溶剂型无机富锌涂层常见缺陷及解决措施

买化塑

涂料油漆 无机硅酸锌底漆一旦产生龟裂、剥落、起泡、针孔、发软等缺陷,往往波及范围极广,返工率高达90%以上,对涂装成本与产品交付周期均有较大影响。 研究课题:通用工业涂料、重防腐涂料

  段海强 , 李红霞

(宁夏共享精密加工有限公司,银川 750021)

0  引言

溶剂型无机富涂料属于双组份溶剂型涂料,干膜含锌的重量比为85%,在经过正确处理的钢结构表面,不使用面漆可耐高达399℃的持续高温,427℃间歇性高温,使用推荐的有机硅面漆可耐高达538℃的持续高温,649℃间歇性高温。基于涂料本身高性能、高耐热、高防腐要求,相比常规涂料施工性而言,其施工与一般涂料有所不同,包括表面处理、喷涂设备选用、漆膜固化、膜厚控制,后道油漆的涂覆等,都有许多值得注意的地方;实践证明,无机硅酸锌底漆一旦产生龟裂、剥落、起泡、针孔、发软等缺陷,往往波及范围极广,返工率高达90%以上,对涂装成本与产品交付周期均有较大影响。 

1  缺陷类别及原因分析

1.1 粗糙喷涂、过度喷涂和干喷

造成油漆喷涂完成后漆面粗糙的原因很多,简单概括以下几点:

1)基材前处理欠佳,粗糙度过大,油漆无法充分覆盖,基材的粗糙度反应到油漆表面;

2)施工环境不清洁,灰尘粉尘掉落至漆面造成粗糙,或施工环境通风不好,空气中漆雾回落,造成粗糙;

3)施工工具没有采取过滤措施,涂料中颗粒杂物未进行有效过滤,喷出后造成漆面粗糙;

4)喷漆压力过高,漆雾过大,到达基材表面成膜物质不连续,造成粗糙;

5)稀释剂干燥速度过快;

6)喷嘴太小;

1.2 中断或堵塞

在无机富锌涂料施工作业过程当中,常常会遇到枪管堵塞或中断问题,究其原因,一方面是锌粉没有经过均匀的搅拌,或未经过滤直接倒入罐内;另一方面,漆料传输管道清洗不彻底,很多早期遗留的油漆固体颗粒物粘结,造成堵塞;

1.3 漆膜软化

ASTM D4752《通过溶剂擦拭测量酸乙酯富锌底漆丁酮性能的测试方法》,可用于无机富锌涂料固化检验,即用白色的棉布蘸取MEK试剂(丁酮),来回擦拭50次,如果棉布上没有或者仅有轻微变色说明固化已经完成,如果变色严重或漆层表面有明显凹陷,说明还未完成固化。溶剂型无机富锌涂料通过溶剂蒸发与吸收大气中的水分进行化学反应实现固化,通常情况下,漆膜软化与周围环境湿度关系较大,所以喷涂后保持一定的湿度是很有必要的。

1.4  表面细微裂纹或剥落

无机富锌涂料在多道涂层的重防腐系统中做底漆时,膜厚一般控制在75um,如果作为耐高温涂料的底漆,推荐干膜厚度在50um左右,过高的干膜厚度会导致油漆开裂,通常,超过125um油漆开裂风险就极大;漆膜开裂主要是因为漆膜在干燥与固化过程中收缩形成,通常有以下几种原因:

1)漆膜厚度过高;

2)表面处理欠佳,粗糙度过低,特别是焊接表面,由于硬度过高,喷砂较困难,使粗糙度过低,不足以提供良好附着力;

3)底材表面不清洁,有油污、锈蚀或其他杂质;

4)锌粉混合不均匀或锌粉沉淀,漆料成分不均匀;

5)相对湿度过高而通风太差时,表面固化太快,也会导致漆膜开裂。

1.5  漏喷、偏薄问题

无机锌漏喷、薄喷常见原因有两种:

1)涂料稀释过程中未按照施工工艺说明进行调配,兑的太稀或喷涂湿膜太薄;

2)人员操作手法不对,喷涂膜厚不均匀,主要体现为:喷涂时喷枪距喷涂表面太远,造成虚喷;

1.6 无机锌面涂起泡、针孔问题

溶剂型无机富锌涂料以硅酸乙酯为基料,而硅酸锌漆的本态就是多孔性的,这给后道漆的施工带来一系列不利影响,包括起泡、针眼等。起泡、针孔是由于刚涂漆时的湿膜中溶剂与空气以气泡的形态从表面穿出而形成的,这会造成气泡破裂留下针孔或仍然存在于漆膜当中,而且温度越高,起泡越严重。

