淺析氟碳噴漆表面起泡的原因及生產控制

2023-05-09 06:05:20彭華領胡小萍魏智強夏榮坤

鋁加工 2023年2期

彭華領，胡小萍，魏智強，夏榮坤

（佛山市三水鳳鋁鋁業有限公司，佛山 528000）

0 前言

氟碳涂料（PVDF）是迄今為止所發現的戶外耐候性能最好的涂料，其色彩豐富、膜層柔韌性好，具有優異的耐蝕性和抗污染能力，一直備受市場青睞，廣泛應用于建筑、幕墻工程、家裝等領域[1-2]。

氟碳噴漆產品表面質量要求嚴格，膜層厚度按照國標GB/T 5237.5—2017 標準檢測驗收（具體膜厚要求見表1），要求漆膜表面平整均勻，無褶皺流痕、顆粒、起跑、劃碰傷等質量缺陷[3-4]。

表1 膜厚

不同于粉末噴涂，氟碳漆噴涂為液體噴涂，氟碳漆原油采用苯醇類溶劑進行稀釋分散。噴漆過程中，受到鋁型材坯料表面水分、油漆溶劑、型材結構、干濕度等各方面因素的影響，漆膜加溫固化成膜后往往出現不同程度、不同種類、不同位置分布的泡孔，嚴重影響產品表面質量[5-7]。

本文分析了起泡的產生原因，進行針對性調整控制，從而避免出現起泡質量缺陷，減少打磨、返工的生產成本浪費，改善產品質量，供同行參考借鑒。

1 釋義

起泡：漆膜流平干燥過程中，滯留于漆膜中的氣泡強行突破逸出時，留下的泡孔。起泡多為空心泡孔，主要形成于鋁合金型材的邊角，嚴重時也密集形成于鋁合金型材平面部位，見圖1。

圖1 氟碳漆膜層起泡

2 主要來源

氟碳漆開稀攪拌時帶入的空氣泡、鋁合金材坯料表面粘附的水分、壓縮空氣中的水分以及溶劑急劇揮發形成的溶劑泡（表面干得過快，內層溶劑、水分揮發不出來）。

3 分類

3.1 按涂層位置

按涂層分類，起泡分為底漆層起泡，此類泡孔用刀片刮去后，空心泡孔內部可清晰看到鋁合金型材；另一類為面漆層起泡，此類泡孔用刀片刮去后，空心泡孔內部僅能看到內層灰色底漆，無法看到鋁材金屬。

3.2 按型材位置

按照鋁合金型材裝掛位置分為整排（或整掛）起泡、單支起泡、局部起泡三類（如圖2所示）。

（1）整排起泡即裝掛的整排鋁合金型材全部起泡，又分正面（主要裝飾面）或反面（次要裝飾面）全部起泡，如圖2（a）所示，此類起泡最嚴重，處理難度最大；（2）單支起泡即整排中個別支數出現起泡，臥式線主要是頂部、底部的兩支，如圖2（b）所示，立式線主要是兩邊空排的幾支，此類起泡比整排起泡要輕微；（3）局部位置起泡主要在交槍位（或停槍位）、兩端頭，如圖2（c）所示，此類起泡最輕微，處理起來也最容易。

圖2 鋁合金型材起泡分類示意圖

4 產生原因

4.1 整排起泡

當整排出現起泡時，其主要原因為：

（1）油漆濕度大。分為底漆濕度大、面漆濕度大，前者造成底漆起泡，后者造成面漆起泡，主要歸因于氟碳漆開稀過程溶劑配比失當，慢干比例偏高，此時溶劑揮發速度慢，尤其是低溫潮濕雨季時，空氣濕度大，會加劇起泡的產生。

（2）漆膜膜厚高。對于三涂產品，平均膜厚超過60 μm，比國標要求的平均膜厚高20 μm 時，會有較大概率出現起泡。

（3）壓縮空氣中的水分。當噴氟碳漆生產線使用的壓縮空氣中水分未徹底除去時，噴漆過程中霧化的油漆顆粒夾雜著水分顆粒，由于極性的差異，非極性油漆組分形成的漆膜無法與水分相容，形成起泡。

（4）涂裝靜電電壓偏高。當整排鋁合金型材均出現起泡，但起泡只是聚集在鋁合金型材的邊角位置，一般也稱為“翅壁”，而平面位置沒有，此時主要是因為涂裝靜電電壓偏高，比如超過70 kV時，鋁合金型材邊角出現明顯的“尖端放電”效應，導致起泡。鋁合金型材翅壁突出的位置如圖3箭頭所示，容易出現尖端放電導致起泡。

