表面張力作用在涂料在施工中的缺陷分析及消除措施

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涂料的涂膜造成的缺陷中，有許多與表面張力現(xiàn)象有關(guān)，看來對表面張力回顧一下是很恰當(dāng)?shù)暮屯耆匾摹?/p>

在液體界面處的力與其內(nèi)部的力有所不同，這是因?yàn)樵诖吮砻娣肿由系牧Σ粚ΨQ分布所致，表面分子具有較高的自由能，此自由能等于移動單位面積上分子表面層所需要的能量。自然的規(guī)律力求將這樣的自由能降低至最小，一個途徑是采用減少液體表面積韻方法，因?yàn)橐粋€球體能包封的體積與表面積之比值最大，故表面張力就不斷設(shè)法將液體形成液滴，基于同樣的理由，表面張力驅(qū)使粗糙或不平整液體表面流動成為平滑的表面，平滑表面與空氣的界面面積要比粗糙的界面面積小，因此，當(dāng)此表面變得較平滑時(shí)，其表面自由能就降低，表面張力可以用垂直于表面的單位長度線上的力來表示，其單位為每米牛頓，或更為普通的是：mNm-1，在以前的文獻(xiàn)里，以及即使在今天，人們還也許看到每厘米達(dá)因的：ldynecm-1＝lmNm-1。

這種力圖趨向最低表面能的另一種狀況，就是液體表面上的分子平衡定向，將表面張力可減至最小的分子鏈段在表面上趨向于定向化。全氟烷基可產(chǎn)生最低的表面張力，甲基次之，依次遞增的表面張力為脂肪族鏈、芳香族環(huán)、酯類和酮類、醇類、而最后為水(水銀具有還要高一些的表面張力)。

全氟取代的脂肪烴鏈在涂料領(lǐng)域里所涉及的任何一種材料表面張力中算是最低表面張力的物質(zhì)，下一個就是聚二甲基硅氧烷，硅氧鍵極富撓性(易旋轉(zhuǎn))的骨架可使表面上的大量甲基定向，線型脂肪烴的表面張力隨鏈長度而增加，此反映出亞甲基同甲基的比在增大。一般說來，當(dāng)脂肪族脂類、酮類和醇類的鏈長度增加時(shí)，其表面張力亦增加。

水是用于涂料中揮發(fā)性組成里表面張力最大的物質(zhì)，加少量表面活性劑于水中，在此表面上有了烴鏈而產(chǎn)生低表面張力。

一般說來，如果存在不止一種類型分子的話，那未產(chǎn)生最低表面能的那些分子鏈段就出覡在液體表面，當(dāng)將液體攪拌或用其他方法攪動的話，在表面處的分子就與液體的其余部分混合，當(dāng)停止攪動時(shí)，產(chǎn)生最低表面張力的再定向就發(fā)生了，此平衡表面組成并不立即建立。當(dāng)進(jìn)行涂布涂膜時(shí)，這些涂膜就經(jīng)受相當(dāng)大的攪動，在控制涂裝行為的某些方面，重要的表面張力可能不是平衡態(tài)表面張力而是動態(tài)表面張力。

在攪動停止后，要建立平衡的時(shí)間因配方組成不同而異，可惜在涂料領(lǐng)域里，迄今還沒有對各種主要的體系速率進(jìn)行過定量研究。在定性上，人們可以見到，對小而有撓性分子時(shí)，而它們又與體系中的組成極性差別很大，此時(shí)平衡建立得最迅速；當(dāng)具有最低潛表面張力基團(tuán)的分子為聚合物時(shí)，要達(dá)到平衡需要更長的時(shí)間。然而，如此聚合物具有中等分子量且為撓性骨架時(shí)，它們就會很明顯地相當(dāng)快到達(dá)表面(上述提到的聚二甲基硅氧烷就是一例)。低分子量丙烯酸辛酯共聚物類，廣泛地用作為降低在成膜時(shí)涂膜中表面張力之添加劑，在水性涂料中，已顯示出不同的表面活性劑在達(dá)到平衡態(tài)表面張力的速率方面也存在著差異。

牢記表面張力隨溫度的降低而增加這一條很有用，溶劑具有比涂料樹脂更低的表面張力，這也是一條十分正確的準(zhǔn)則。因此，當(dāng)溶劑從樹脂溶液涂膜中揮發(fā)出來時(shí)，表面張力就因濃度和溫度二者發(fā)生變化而增加。