2  解决措施

2.1 粗糙喷涂、过度喷涂和干喷

1)表面处理

粗糙度过大,涂料不能有效覆盖喷砂表面,外露的金属面容易出现点蚀的风险。对无机富锌而言,最佳抛砂效果为40~75微米,砂型铸件喷砂清理后表面粗糙度相对高一些,最大可达到100微米,亦是可以接受的,当然,粗糙度也不是越低越好,过低的粗糙度会导致涂料无法充分附着,影响漆层的附着力,增加龟裂的风险,粗糙度的测量可应用Testex Press-O-Film复制胶带、触针式粗糙度仪或ISO8501-1表面比测器。

2)环境条件

涂装操作应没有来自其它操作(例如喷砂清理,打磨,热喷金属,焊接等)的灰尘和污染物,一般选择在排风较为良好的喷漆房内进行,漆雾处理采用上送风下排风的干式处理方式,使用过程中如果未对排风扇进行定期清理,排风开启时,排风扇上附着的漆粉会随气流分散飘落,极易造成漆面粗糙或漆渣污染。

3)施工工具

空气喷涂与无气喷涂设备都能用于无机锌施工,辊涂不推荐,刷涂只用于小面积修补,喷涂时需在涂料吸入管管口添加合适目数的滤网,一般60~80目,避免涂料中固体锌粉颗粒未搅拌均匀,喷出后造成漆面粗糙。

4)喷漆压力过高

采用无气喷涂进行施工,进气压力不得高于0.6Mpa,压力过高,漆雾相比增大,到达基材表面的漆粉尚未成膜就已干燥,即所谓“干喷”,干喷分为两种情况: 一种是干喷漆雾下面的漆膜是均匀连续的,也就是说漆雾是后来喷涂污染了表面,可以采用百洁布去除表面疏松的锌粉漆雾即可,如果涂装规格书允许的情况下,也可以使用240目以上的砂纸打磨。另外一种,喷涂时从枪嘴出来的油漆到达构件表面的时候已经是半干的漆膜,通常发生在干燥炎热的天气条件下。也就是说不能形成均匀连续的漆膜,该种情况是不允许的,必须重新喷砂后喷涂。

5)稀释剂干燥速度过快

使用慢干型溶剂。

6)喷嘴太小

使用窄型的喷幅调节器进行雾化喷涂,或宽型的喷幅调节器配备高流量的喷嘴。

2.2  中断或堵塞

无机锌施工时需在涂料吸入管管口添加60~80目滤网,并定期拆卸清洗漆管内滤网上的赃物,破损的滤网应及时更换,滤网应紧密的裹在滤芯上,以免喷涂机工作不正常或喷嘴堵塞而影响施工。

2.3  漆膜软化

与一般双组份油漆不同,溶剂型无机富锌涂料通过溶剂蒸发及吸收空气中的水分进行化学反应实现固化,一般相对湿度60%以下,固化相对缓慢,50%以下时固化几乎停止,为了加速固化,生产中可通过喷洒清洁的淡水来促进固化,洒水应在喷涂完毕自然干燥2小时后进行,然后每隔1小时喷水雾一次,直至最终固化,最终固化程度按照ASTM D4752 MEK测试达到4级和5级以上为合格。

一个更好的方法是,在喷涂房配备雾化加湿装置,加湿装置可实现湿度的自动调节控制,保证环境湿度在65%以上,保持漆面湿润帮助固化的完成。

2.4  表面细微裂纹或开裂

1)漆膜喷涂太厚

实际施工时,在内角及复杂结构很容易出现油漆开裂的问题,因为在这些部位喷涂时,操作者为了达到最低膜厚要求,通常会在角落部位多走几枪,这样极易导致角落漆膜偏厚,而无机富锌涂料膜厚超过150um就会开裂,加上角落周围漆膜收缩不均匀,很容易形成细小裂纹。因此,喷涂施工时,应对自由边、转角、边缘、角落、缝隙等较难施工的部位,预先手工刷涂,以保证该部位达到设计要求的最低膜厚并形成均匀连续的漆膜涂层,施工过程中若发现漆膜偏厚或有流挂倾向,应立即使用毛刷蘸取稀释剂刷涂刷平。

2)表面处理欠佳,粗糙度不足

基材表面处理包括两方面内容,提高基材表面清洁度与粗糙度,通常,无机富锌涂层推荐的表面粗糙度为Rz40~75um,表面粗糙度的评定可以用不同的标准样板进行评定,RugotestNo.3,min. BN N9a-N10a(Ra=6-12.5um),Keane-Tator(2-3mil)标准板,ISO/DIS8503-1 粗即或中级(G/S)。粗糙度过低,会影响漆层的附着力,粗糙度过大,漆层不能有效覆盖喷砂后的表面,波峰处裸露的金属点很容易出现早期的点蚀。因此,合理的粗糙度是相当重要的。抛丸或喷砂用的磨料应清洁干燥、去油无杂物,不会对涂料性能产生影响,所选用磨料应符合ISO11126  1-8规定,并根据111271-7进行测试。可以使用钢砂、钢丸等优质磨料混合起来进行使用,粒度控制在0.8~1.2mm,两者配比约30/70,同时,保证喷枪压力在0.6~0.7Mpa/85~100Psi,过低的压力会导致工作效率过低,也会对基材表面外貌轮廓产生影响。

