如何按挥发速率选择工业涂料溶剂

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选择工业涂料溶剂时,应搭配由快、中、慢速溶剂组成的混合溶剂,使其与施工方式、车间条件以及对树脂的溶解能力相匹配。价格和气味不能作为选择依据。需要对照相对挥发速率、最慢挥发组分的溶解能力,以及喷漆房的温度和湿度,再用实际工件进行试喷验证。

涂料溶剂选错,漆膜会在哪里出问题

在工业涂装生产线上,溶剂引起的缺陷通常在喷涂工位或烘箱出口立即暴露,此时工件已挂在输送链上,返工十分困难。

首先要明确挥发速率的含义:它表示溶剂相对于作为基准的标准溶剂,离开漆膜的速度是快还是慢。这是一个相对指标,只有采用供应商在TDS上注明的同一标准溶剂来读取,数值才有意义。

当混合溶剂挥发过快时,漆雾颗粒在从喷枪飞向工件的途中就已失去溶剂。常见现象如下:

  • 干喷:漆雾颗粒到达表面时已经发干,形成粗糙层,附着力差。
  • 橘皮:漆膜在黏度上升之前来不及流平。
  • 吸湿发白(blushing):溶剂挥发使漆膜表面降温,车间中的水汽在湿膜上冷凝,树脂析出,漆膜发白,如蒙一层雾。

当混合溶剂挥发过慢时,湿膜存留的时间超出了生产线所能承受的范围:

  • 在垂直面、边缘和棱角处流挂。
  • 喷漆房内容易沾染灰尘,在有穿堂风的区域尤甚。
  • 干燥时间延长,不得不降低输送链节拍或加长烘箱。
  • 漆膜内残留溶剂:残余溶剂较晚逸出,造成针孔、烘烤时起泡,或漆膜长时间发软。

这两类缺陷出自同一个根源:混合溶剂的挥发节奏与生产线的喷涂、流平和干燥节奏不匹配。

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选择涂料溶剂的4项决定性标准

相对挥发速率

快速溶剂在漆雾飞行过程中以及接触工件后不久就离开漆膜,因此喷涂后漆膜黏度上升很快,垂直面上的漆膜也就不会流挂。慢速溶剂停留时间更长,使湿膜保持足够久,让树脂得以流平,气泡得以逸出。

喷涂方式决定了在涂料到达工件之前快速溶剂损失多少:颗粒越细,与空气的接触面积越大,飞行途中溶剂损失越多。因此空气喷涂、无气喷涂和静电喷涂需要不同的挥发曲线。对于带烘烤的生产线,还需计入漆膜在进入烘箱之前用于流平的时间。比较各种溶剂时,只能以同一标准溶剂为基准来读取指标。

对树脂的溶解能力

溶剂必须在整个干燥过程直至结束都与树脂相容。快速组分挥发殆尽后,留在漆膜中的主要是慢速溶剂。如果最慢的组分恰好是对树脂溶解力较差的溶剂,树脂就无法继续保持溶解状态,树脂析出,漆膜发雾。

因此,溶解能力必须按干燥过程的各个阶段来考察,而不能只看最初的漆桶状态。每种树脂体系对各类溶剂都有各自的相容性,树脂供应商通常会在TDS上给出建议。对于使用异氰酸酯固化剂的双组分体系,溶剂还不得含有能与异氰酸酯反应的基团,并且水含量要低。

快、中、慢速组分的平衡

干燥过程中,蒸发组成会发生变化。快速组分先挥发,使留在漆膜中的混合溶剂中慢速溶剂的比例逐渐升高,液相的黏度和溶解力也随时间改变。

一个平衡的混合溶剂包含三种作用:快速组分帮助漆膜定型并防止流挂,中速组分保持喷涂稳定并衔接前后两个阶段,慢速组分为漆膜提供流平时间。缺少中速组分时,黏度容易呈阶跃式上升,而不是均匀上升。单一溶剂很难同时承担这三种作用。

施工条件与法规要求

车间温度高会使所有溶剂挥发更快,湿度高则增加吸湿发白的风险,快速组分较多的混合溶剂尤其如此。自然干燥要求慢速组分不能过长,而烘烤则需要留出时间,让溶剂在表面结膜之前逸出漆膜。

在法规方面,VOC(挥发性有机化合物)要求针对涂料中的溶剂含量,因此需要针对每个订单对照市场和客户的要求。闪点是在SDS上读取的指标,用于评估火灾风险、喷漆房通风和仓储。对于混合溶剂,需要按实际使用的组成来评估。