如果二種具有不同表面張力的液體相互接觸，低表面張力的液體就流向并復(fù)蓋高表面張力的液體，這是由于可產(chǎn)生較低的總表面自由能之故，這樣的流動就是一種表面張力差驅(qū)動流動，一些科技工作者建議用表面張力梯度驅(qū)動流動這一專用名詞，對這種類型的流動已經(jīng)觀察了幾千年，而CarloMarangoni，一位19世紀(jì)意大利物理學(xué)家，為這種現(xiàn)象提供充分有力的科學(xué)理解而獲殊榮。

總之，因表面張力影響而產(chǎn)生了二種重要類型的流動，表面張力驅(qū)動流動發(fā)生將液體表面積降至最小，表面張力差驅(qū)動流動發(fā)生于以較低表面張力的液體復(fù)蓋較高表面啦力液體，或任何其他表面。

一，涂料的流平

大多數(shù)涂料施工的方法是先形成粗糙的濕膜，通常要讓這些不平整處消失以達(dá)到外觀和性能上的要求。最廣泛研究的流平問題是刷痕的流平，而不熟悉這一領(lǐng)域的人就會馬上說流平由重力作用所致，這顯然不是這樣，至少在較大程度上不是這種情況。如果重力是重要的因素，那么涂在頂棚上的漆應(yīng)比涂在地板上的流平得更差，然而事實(shí)不那樣。底

材圖1

刷痕橫截面示意圖

在圖1中可看到，在刷痕凹紋的濕膜厚度要比脊紋處的小，當(dāng)單位表面積上揮發(fā)出相同量的溶劑時(shí)，在凹紋處涂層所揮發(fā)的溶劑分?jǐn)?shù)要比脊紋處的大。其結(jié)果造成凹紋處的樹脂溶液濃度高于脊紋處的濃度，相應(yīng)地在凹紋處的表面張力要高于脊紋處的表面張力。按Marangoni效應(yīng)，涂料就從脊紋處流向凹紋處，換言之，按Overdiep提出的，并用實(shí)驗(yàn)證明的，即對揮發(fā)性溶劑來說，對流平的主要驅(qū)動力不是表面張力而是表面張力差。在某些情況下，如他所證明的那樣，這些差異會超越最平滑階段而導(dǎo)致脊紋成長。由表面張力差所驅(qū)動的流動程度取決于溶劑的揮發(fā)速率。

Overdiep對凹凸不平涂膜在粗糙底材上會產(chǎn)生什么影響特別重視，他推斷，表面張力驅(qū)動的流動應(yīng)產(chǎn)生最平滑的涂膜，然而，如圖2a所示，在薄涂層區(qū)，其保護(hù)必受到限制，因此此種情況是不希望有的。另一方面，如圖2b所示，表面張力差驅(qū)動的流動傾向于產(chǎn)生相同的漆膜厚度，然而此涂膜表面循著底材的粗糙度，而不是流平。Overdiep指出，最好是對涂層進(jìn)行調(diào)整，這樣這二種流動都顯著，以便達(dá)到折衷的，有合理的涂膜平滑而無極薄的漆膜厚度部分，如圖2c所示。這種平衡可由溶劑的揮發(fā)度來加以控制，用極低揮發(fā)度的溶劑，其流平將由表面張力驅(qū)動；用相對高揮發(fā)度的，其主要效應(yīng)將是表面張力差；用中等揮發(fā)度的，則這二種現(xiàn)象可都重要。良好的流平

不良的保護(hù)

(a)不良的流平

良好的保護(hù)(b)可接受折衷圖2

涂料涂敷于粗糙表面可形成的各種流平結(jié)果

在噴涂施工時(shí)，表面粗糙度由谷所圍繞的峰所構(gòu)成，而不是脊紋和凹紋，由于這種效應(yīng)多少會使人想起桔子的外皮，即普通稱之為桔皮的外觀，這種凸出一般要比噴涂液滴大得多。

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各種各樣的因素會對桔皮產(chǎn)生影響，最普通的桔皮在噴涂具有高揮發(fā)速率溶劑之涂料時(shí)會遇到，通常人們可推斷出，由于迅速揮發(fā)，在底材上的涂膜粘度提高迅速以至造成流平不良。在一些場合，多半可能就是這種情況。

然而，在二十世紀(jì)40年代末期，發(fā)現(xiàn)了加極少量硅油(低分子量聚二甲基硅氧烷)實(shí)質(zhì)上往往可改善噴涂揮發(fā)性漆的漆膜的流平。與所有流平由表面張力所致，即由高表面張力所促進(jìn)的這一普通常識相反，在此是加一種眾所周知的物質(zhì)來降低表面張力，在實(shí)質(zhì)上改善流平性能。始表面平滑性良好，可觀察到桔皮在形成。Hahn提出，桔皮的形成是表面張力差驅(qū)動流動所致。到達(dá)濕漆表面上最后的霧化粒子已在噴槍與表面之間行進(jìn)了較長一段距離，因而它已失去

