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靜電涂裝UV涂料的配方設計與施工,探討了靜電涂裝UV涂料的影響因素
2019年08月09日    閱讀量:3112    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿


0 前言

與其他涂料相比較,UV涂料具有常溫固化速度快、生產效率高、節省能源、環境污染小、涂層性能優異等許多獨特的優勢[1-4],是公認的一種節能和環境友好型涂料。而靜電噴涂的實質是利用高壓靜電電場使帶負電的涂料微粒沿著電場相反的方向定向運動,并將涂料微粒吸附在工件表面的一種噴涂方法。


這種新型的涂裝工藝也因為其高效、節省涂料、環保而越來越受到重視和運用中國建材網cnprofit.com。靜電噴涂法所用的涂料,應能在高壓靜電場中容易帶電,這就與涂料性能,主要與涂料的電阻率、介電常數、黏度和表面張力有關。其中電場強度、涂料性質、素材的導電性和施工環境都將對靜電涂飾質量產生影響。


由于被噴涂物件是具有立體結構,所以要求在涂料的流平性和抗流掛性之間找到最佳的結合點,這樣才能夠使被涂物的涂飾質量達到理想狀態,這也是除了電阻率以外靜電噴涂UV涂料的關鍵所在。本文就UV涂料的性質對靜電涂裝影響因素進行了探討。


1 基本原理

靜電噴頭為高壓靜電發生器,作陽極,被噴涂件及流水線為陰極。靜電噴頭與被噴涂件之間存在很大的靜電場力。涂料有一定的導電性,其電阻率一般應在45 mΩ/cm以下。電阻太高,導電效果不明顯,浪費涂料;電阻過低,則對設備的絕緣性和防火方面的要求相應提高,施工時易出危險,通常最佳理論值為15~40 mΩ/cm。噴涂施工時,壓縮空氣吹出的涂料帶電液滴在高壓電場的作用下飛抵陰極被涂件,并被牢固地吸附在被涂件上。噴涂現場觀察證實這種吸附力非常強,帶正電的涂料液滴可被吸附到噴涂件背面,而且靜電噴涂現場附近地面涂料的濺落量大為降低,靜電吸附可有效地防止涂料逃逸,提高其利用率。輸漆量一般為200 mL/min。


2 配方設計要點

2.1 靜電涂裝UV涂料的基本組成(見表1)

靜電涂裝UV涂料基本組成

2.2 靜電涂裝UV涂料施工基本參數(見表2)

靜電涂裝UV涂料施工基本參數

靜電涂裝UV涂料的配方設計與施工,探討了靜電涂裝UV涂料的影響因素 中國建材網,cnprofit.com

2.3 樹脂的選擇

在光固化涂料的各組分中,UV樹脂是光固化涂料的主體,它的性能基本上決定了固化后涂料涂膜的性能,因此樹脂的選擇是配方設計最重要的環節。靜電涂裝UV涂料所用樹脂需要選擇溶劑釋放性快,潤濕流動性好,易霧化,且具有一定觸變性、能使流平和抗流掛有一個好的結合、電阻率高的樹脂。表3是選取不同樹脂做主體樹脂的測試結果。

不同UV樹脂對靜電涂裝后涂膜性能的影響

靜電涂裝UV涂料的配方設計與施工,探討了靜電涂裝UV涂料的影響因素 中國建材網,cnprofit.com

從表3可以看出,溶劑改性丙烯酸酯樹脂效果最好,該冷拼樹脂的特點是溶劑釋放快、抗溶劑開稀能力強且具有好的流動潤濕性。環氧丙烯酸酯樹脂電阻率太低,上油率很低,施工適應性差。聚氨酯丙烯酸酯樹脂流平潤濕性不是很好,涂膜有輕微橘皮,溶劑釋放一般。聚酯丙烯酸酯樹脂電阻高易施工,但因為潤濕流平性太好而導致抗流掛性比較差。綜上所述,冷拼混合樹脂綜合效果最佳。

2.4 活性單體的選擇

在光固化涂料的組分中活性單體是一個重要的組成。它不僅溶解和稀釋UV樹脂,調節黏度,參與光固化過程,影響涂料的光固化速度和固化膜的各種性能,而且影響整個體系的電阻率,因此選擇合適的活性單體也是十分重要的環節。試驗結果如表4所示。

單體用量對靜電涂裝后涂膜性能的影響

靜電涂裝UV涂料的配方設計與施工,探討了靜電涂裝UV涂料的影響因素 中國建材網,cnprofit.com

從表4可以看出。隨著單體用量的增加,涂料的電阻率會有所減低,黏度也會降低,由此可以得出當涂料物料種類已定時,涂料黏度越低則其電阻率也就會越低。眾所周知,當單體的用量所占涂料配方比例越高時,其整個涂料的固化速度會越慢,硬度也會偏軟。在設計靜電噴涂UV涂料時就要從涂料的黏度、電阻率、固化速度、涂膜硬度等各個方面綜合考慮單體在配方中所占的比例。