圖3 鋁合金型材尖端放電起泡位置

（5）原油氟樹脂含量。表2 為不同品牌面漆原油樹脂含量占比檢測結果。隨機選取的7個顏色PVDF 樹脂含量偏低（要求70%），幾乎均不到65%，其中1 個顏色氟樹脂含量過低，只有45.1%，反映出原油中丙烯酸樹脂含量占比偏高氟碳漆原子因主要是用氧樹脂、閃烯酸樹脂兩種主體成分配比而來，這也加劇了起泡質量問題的產生。

表2 不同品牌面漆PVDF樹脂含量檢測

4.2 單支起泡

當1排中只有個別支數出現起泡時，主要集中在裝掛單排的最上面或最下面的兩支，其原因為：

（1）漆膜膜厚偏高，上下兩支由于噴槍往返停頓，導致油漆吸附的多，膜厚偏高。

（2）油漆反包，上下兩支鋁合金型材比中間位置的鋁合金型材空隙位置多、間隙大，1 號、2 號底漆噴房，3 號、4 號面漆噴房（氟碳噴漆一條線配備6 個噴房：1 號、2 號噴底漆，3 號、4 號噴面漆，5號、6號噴清漆），在噴漆的過程中，會出現多次油漆反包現象（如圖4所示），導致上下兩支鋁合金型材漆膜膜厚高、邊角聚集濕度大，容易起泡。

圖4 油漆反包示意圖

4.3 局部起泡

當噴漆型材表面局部位置出現起泡時，此時油漆濕度的影響較小，產生的主要原因有：

（1）尖端放電：對于橫向裝掛的臥式生產線，局部起泡集中在鋁型材的左右端頭部位；對于豎向裝掛的立式生產線，局部起泡集中在型材的上下端頭部位，這是因為尖端靜電電荷集中，油漆吸附過多導致的。

（2）臥式線噴氟碳漆人工操作時，手噴槍交槍位出現重疊交叉，導致交槍位起泡。起泡都集中在同一排縱向的同一位置為其典型特征。

（3）氣壓不穩定，尤其是隔膜泵，供油出現間歇性的時大時小，容易導致局部起泡。

5 控制措施

5.1 整排起泡

當整排噴氟碳漆鋁合金型材出現大面積嚴重起泡時，可通過如下方法調整控制：

（1）調整油漆溶劑配比。增加快干溶劑比例（丁酮、甲苯類），減少慢干溶劑比例（丁基卡必醇）。比如快干∶慢干體積比可由1∶1 提高到4∶1、6∶1，甚至全用快干溶劑，將慢干溶劑減少到0；對于已經開桶稀釋的油漆，此時需快速增加原油，增加快干，充分攪拌后再上線使用。

當發現是底漆過濕造成底漆起泡時，則優先調整底漆濕度；反之，則優先調整面漆濕度。需要說明的是，油漆濕度需要結合線體長度、噴槍類型，比如臥式線流平距離短，立式線流平距離長，同樣顏色的油漆，前者要稍干，后者要稍濕；又如旋杯噴槍不同于直噴槍，旋杯槍油漆黏度要高于直噴槍，一般多噴2~3 s。

（2）合理控制膜厚。當膜厚偏高導致起泡時，則優先降低自動噴槍流量，人工噴槍可適當增大槍距，不建議通過減少噴槍數量來減少膜厚，這樣不僅容易造成膜低，也會導致面漆覆蓋不均勻產生的流平差、露底等其他質量問題；兩涂膜厚以25~40 μm、三涂膜厚以35~50 μm 為宜，噴槍流量參數根據油漆上漆效果、型材結構而定。

（3）調整靜電電壓。當起泡均集中分布在翅壁突出的棱角部位時，此時油漆濕度、流量先不做調整，優先降低靜電電壓，靜電電壓控制在50~60 kV為宜，不可過高。

（4）氣壓調整。渦輪空氣氣壓（或扇形空氣氣壓）控制在0.05~0.15 MPa，尤其是直噴槍不宜過高，采用低氣壓霧化，有利于油漆更均勻地吸附在鋁合金型材表面，不僅膜厚均勻也利于減少起泡問題。

（5）加溫預熱。夜間低溫、梅雨季節、潮濕天氣，尤其是空氣濕度超過80%，溫度低于20 ℃時，開啟底漆、面漆的預熱爐，爐溫60~100 ℃可調，加快油漆中溶劑的揮發速度，減少溶劑在漆膜內部滯留，從而減少起泡的產生。