Hahn對這一現(xiàn)象進(jìn)行了解釋，當(dāng)人們噴涂揮發(fā)漆時(shí)，開較多的溶劑，故具有較高的樹脂濃度，從而有比濕涂膜主體更高的表面張力，這樣較低表面張力的濕漆流向這些最后到達(dá)的粒子的邊緣，將總表面自由能降至最低。即表面張力差驅(qū)動流動使桔皮漸漸形成，如果加一種表面張力降低劑，如硅油，那未它非常迅速地取向表面，則濕膜表面和最后到達(dá)的霧化粒子的表面張力全都均勻地低，這樣就沒有差異來促使桔皮產(chǎn)生。在這樣一種漆膜中產(chǎn)生的流平是受到加入硅油后相當(dāng)?shù)偷谋砻鎻埩λ?qū)動，盡管此可能是一個小的驅(qū)動力，然而更為重要的是，由于表面張力差所形成的不規(guī)整得以避免。丙烯酸辛酯共聚物也能產(chǎn)生整個低表面張力，并將桔皮形成的可能降至最小。

但是，我們在觀察硅油或丙烯酸辛酯共聚物可能對刷涂施工涂料的流平產(chǎn)生影響時(shí)，以證實(shí)表面張力差驅(qū)動流平所達(dá)到的程度，但發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的這種流平是更差而沒有得到改善。此實(shí)驗(yàn)的結(jié)果在文獻(xiàn)里沒有提到，但顯然，這些添加劑、不是用來促進(jìn)刷涂施工的涂料的流平，而只是用于促進(jìn)噴涂施工涂料的流平。

靜電噴涂涂料可能顯示出表面粗糙度大于相應(yīng)的非靜電噴涂的表面，其結(jié)果，在以汽車面涂層為例，最后幾道涂料一般不用帶靜電的方法來旋工，即便面涂層大部分用靜電噴涂施工以減少飛散漆霧。以此推測，用靜電噴涂所得到的較大表面粗糙度是由于帶電荷的最后到達(dá)的粒子與地的電絕緣極好的表面上所致，這些最后到達(dá)的粒子會保持其電荷足夠長時(shí)間以處于相互排斥，這樣就減少了流平的機(jī)會。

二，涂料的流掛

當(dāng)我們將涂料用于垂直表面上，重力的作用使它向下流動一段長度(流掛)。在不同位置不同的漆膜厚度會產(chǎn)生不同程度的流掛。

促使涂料流掛形成的力是重力，涂料的密度(P)是一個因素，一般涂料配方設(shè)計(jì)者不太考慮對涂料密度的控制，但在某些情況下可避免使用高密度惰性顏料，避免涂布厚的漆膜。但遮蓋力支配著些漆膜最低厚度，因此，粘度成為控制流掛的主要可變因素。遺憾地是以提高粘度來控制流掛卻帶來流平性下降的問題。

我們模擬實(shí)地施工的條件下通過漆膜行為的觀察來估計(jì)涂料的流掛傾向，但對流掛程度不具有數(shù)字基礎(chǔ)。測定流掛的方法很多，最常用的是流掛指數(shù)刮板法，這是一種直邊的刮板，沿邊上帶有一系列間隔為6.4mm，深度差為1.6mm的凹槽。向下一刮后，在樣板上形成一系列不同厚度涂料的條紋，馬上將樣板放置在垂直位置，當(dāng)涂料流掛時(shí)，會從一條紋向下流到另一條紋的邊緣。如果該涂料很容易流掛的話，薄的會向下流到另一條紋；如果該涂料不易流掛的話、，那么僅有較厚的條紋會向下流到另一條紋。

在噴涂溶劑型涂料時(shí)，通過選用適當(dāng)?shù)膰姌尯蛯θ軇]發(fā)速度的控制，使涂料流掛性下降到最低限度的同時(shí)仍可獲得足夠的流平性。關(guān)鍵是控制粘度，以保證為滿足流平性而設(shè)計(jì)的初時(shí)低粘度，在出現(xiàn)嚴(yán)重流掛之前粘度增大。在用刷涂或輥涂法施工時(shí)，不能采用揮發(fā)速度快的溶劑，往往設(shè)計(jì)成觸變型涂料體系，在粘度恢復(fù)之前允許漆膜流平，而此粘度恢復(fù)之快不足以產(chǎn)生嚴(yán)重流掛。如期望的那樣，乳膠漆較溶劑型涂料出現(xiàn)流掛的可能性要少，因?yàn)樗鼈儙缀蹩偸蔷哂杏|變性。

