В производстве нового оборудования (OEM) покрытие становится все более важным. Поэтому одной из главных целей лакокрасочной промышленности является оптимизация характеристик покрытий в соответствии с конечными требованиями пользователей, что также включает в себя удовлетворительный внешний вид поверхности. Состояние поверхности влияет на визуальный эффект за счет таких факторов, как цвет, блеск, помутнение и структура поверхности. Блеск и четкость изображения часто используются для контроля внешнего вида покрытия. Однако даже при использовании пленки с высоким глянцем, флуктуация ее поверхности также влияет на внешний вид всей пленки. В то же время считается, что измерение блеска не может контролировать визуальный эффект флуктуации. Этот эффект также называется «апельсиновая корка».
«Апельсиновая корка» или микроволны представляют собой гофрированную структуру размером от 0,1 мм до 10 мм. На поверхности высокоглянцевого покрытия люди видят волнистые, светлые и темные области. Можно выделить два разных уровня флуктуаций: длинные флуктуации, также называемые «апельсиновой коркой», которые представляют собой флуктуации, наблюдаемые на расстоянии 2-3 интервала; другой называется короткими флуктуациями или микрофлуктуациями, которые наблюдаются на расстоянии около 50 см. К волатильности.
Следует отметить, что иногда для того, чтобы скрыть дефекты поверхности подложки или получить специальный внешний вид поверхности покрытия, преднамеренно проектируется определенная степень флуктуации или рифленой структуры. Поэтому «апельсиновую корку» можно определить как «волнистую структуру высокоглянцевой поверхности», которая заставляет поверхность слоя краски выглядеть полосатой, неровной. Контроль визуального вида пленки порошкового покрытия (блеск, помутнение, выравнивание, апельсиновая корка) очень важен, особенно при сборке деталей, окрашенных в разных областях.
В этой статье кратко рассматривается влияние реологических сил на течение пленки и внешний вид поверхности в процессе образования пленки порошковых покрытий. Обсуждается, как избежать образования апельсиновой корки, а также как оценить и сравнить явление апельсиновой корки и другие аспекты.

1) Факторы, влияющие на течение и внешний вид пленки покрытия в порошковых покрытиях

В промышленных покрытиях фазовое изменение порошковых покрытий во время подготовки и образования пленки является уникальным. Из-за отсутствия растворителей для смачивания и улучшения текучести пленки покрытия, порошковые покрытия сложнее удалить поверхностные дефекты, чем жидкие покрытия. Хотя основные компоненты двух покрытий схожи, они основаны на совершенно разных механизмах по сравнению с жидкими покрытиями и термореактивными порошковыми покрытиями.
Порошковое покрытие представляет собой безрастворительную однородную систему. В процессе подготовки пигмент и другие компоненты диспергируются и частично инкапсулируются в низкомолекулярной твердой смоле путем смешивания расплава. Применение порошкового покрытия заключается в переносе порошка на подложку через воздух (порошок взвешен в воздухе), а затем прикреплении его к подложке с помощью заряда. При нагревании до заданной температуры частицы порошка плавятся, собираются вместе (коалесцируют), текут (образуют пленку), а затем выравниваются. В течение этого периода вязкая жидкая стадия смачивает поверхность), и, наконец, химические поперечные связи образуют высокомолекулярную пленку покрытия, это процесс образования пленки порошковых покрытий.

2) Факторы, влияющие на течение и внешний вид пленки покрытия

Процесс образования пленки можно разделить на три этапа: плавление и коалесценция, образование пленки покрытия и выравнивание.
При заданной температуре наиболее важными факторами для контроля скорости плавления и коалесценции являются температура плавления смолы, вязкость частиц порошка в расплавленном состоянии и размер частиц порошка. Для достижения наилучшего эффекта течения коалесценция расплава должна быть завершена как можно быстрее, чтобы обеспечить более длительное время для завершения фазы выравнивания. Использование отвердителя сокращает время, необходимое для течения и выравнивания, поэтому пленка покрытия, образованная этими чрезвычайно реактивными порошками, часто проявляет эффект «апельсиновой корки».
Ключевыми факторами, влияющими на течение и выравнивание пленки покрытия, являются вязкость расплава смолы, поверхностное натяжение системы и толщина пленки. В свою очередь, вязкость расплава зависит, прежде всего, от температуры отверждения, скорости отверждения и скорости нагрева.
Различные факторы, упомянутые выше, наряду с распределением размеров частиц и толщиной пленки, обычно определяются требуемыми характеристиками пленки покрытия, покрываемыми объектами и условиями нанесения порошка.
Сила течения и выравнивания при порошковом распылении исходит от поверхностного натяжения системы, о котором также упоминалось ранее. Эта сила противоположна межмолекулярной силе гравитации, приложенной к пленке покрытия. В результате чем выше вязкость расплава, тем больше сопротивление течению и выравниванию. Следовательно, разница между поверхностным натяжением и межмолекулярной силой гравитации определяет уровень пленки покрытия.
Для покрытий с хорошей текучестью, очевидно, поверхностное натяжение системы должно быть как можно выше, а вязкость расплава - как можно ниже. Этого можно достичь путем добавления добавок, которые могут увеличить поверхностное натяжение системы, и использования низкомолекулярных и низкоплавких смол.

