面，即为流平过程。

3.4固化过程

熔融后粉末涂料的活泼化学键通过交联反应，分子量急剧增长，粘度不断增高，最后固化为坚硬的涂膜，此过程为固化过程。

4.表面张力简述

凡作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力。它产生的原因是 液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层,表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大,分子间的相互作用表现为引力。

通常粉末涂料颗粒熔融时的表面能与一般液体相近，所以可以分析粉末涂料成膜过程。

5.粉末涂料几个有关表面张力问题

5.1桔皮

桔皮是粉末涂料的成膜过程液体流动的一种局部涡流效应，这是由于粉末涂料的熔融时粘度变化导致了表面张力的变化，这样便形成：高粘度低表面张力的涂液下沉至涡流的中间（即后来的凹陷部位）；低粘度高表面张力的涂液上升至涡流的周边（即后来的凸处部位）。

为了减少桔皮的影响可采取如下措施：

5.1.1正规的喷涂和烘烤

一次涂层太厚或烘烤升温过快都会导致桔皮明显，一次涂层应在60-80um为宜，另外适当延长熔融流平的时间，有利于粉末涂层的流平。

5.1.2增加粉末涂料的粘度

由上述对桔皮的形成原因可知，增加粉末涂料熔融时的粘度，可以增大熔融时的流动阻力，减少桔皮。

5.1.3恰当的选用流平剂

一般粉末涂料选用的流平剂应具备两种效应，即润湿效应和流平效应，润湿效应是在粉末处于100℃左右时增加对体系的，流平结合，此时表面张力尽量小一点，即大于150℃时流平效应是主要的，粉末的表面张力应该大一点，以增加流平性，所以通常流平剂一般含两种以上的材料。

5.2缩孔

缩孔是指在粉末涂料成膜时表面上由于低表面张力的点引起的特殊缺陷。若用电子显微镜观察，缩孔大多数是由一小部分未被充分润湿的颗粒与周围不相容的树脂所形成的圆涡，即在一个较大的下陷圆涡中有一个突出的小点。

涂膜从低表面张力点流到高表面张力点形成缩孔，一般低表面张力点可以是加工过程中的灰尘、油滴等，也可能是未被充分润湿的粉料。

为了减少缩孔的影响，可以采取如下的措施：

5.2.1对整个加工环境的清洁

为避免由于外部环境原因而影响缩孔的产生，要特别注意整个工作环境清洁。

5.2.2恰当选取一些润湿剂

一些润湿剂可以有效润湿并且很好的分散引起缩孔的颗粒。

5.2.3增加粉末涂料的粘度

5.3针孔

针孔是指粉末涂料从熔融到固化的过程中，粉末涂料中的气体从底层穿过高粘度的、已接近封闭的弹性树脂层到达涂层表面，而未逸出所形成的缺陷。

一般粉末涂料中的气体是由原料中带来的低分子物质、被涂工件表面吸附的挥发物、粉末喷涂过程中所引起的、或者是某些类型的粉末涂料固化过程中产生的缺陷等。这些气泡在熔融状态的涂膜中，形成一定数量的气泡群。

为了减少针孔的影响，可采取如下措施：

严格控制轮毂表面处理质量和喷涂工艺。

表面处理好的轮毂，要求不得含有污点、斑点等小分子物质依附在轮毂表面上。如果是像铸铁等大工件，建议先预热一下。另外空压机要经常放水，静电喷涂时要控制一定的涂膜厚度，建议不要超过100um。

6.结论

我们深信，热固性粉末涂料的发展必然是大势所趋。随着产品不断的推陈出新（如低温固化、超耐候性等），为粉末涂料的应用拓展了更广阔的领域，不断的推动整个粉末涂料业的向前发展。

表面张力作为粉末涂料成膜的关键因素，如何认识表面张力，并且在此基础上更好的结合粉末涂料的自身特点，创出更加完美的粉末涂料涂膜性能，有非常重要的意义。[科]

【参考文献】

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