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如何将涂料溶剂与贵公司的涂装生产线对照

步骤1:记录树脂体系、喷涂方式(空气喷涂、无气喷涂、静电喷涂)以及是否烘烤

为每条生产线建立一份条件表:树脂体系和固化剂、喷涂方式、喷枪到工件的距离、烘烤还是自然干燥、喷漆房随季节变化的温度和湿度。这份表格是判断需要多少快速组分来防止流挂、多少慢速组分来保证流平的依据。

步骤2:阅读TDS和SDS

在每种溶剂的TDS和SDS上,读取三项指标:相对挥发速率(连同用于比较的标准溶剂)、沸程和闪点。如果标准溶剂或测定方法不同,就不要对比两份文件中的数值。然后在车间实际的高温高湿条件下试喷,因为纸面数据无法反映喷漆房风速、工件温度或湿度。

试喷时,记录漆膜表干时间、橘皮现象、流挂、发白,以及烘烤后的漆膜状态。既要试最热的班次,也要试湿度最高的日子。

步骤3:搭配溶剂类别

按其在混合溶剂中的作用来选择类别:

  • 芳烃、酯类和酮类通常用于快速和中速组分;同类中各物质的挥发速率和溶解力各不相同,因此应依据TDS来选择。
  • 乙二醇醚用于慢速组分,使湿膜保持更久并减少发白。仍含羟基的乙二醇醚可能与异氰酸酯发生反应,用于双组分体系时需要检查。
  • 醇类用于相适应的树脂体系;在含异氰酸酯固化剂的体系中应避免使用。

Vichem分销上述各类适用于工业涂料的溶剂,其中包括来自Maxone Asia的货源,并按批次提供TDS和SDS,供贵公司团队在步骤2中对照。

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选择涂料溶剂的常见错误

只用一种溶剂。 单一溶剂只有一个挥发速率,无法既防止流挂,又给漆膜留出流平时间。由多个组分构成的混合溶剂可以同时解决这两件事。

为了消除橘皮而过量添加慢速溶剂。 湿膜保持更久,橘皮会减轻,但流挂、沾灰和漆膜内残留溶剂随之出现。应当小幅逐步调整,每次调整后重新试喷。

不按潮热季节调整。 在干季运行稳定的混合溶剂,湿度升高时可能引起发白,车间炎热时则可能出现干喷。溶剂配方需要有按季节划分的版本,并注明适用条件。

更换溶剂来源而不重新试验。 名称相同,但供应商或批次不同,杂质、水含量或挥发速率仍可能有偏差。每次更换来源,都需要对照新的TDS和SDS,并在投入生产之前用实际工件试喷。

常见问题

涂料稀释溶剂干得太快导致发白怎么办?

补充对树脂溶解力良好的慢挥发溶剂,同时减少快速溶剂的比例。吸湿发白发生在溶剂挥发使漆膜表面强烈降温、水汽在湿膜上冷凝的时候。还需要进一步检查车间湿度以及压缩空气中混入的水分。

哪种涂料溶剂适用于PU涂料?

对于双组分PU涂料,应选择不含能与异氰酸酯反应的羟基、且水含量低的溶剂。酯类、酮类和芳烃是通常优先考虑的类别。醇类需要避免,乙二醇醚只有在树脂供应商确认适用时才可使用。应用前务必先试喷。

雨季需要更换溶剂吗?

应重新审视混合溶剂,通常只需调整比例,而不必完全更换。湿度高会增加发白风险,因此应减少快速溶剂的比例,或增加与树脂相容的慢速溶剂。每次调整都需要在车间实际条件下试喷,并记录温度和湿度。

结论

选择工业涂料溶剂,就是在树脂溶解能力和安全法规的限度内,使混合溶剂的挥发节奏与生产线的节奏相匹配。

  • 使用快、中、慢速混合溶剂,而不是单一溶剂。
  • 挥发最慢的组分在干燥过程结束时仍须能很好地溶解树脂。
  • 只有在TDS上采用同一标准溶剂时,挥发速率才可比较。
  • 针对实际使用的混合溶剂,在SDS上读取闪点和VOC要求。
  • 在真实的高温高湿条件下试喷,每逢换季或更换溶剂来源时重新试验。
  • 对于异氰酸酯体系,排除含反应基团的溶剂并控制水含量。

各类涂料溶剂汇总于溶剂页面。

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