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    涂膜缺陷問題與特殊表面效果漆之二:浮色發花與錘紋漆

    2024-03-18 09:07:08

    一些特殊表面效果漆,比如皺紋漆、錘紋漆、橘紋漆、裂紋漆和浮雕漆等等,其實都是特意利用一些漆膜表面缺陷機理,加上特殊的施工工藝而制造的。

    今天講浮色發花與錘紋漆。


    漆膜的浮色發花現象

    含一種以上顏料的涂料體系,有時會出現不均勻的顏料分離現象,稱為浮色發花。

    “浮色”用來描述漆膜表面外觀顏色不同于底層,指施工之后的濕漆膜中顏色呈現的均勻變化,是由于多種顏料的一種或幾種以較高的比例在表面上分層。

    “發花”用來描述漆膜外觀有花斑,指在施工之后的漆膜中存在多種顏料的不均勻分布,通常呈蜂窩斑狀。

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    漆膜浮色發花的原因:

    浮色發花的物理基礎—馬拉罔尼(Marangoni)效應與貝納德窩

    顏料的不均勻分離過程與溶劑蒸發形成的漆料循環流有關。

    當溶劑在濕膜表面揮發時,溶劑揮發使得漆料濃度增大以及溶劑揮發帶走熱量,漆料溫度下降,導致漆料表面張力增大,于是由于濕膜表面與處于濕膜下面的表面張力差,溶劑開始擴散遷移到表面以補充表面,形成馬拉罔尼效應。

    如下圖所示,漆料在濕膜內部循環從低表面張力向高表面張力運動形成一個個的通道,以至于在漆膜表面上常常形成可觀察到的幾何圖紋,這就是貝納德窩(Benard Cell)。

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    在這個過程中,顏料粒子的輸送比率不同,相應會出現顏料的分離過程。例如,具有較高表面積的細粒徑顏料,會更容易運送,而表面積相對低的粗粒徑顏料,則更不容易運送,因此引起顏料的分離或重新分布。其最終結果,就是浮色或發花。


    浮色發花的改善:

    顏料粒徑、密度和絮凝程度的差異對顏料的分離都有作用。例如,鉻綠磁漆的藍色浮色很大程度上是由于鐵藍顏料與相對大粒徑的鉻黃顏料相比,粒徑過于微小的原因。另外通常應避免用細粒徑炭黑調色(應當用大粒徑的骨黑,燈煙炭黑或爐法炭黑),否則,由于粒徑的差異,易于發生發花和浮色。 

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    在上圖第一種情況下,選用無機細顆粒的顏料品種,可改善解決問題。在第二種情況下,絮凝了的顏料用一種合適的潤濕劑,使其解絮凝,可緩解發花或浮色。若兩種解絮凝的顏料在粒子大小,密度和形狀方面均差異大的話,可借助于使全部顏料產生絮凝狀態以防止不同顏料的分離。 

    還有一種類似的重要方法是,使用產生觸變結構的添加劑,在漆膜中形成一種立體網絡的結構,阻止顏料的分離。

    某些涂料體系,浮色現象更易發生在高濕度條件下而不是低濕度條件下,這一事實證明,親水性/疏水性平衡是很敏感的因素,這時調整配方增強漆膜疏水性對浮色會有幫助。

    一般說來,漆膜越厚發花和浮色現象則更明顯(濕漆膜厚度低于50um,很少或根本看不出顏料的這種分離)。

    使用降低表面張力很厲害的助劑,比如聚甲基硅氟烷,顯著漆料降低表面張力,從而縮小濕膜表里的表面張力差,一定會改善發花,但未必能克服浮色,因為發花是一種表面現象而浮色則是一種立體現象。

    提高漆料粘度、以蒸發較慢的溶劑代替漆料中蒸發較快的溶劑、顏料的良好研磨細度,都可使不同顏料的分離現象降至最低。


    漆膜浮色發花的利用--錘紋漆

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    有時候故意在涂料體系中形成可控制的渦旋狀貝納德窩花紋,以產生像錘紋漆那樣的特殊效果。

    為了產生均勻一致的貝納德窩花紋,做出效果好的錘紋漆要注意下面幾點:

    1、漆膜必須比較薄(干膜厚度約25μm),溶劑蒸發速度必須介于中等到較快的范圍,以確保既迅速產生錘紋又很快降低漆膜的流動性達到“凍結”這種錘紋的效果。

    實踐中常用甲苯兼顧這兩方面的要求(蒸發得既不太慢,不會讓圖紋消失,又不太快,以致使初始的錘紋變得模糊不清)。漆膜的這種凝固不動,可防止錘紋外觀受二次流動的影響而消失。

    2、適當的噴涂施工技巧(霧化不要太好,以適度地產生噴濺濕涂層)。

    3、漆料施工粘度稍高一些(4號福特杯30至40s)。

    4、合適的基料類型(如硝酸纖維素或苯乙烯改性醇酸樹脂)。

    5、用超細的非浮型鋁粉漿著色,可提高錘紋效果。


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