Покрытие, приготовленное в указанных выше условиях, может обладать отличной текучестью, но из-за высокого поверхностного натяжения оно будет вызывать усадку, а также провисание из-за более низкой вязкости расплава, а покрытие углов будет плохим. В реальной работе поверхностное натяжение и вязкость расплава системы контролируются в определенном диапазоне, так что можно получить квалифицированный внешний вид поверхности пленки покрытия.
Влияние поверхностного натяжения и вязкости расплава на течение пленки покрытия показано на рисунке 2. Как видно из рисунка, слишком низкое поверхностное натяжение или слишком высокая вязкость расплава будут препятствовать течению пленки покрытия, что приведет к плохой текучести пленки покрытия, а при слишком высоком поверхностном натяжении в процессе образования пленки появятся усадочные раковины. Слишком низкая вязкость расплава ухудшит физическую стабильность хранения порошка, плохое покрытие углов во время строительства и провисание во время строительства на фасаде.

В заключение, очевидно, что конечные условия поверхности, дефекты и недостатки (такие как апельсиновая корка, плохая текучесть, усадка, поры и т. д.) полученной пленки порошкового покрытия тесно связаны друг с другом, а также в процессе образования пленки. Контролируется реологической силой, участвующей в фазовом переходе.
Распределение размеров частиц порошка также влияет на внешний вид поверхности пленки покрытия. Чем меньше частицы, тем ниже теплоемкость более крупных частиц, поэтому их время плавления короче, чем у более крупных частиц, коалесценция также происходит быстрее, и внешний вид поверхности пленки покрытия лучше. Время плавления крупных частиц порошка больше, чем у мелких частиц, и образованная пленка покрытия может иметь эффект «апельсиновой корки». Метод электростатического нанесения порошка (коронный или трибоэлектрический разряд) также является фактором, вызывающим эффект «апельсиновой корки».

3) Как уменьшить или избежать эффекта «апельсиновой корки»

Способствовать течению и выравниванию, чтобы уменьшить или избежать эффекта «апельсиновой корки». Система использует более низкую вязкость расплава, более длительное время выравнивания во время отверждения и более высокое поверхностное натяжение могут улучшить течение и выравнивание. Контроль градиента поверхностного натяжения является важным параметром для уменьшения эффекта «апельсиновой корки». В то же время необходимо контролировать равномерное поверхностное натяжение поверхности пленки покрытия, чтобы получить наименьшую площадь поверхности.
В реальной работе для улучшения внешнего вида лакокрасочной пленки и устранения таких поверхностных дефектов, как эффект «апельсиновой корки», усадочные раковины и микропоры, часто используются модификаторы текучести или выравнивающие агенты. Модификаторы текучести с хорошими характеристиками могут снижать вязкость расплава, тем самым способствуя смешиванию расплава и диспергированию пигментов, улучшать смачиваемость подложки, выравнивать и растекаться по покрытию, способствовать устранению поверхностных дефектов и выделению воздуха. Следует исследовать взаимосвязь между количеством модификатора текучести и эффектом. Недостаточная дозировка приведет к усадке и эффекту «апельсиновой корки», а чрезмерная дозировка — к потере блеска, помутнению и проблемам адгезии к верхнему слою. Обычно модификатор текучести добавляют во время предварительного смешивания. Их либо вводят в виде композиции с полимерной основой (соотношение смолы и добавки составляет 9/1 до 8/2), либо адсорбируют на неорганическом носителе в порошкообразной форме. Количество этой добавки в порошковых покрытиях составляет 0,5–1,5 % (в эффективном полимере, рассчитанном на основе исходного материала), но эффект может быть хорошим при низкой концентрации.
Среди модификаторов текучести наиболее широко используются полиакрилатные смолы, такие как полибутилакрилат ("Acronal 4F"), сополимер этилакрилата и этилгексилакрилата и сополимер бутилакрилата и гексилакрилата. Их можно использовать в широком диапазоне концентраций. Как правило, полиакрилаты мало влияют на поверхностное натяжение, и они могут помочь покрытию образовать относительно постоянную однородную поверхность. По сравнению с теми добавками, которые снижают поверхностное натяжение (такими как силоксан и т. д.), они не снижают поверхностное натяжение, поэтому их можно использовать для ускорения выравнивания. Добавки, снижающие поверхностное натяжение, включают поверхностно-активные вещества, фторированные алкиловые эфиры и силоксаны. Они очень чувствительны к количеству добавляемого вещества. Бензоин является дегазирующим агентом и также обладает эффектом снижения поверхностного натяжения. Он широко используется для улучшения внешнего вида поверхности порошковых покрытий.