3)底材表面不清洁

为了保证锌粉与钢材表面充分接触,保证良好的导电性,起到其应有的阴极保护作用, 必须对钢材表面进行抛丸或抛砂处理,最低达到Sa 2 ? (ISO8501-1:1988)或者SSPC SP10标准,即钢材表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈、油漆层等附着物,任何残留痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。

4)涂料混合比例不当

材料混合比对于双组分油漆是控制涂层质量及功能的重要因素,通常油漆供应商规定的均为体积比,而无机富锌采用固液的混合方式,实际生产过程当中并不适用,因此无机富锌涂料现场混合时,应尽可能成套配制;部分配制时必须得到供应商批准,并提供重量配比信息,方可投入使用。

注:由于批次的不同,产品的比重会在合理范围内波动,而使重量比产生微小的变化,但并不影响产品使用。

5)锌粉沉淀,漆料混合不均匀

添加锌粉之前,先将液态主剂充分搅拌,然后将锌粉缓慢加入液态主剂当中,边加入边搅拌,确保锌粉全部分散于容器内,没有沉积在底部。使用过程中也需要不停的搅拌,防止锌粉沉淀,漆料混合比例失衡。

6)湿度高、通风差

在整个涂装过程中,环境温度应控制在5~40℃,湿度在30%~85%之间,表面温度应高于露点温度3C以上,防止表面凝水出现锈蚀。 涂装完毕后,除了保持较高的湿度,还需要有良好的通风,高湿而通风较差的环境,表面漆层固化太快,也会导致漆膜开裂。

2.5  漏喷、漆薄问题

1)稀料调配

    稀料调配应参照厂商或涂料产品说明书要求,以Carbozinc11为例,正常情况下使用Carboline#21 稀释剂稀释至12%,在炎热有风的气候下,使用Carboline #33稀释至体积的8%,太稀容易造成“虚喷”,太稠油漆无法正常雾化。

2)人员喷涂技巧

    使用最小内径10 mm的油漆管,喷涂时喷枪与底材表面保持18~20inch距离,且必须与待涂表面保持垂直,喷枪每次喷涂重叠率为50%,移动过程中扣动扳机,在不规则的表面,先涂装边缘和不容易涂装的区域,稍后再次进行完整喷涂。

3)漏喷、漆薄处理

    漏喷或偏薄的涂层可通过复涂操作来进行处理,首先测量并记录偏薄区域干膜厚度,然后用较小吸力的磁铁对偏薄区域标识圈注,以便后续修补操作与识别。复涂操作前应确保待覆涂表面清洁、干燥、无油污及其他污染物,使用规定的稀释剂将油漆稀释至30~50%以达到各漆层之间最大附着力;必须注意的一点是,复涂必须在首次喷涂结束后一定时间内完成,具体的复涂间隔要根据现场的温度及相对湿度来定。

2.6   无机锌面涂起泡、针孔问题

无机锌面涂其他油漆时常会产生针孔、起泡等缺陷,这是因为无机锌本态是多孔性的,湿膜中的空气与溶剂以气泡的形态从多孔性表面溢出,气泡破裂就会形成针孔,留在漆膜中的气泡就会引起起泡,大气温度越高,气泡的问题也越明显。所以,无机锌面涂时需要采用雾喷/全喷的施工方法,即加大稀料调配比例,在无机锌表面施工一道很薄的涂层,一般30um左右,起到封闭孔隙的作用,15~20分钟以后,再进行规定膜厚的施工,如果环境温度过高,雾喷后等待间隔时间就需要加长,至少在其硬干以后再进行后道涂层的施工,只有这样,雾喷才能起到很好的效果。

3   总结

1)表面处理是涂装工艺的重要组成部分,在改善表面清洁度的同时,提高涂层与基材之间的良好附着力,对涂装质量起着重要作用。

2)选用适宜的涂装设备,可尽可能的减少涂装弊病,最大限度的提高涂料利用率与涂装作业劳动生产率,改善作业环境,减轻劳动强度,减少对环境污染,满足产品使用要求。

3)施工工艺的正确与否是是充分发挥涂装性能的必要条件,保证涂层材料在服役期间的良好稳定性,满足产品设计要求及使用要求。

造成涂装表面缺陷的原因有很多,在产生弊病时应及时停工,从人、机、料、法、环、测几个方面逐一排查,找出产生问题的根本,从根源上防止问题的发生。



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