2.5 溶劑的選擇

涂料中的溶劑的主要作用是降低黏度以達到施工要求。不同種類的溶劑與樹脂的相互作用力不同以及本身的揮發速率不同,介電常數也不同,造成使用不同種類的溶劑制得涂料在噴涂過程中和流平干燥工程中的效果不同。其中影響最大的因素是溶劑的介電常數和溶劑的沸點,如表5所示。

不同溶劑的電阻率和沸點

靜電涂裝UV涂料的配方設計與施工,探討了靜電涂裝UV涂料的影響因素 中國建材網,cnprofit.com

通過試驗發現:MEK、MIBK、IPA本身揮發速率較快,對涂料的抗流掛性有很大的幫助,但它的電阻率比較低,且UV樹脂的電阻率也普遍偏低,其本身可以和UV樹脂中的羥基形成氫鍵,造成初始流平比較差,影響涂膜表面效果,所以一般不使用。TOL、EAC、BAC的電阻率偏高對涂料電阻的影響較小,且揮發速率經搭配后適中,在短時間揮發流平后基本上可以完全揮發不會殘留在涂膜中,不會影響涂膜的整體性能,且有慢揮發溶劑BAC可以幫助涂膜流平。因此靜電噴涂UV涂料一般選TOL、EAC、BAC作為溶劑。

2.6 流平劑的選擇

涂料不管用何種涂裝方法,經施工后,都有一個流動與干燥成膜的工程,為了防止涂膜在干燥固化的工程中不出現縮孔、針孔、橘皮,使之形成一個平整、光滑、均勻的涂膜,就要添加流平劑。流平劑的種類非常多,不同的流平劑所表現出來的效果是不一樣的。其中,短波流平劑可幫助消除貝納爾漩渦所形成的漩渦狀痕跡,并在啞粉發花現象發生時使涂膜表面均勻;長波流平劑可幫助涂膜達到平坦的效果;有的流平劑在流平的同時會抑制氣泡的產生;有的流平劑穩泡性很強。所以選擇流平劑就顯得非常關鍵,試驗結果如表6所示。

不同流平劑對靜電涂裝后涂膜性能的影響

靜電涂裝UV涂料的配方設計與施工,探討了靜電涂裝UV涂料的影響因素 中國建材網,cnprofit.com

從表6可以看出,丙烯酸流平劑和氟改性丙烯酸酯流平劑可以提高涂料的平坦性,有機硅流平劑對提高涂膜的均勻性和手感有很大幫助,但它的涂膜平坦性較差且其及時流平性差。因為靜電涂裝涂膜是處在垂直的狀況下,其本身就不利于涂膜的流平。而且與平面流平不同,如果是在平面的狀況下可以通過靜置時間的延長來提高流平性,而立面流平靜置時間對流平的幫助不是很大,所以在靜電涂裝UV涂料配方中應該少使用或者不使用有機硅流平劑。


3 靜電涂裝UV涂料的施工影響因素分析

要使靜電涂裝UV涂料板面達到最佳效果就需要合適的施工工藝。靜電涂裝UV涂料的施工影響因素主要在以下兩個方面。

3.1 濕膜厚度的影響

靜電涂裝UV涂料涂膜表面效果與噴涂施工時的濕膜厚度有著十分重要的關系。因為在設計UV涂料時,盡可能的增加涂料的固體分而盡量少使用溶劑或者不使用溶劑,選用活性單體調整黏度,這就導致濕涂料膜在靜置流平的過程中黏度不會產生很大變化,從而使涂料很容易流掛。試驗情況如表7。

濕膜厚度對靜電涂裝后涂膜板面效果的影響

靜電涂裝UV涂料的配方設計與施工,探討了靜電涂裝UV涂料的影響因素 中國建材網,cnprofit.com

從表7可以得知,靜電噴涂UV涂料的濕膜最好控制在35 μm,此時涂膜光滑平坦均勻,效果最佳,若濕涂膜太薄就會有砂痕或者有橘皮,若濕涂膜太厚則容易流掛甚至有針孔。

3.2 施工黏度的影響

涂料的施工黏度對涂膜固化后的表面效果有著顯著的影響,尤其是靜電涂裝UV涂料,試驗情況如表8。

施工黏度對靜電涂裝后涂膜板面效果的影響

靜電涂裝UV涂料的配方設計與施工,探討了靜電涂裝UV涂料的影響因素 中國建材網,cnprofit.com

從表8可以得知,靜電涂裝UV涂料的最佳施工黏度是11~12 s,當施工黏度偏低時,涂料容易流掛、豐滿度差,且涂料的靜電上油率低;當涂料的黏度太高時,涂膜的平坦均勻性差。


4 結語

通過大量的試驗探索發現:樹脂、單體、溶劑、流平劑、施工黏度及濕膜厚度對靜電涂裝UV涂料的涂膜表面效果有很大的影響。在靜電噴涂UV涂料時最好使用丙烯酸流平劑,選用的UV樹脂為溶劑改性丙烯酸樹脂,施工黏度應該控制在11~12 s為宜。


靜電涂裝UV涂料的配方設計與施工

□ 王賢平,付見亮,朱強,郭玉

(展辰涂料集團股份有限公司,廣東深圳 518107)


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