随着涂料供应的快速发展,涂料的品种、档次不断升级,高级涂料特别是汽车漆、木器漆、卷材涂料等迅猛发展,人们对涂料的保护性、装饰性提出了很高的要求。因此,涂料的表面状态很是引人关注。气泡的存在,严重影响了涂膜的外观效果,往往会造成涂膜缩孔、针孔、疵点、鱼眼等弊病。涂料气泡现象一直贯穿于涂料生产、储存、施工以及使用的全过程,涉及的问题较多,本文就溶型涂料施工及使用中的起泡问题做一分析,提供几点控制方法,以解决涂层起泡的问题。
1. 气泡的特征
涂料中的气泡是气体在涂料液体中的分散形式,它是一种典型的热力学不稳定两相体系:气泡的存在增加了涂料体系的表面积,即增加了体系的能量;当气泡破灭后,体系的总表面积大大减少,于是能量也相应降低。所以,存在气泡的涂料体系始终处于热力学的不稳定状态中。
在涂料生产过程中,气泡作为干扰因素出现,使涂料产品在应用时产生表面缺陷,既有损外观,也会影响涂膜的防腐性和耐候性。气泡通常是涂膜附着力不足的体现,对于防腐涂料而言,它往往是其防腐能力不足的最先外观表征。
2.气泡产生的原因
起气泡是因为涂层局部失去附着力,受泡内气体或液体的压力离开基底(底材或下涂层)鼓起,使涂膜呈现似圆形的凸起变形。这种变形在涂膜干燥工程中可以消失,也可以永久存在。所以气泡必须具备两个条件:一是涂层具有透水透气性,所有的涂膜都不例外,只不过随涂料品种不同,透水速度有差别而已。其二是涂层与底材之间存在附着缺陷,如湿润不良、漏涂、尘土、油污、可溶性物质(如工业大气所形成的硫酸盐“巢”,磷化处理时未洗净的残留盐,涂膜打磨后用自来水洗涤后残留痕量的盐,某些水溶性太高的颜料,甚至手接触底材残留下的皮肤分泌物)等。
当在高湿环境或水接触时,水或水蒸气透过涂膜凝结在这些地方,当温度升高时,它们膨胀产生应力,促使附近的涂层附着破坏,从而导致气泡的产生、扩大。大多认为涂膜起泡通常有一下几个方面的原因:
(1)基材表面处理不当
基材表面氧化物、可溶性盐等物质是涂层起泡的诱发点。当温度变化时,其受热膨胀产生的蒸汽压是气泡生成的主要原因。此时,涂膜愈厚,起泡的倾向愈大。当涂层很薄,又处于潮湿环境中,将会发生渗透,渗透压是气泡生成的主要原因。当处于湿热环境中,蒸汽压、渗透压双重作用更会加剧气泡的产生。未除尽的锈蚀、氧化皮等与涂料中的某些物质或从涂膜微观通道内深入的水、气体、腐蚀介质反应生成气体,加上环境温度、湿度的影响,也会造成涂层起泡。这种现象多出现于高级涂装采用油性腻子,由于石膏凝胶中的水分或木器件潮湿时涂漆,在受热情况下也可导致气泡;前一层涂料涂好,涂膜将干未干时遇雨,存在潮气或水抹涂面漆也会产生气泡。
(2)溶解于涂料内的气体随温度升高释放
经涂装形成的湿膜中,尚有10%的挥发溶剂,其他约90%的溶剂已在涂装过程中挥发到大气中,另外一些涂料中溶剂不适当的挥发也会造成溶剂残留。由于溶剂对水有一定的敏感性,残留溶剂能增加涂膜对水的吸收和涂料中潮气的转移。如果涂料本身的粘结不牢,则其耐水性的下降会引起附着力丧失,涂层起泡。
随着涂层表面温度的变化,残留溶剂本身也会产生足够的蒸汽压使得涂层起泡。最严重的是潮气透进涂膜中结合残留溶剂,引起涂层起泡。这种现象多出现于烘干性涂料喷涂后,湿膜闪蒸时间过短及烘干升温过程中,初期温升过快或因喷涂湿膜过厚,且湿膜表干过快,造成底层溶剂挥发不畅;双组分聚氨酯涂料配漆时产生的气泡未消失,气泡溢出时涂膜已失去流动性,此时也会出现起泡现象。特别是涂料、溶剂中含有微量水时, 更易产生此类弊病。另外底漆未干时,涂刷快干面漆,也会封闭底漆中的溶剂,造成溶剂残留。
(3)多孔性底材残留的气体
溶剂也会引起涂膜在多孔基材,如水泥、木材等上起泡。通常有机涂料涂布在无机底材上,且表面温度较高时易出现。此时气泡的生成速度极快,易破裂而露出底材。这类气泡可通过施涂渗透型底漆而消除。渗透型底漆通常粘度低,成膜薄,能迅速干燥,并有足够的时间渗透、避开高温时间施工等可以避免此类气泡。
多孔性基材表面涂料快干漆时,表面成膜而阻止空气透过或溶剂不适当释放,日光曝晒会加剧气泡产生。
(4)颜料或填料表面吸附气体或液体
涂料中可溶性颜料填料是许多气泡弊病产生的原因。可溶性颜料吸收透过涂层的潮气变成溶液。由于渗透作用,水将通过涂层被拉到浓溶液处。另外如可溶性盐沾染了基材或涂层之间的任一表面,同样的现象也会发生。涂料中含有可溶性物质,则起泡不可避免。
3. 涂层起泡的原则
从以上的原因分析可见:涂层起泡的原因通常有两类:一是由于涂料生产过程控制不严,比如溶剂或树脂含水,颜料填料受潮等;二是由于涂料施工管理松散。所以控制层起泡一方面要控制涂料生产过程,另一方面控制涂料施工过程。
(1)加强生产管理
涂料生产时,严格控制所用颜料、填料及溶剂的含水量;在底漆配方中,尽量避免使用可溶性的颜、填料;使用溶剂要兼顾其挥发平衡,避免溶剂过多残留;在高湿环境中,使用渗透性低的基材。
(2)加强施工管理
① 施工时要避免高温、潮湿等不良气候环境,被涂装表面温度应保持在露点温度3℃以上,相对湿度不高于85%;
② 施工前应将涂料稀释搅拌后静置一段时间后再刷涂,特别双组分涂料应有一定的熟化期,从而避免混合不均匀和反应产生热,引起气泡;
③ 控制表面打磨程度,粗糙度太大易产生漏涂、空穴,必然引起气泡;
④ 底材经预处理后,表面一定要保持干净,不得留下电解质、粉尘、油脂等影响涂料附着力的杂质;
⑤ 制品使用和保存时,尽量避免高温、高湿环境,减少直接与水接触的机会;刷涂多孔性基材时,应先刷涂渗透性好的封闭底漆,尽量驱除孔内残留空气、溶剂等残留物。
结语:涂层的起泡原因比较复杂,我们应尽量避免在生产和使用中气泡的产生,从而得到一个完美的涂层,取得装饰和防护最佳的效果。