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涂装表面颗粒产生的原因与预防

        涂装作为产品表面处理的一种方式,主要目的是防止与减缓产品腐蚀,同时平整、光亮的涂层表面起到美观的效果;然而,当涂装涂料内含颗粒或涂装施工过程带入杂物,将直接影响到产品的外观与涂层质量。我公司的产品在喷涂过程中,产品表面涂层就经常附带有颗粒,用手触摸时有粗糙划手的感觉,使涂层表面失光,不但影响美观,同时涂层表面颗粒突起部分容易受外界物体的剐蹭而受损、剥离,使涂层受损,防护性也大幅度降低[1]。本文结合多年涂装施工的工作经验,对涂层表面颗粒产生的原因进行了分析并针对性地提出了预防与解决的措施。
1   涂料准备
        一般涂料由成膜物、颜料和溶剂三部分组成,其中的成膜物和溶剂一般为液态有机物,而颜料一般是0.2μm-10μm的无机或有机粉末,这三种成分按照适当的比列混合均匀后即可作为有效涂料进行涂装。然而,绝大部分的涂料都要经过从生产、销售、运输、贮存到使用的一个较漫长的环节,期间涂料中均匀分布的颜料会因长时间静置导致沉淀,有些无机粉末还会受电荷的影响聚集成较大粒度的颗粒,影响涂料的正常使用,因此,涂料在使用前都要搅拌均匀并经过滤后方可施工。
        根据航标HB/Z102-2000《机载设备“三防”涂层涂漆工艺》中5.3条款“ 稀释后的底漆用80目-100目、面漆用180目-200目的铜丝网或丝绢过滤”,其过滤的目的就是滤去油漆涂料中的颗粒。经了解有些单位为达到快速过滤目的,而采用了低目数(60目)网的多层滤网叠加方式过滤,这种方式不能完全滤除油漆涂料中的较大颗粒,因此正确使用滤网是一个非常重要的环节。目前,从市场上直接购买到由200目丝网制成的呈漏斗状的滤网,价格便宜,使用方便,将其统一用作底漆、面漆的过滤网,可使底漆、面漆中的颗粒物得到滤除,使喷涂后的涂层细腻,外表光滑、附着力高。对于喷涂另一类特殊的加耐热铝粉清漆涂料,则可才用两个200目滤网叠加的方式过滤,效果更佳。
2    喷涂环境
        贝努利方程:p+1/2ρV2+ρgh=C
        式中p为流体中某点的压力势能,V为流体该点的流速,ρ为流体密度,g为重力加速度,h为该点所在高度,C是一个常量。该方程描述了流体沿着流线流动过程中,流线间彼此是不相交的,且单位体积流体的压力势能p、重力势能ρgh和动能1/2ρV2的总和为常量C,即总能量保持不变,即流体沿等高流动时,流速大,压力就小。
        在实际空气喷涂时,涂料在压缩气体喷射压力的作用下,以一定速度涂覆在零件表面,在这一过程中,零件表面因涂料的快速运动导致压强低于周边环境的大气压强,构成负压,使周边的空气向处于低压区的零件表面快速流动。喷涂厂房若灰尘或毛絮等悬浮物较多,或有用于保护零件喷涂的工装上有残留漆的颗粒,都有可能在喷涂过程中吸附在零件表面,形成颗粒。因此,保证涂装生产环境清洁是保证空气喷涂涂层质量的重要环节,可通过对所用摆放工件的车辆、保护用的工装以及吊挂工件的挂具采取定期清理或用干净纸张包裹等方法,最大限度消除周围环境的影响。
3    喷涂前处理
        一般进行喷涂前的零件若由铝合金制造而成,一般都要进行阳极氧化处理,其在有效时间内表面一般无颗粒存在,但对于电镀或吹砂后直接喷涂的零件,其表面可能存在镀层粗糙或残砂,当大型零件镀层粗糙或吹砂后零件表面残砂未清理干净,都会直接形成喷涂后涂层颗粒的现象。另外,对于某些进行激光切割时产生的切割瘤粘附在零件表面,都会对后期涂层的质量产生影响。因此,对涂装前制件表面状态的控制尤为重要
4    喷涂方式
        涂料在施工中由外力引起的流动有拉伸流动和剪切流动。粘度是抵抗流动的一种量度。对涂料而言,由于其为非牛顿流体,即其剪切力与剪切应变率之间不是线性关系的流体,需要当切应力达到某个确定值以后,流体才开始流动。另外,涂料具有触变性,即在高剪切速率时(刷涂时),粘度低,可方便涂刷并使涂料有很好的流动性,在低剪切速率时(静置或喷涂后),具有较高的粘度,可以防止流挂和颜料沉降。产生触变性的原因之一在于静止的体系内有某种很弱的网状结构形成,如通过氢键形成的聚合物的物理交联和颜料为桥由极性吸附形成聚合物间的交联。这种网状结构在剪切作用下被破坏,一旦撤去剪切力,网状结构又慢慢恢复[2]。因此,涂料在施工过程中,其粘度受剪切速度的影响很大,跟剪切速度成反比。若喷涂时,喷枪出漆量少,动力气体压力不足,会使涂料粘度过高,喷涂到零件表面容易聚集形成颗粒。同时,喷涂时要求喷枪与零件之间的距离为150mm~250mm。若距离太远,相应涂层达到零件表面的剪切力小,涂料粘度大,也会形成颗粒。这就要求在喷涂施工过程中,喷枪据零件表面的距离应符合规定,尤其对外观复杂的零件,更应该加强喷控制枪与零件的距离。
5     其他
        喷涂过程中,还应该结合抽(排)风以及气流走向,防止漆雾和漆的反弹作用,避免高粘度漆粘附零件表面形成颗粒;以及施工人员穿着不洁净的工装、工作鞋等带入的颗粒。
  
        解决涂装过程中表面颗粒的产生是一个系统工程,涉及到涂料的成分、涂料的调制、施工环境、操作方法等多个环节,应从工文件上明确操步骤的具体要求和注意事项,并细化各环节的控制点,从而保证高品质的涂装质量。

摘自:现代涂料与涂装
 

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