在高固體份涂料中，尤其是采用噴涂法施工，流掛可能是一種嚴(yán)重的弊病，這與大多數(shù)涂料配方設(shè)計(jì)者的期望相違背的。為了獲得與常規(guī)涂料同樣干性漆膜厚度，濕膜可少涂些。由于流掛是隨漆膜厚度的三次方而減少，因此人們原以為對解決高固體份涂料流掛問題要比常規(guī)涂料更容易一些。而且從高固體份涂料中揮發(fā)掉與常規(guī)涂料相同量的溶劑時(shí)，其結(jié)果是粘度的增加是高于常規(guī)涂料。因?yàn)檫@個因素，也使人們認(rèn)為采用高固體涂料應(yīng)該較容易控制流掛問題。但在實(shí)踐中普遍發(fā)現(xiàn)對高固體涂料的流掛控制更困難。

出現(xiàn)這種情況的原因之一，是高固體份涂料在噴涂過程中(即涂料離開噴槍后，到達(dá)底材表面之前)，溶劑的損失是相當(dāng)少的。與常規(guī)涂料相比，高固體涂料溶劑損失越少，粘度增加越少，其流掛可能性越大。

熱噴涂可能有助于控制流掛，當(dāng)涂料噴在物體上冷卻后，粘度的增加會減少流掛。用超臨界條件下的CO2可能對控制流掛特別有效，當(dāng)涂料離開噴槍口的同時(shí)CO2已蒸發(fā)掉，導(dǎo)致粘度上升。用高速靜電轉(zhuǎn)杯也有助于涂料在較高粘度施工。

但是，通過對涂料中溶劑組成和各種施工手段的調(diào)整，仍然發(fā)現(xiàn)許多高固體份涂料的流掛問題不能完全解決，這樣就應(yīng)該使涂料體系具有觸變性的必要。例如在體系中加入的分散體含有細(xì)粒徑的氣相SiO2、沉淀SiO2、用季銨化合物處理過的膨潤土或聚酰胺凝膠體，以產(chǎn)生觸變性。研究人員試圖設(shè)計(jì)這樣的配方：使體系恢復(fù)到高粘度狀態(tài)的速度控制在恰到好處，慢得足以有適當(dāng)流平，快要足以控制流掛。但是，這些試劑的加入提高了高剪切粘度，因此要求有適當(dāng)?shù)娜軇┖?。而且這會降低涂膜的光澤并在較高溫度下通常不起作用。

在高固體份汽車閃光涂料中流掛問題可能特別嚴(yán)重，即使是很小程度上的流掛，這在白色涂料中可能是不太引人注意的，但對閃光涂料來說是非常明顯的，因?yàn)樗鼤绊懡饘倨娜∠?。而且不希望用氣相SiO2來提供觸變性，因?yàn)?，即使氣相SiO2低的散射效率也足以降低涂料的金屬隨角異色性。因此，開發(fā)了丙烯酸微膠組成，它利用溶脹膠體顆粒來提供觸變流動，在最后成膜物中，來自于微膠聚合物的折射指數(shù)基本上與交聯(lián)型丙烯酸為基料的聚合物的折射指數(shù)是一致的，因此不存在光散射來干擾金屬的隨角異色性。據(jù)報(bào)道，在涂料中加入微膠還能提高最后成膜物的強(qiáng)度。

高固體份涂料遇到的另一個問題是烘烤流掛，即完好的漆膜放入烘箱后出現(xiàn)了流掛。烘烤流掛是由于高固體涂料的粘度對溫度依賴強(qiáng)烈所造成的。當(dāng)被涂工件進(jìn)入熱的烘箱，高固體涂料與常規(guī)涂料相比，粘度下降更顯著，這樣就引起流掛。烘烤流掛可以通過對烘道溫度分區(qū)控制而得到改善，在低溫區(qū)域加熱時(shí)間長一點(diǎn)，使溶劑更多揮發(fā)時(shí)間，并可能產(chǎn)生些交聯(lián)，這樣漆膜在承受高溫前形成較高的固體或較高的分子量，而粘度增加。

水性涂料與高固體份涂料相比產(chǎn)生流掛的可能性要小些，但會出現(xiàn)遲到流掛的情況。水性涂料的粘度主要取決于溶劑對水的比率和溶劑對固體含量的比率。當(dāng)水和溶劑揮發(fā)后，盡管此時(shí)涂料固含量更高，但剩余的水對溶劑的比率可以產(chǎn)生較低粘度，引起流掛，這種行為取決于涂料噴涂后在晾干時(shí)間內(nèi)相對濕度的大小。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)水性丙烯酸磁漆流掛現(xiàn)象發(fā)生在臨界相對濕度之上而不是之下。

三，涂膜的回縮和縮孔

如果我們把表面張力比較大的涂料涂布到一個表面張力相對地比較小的底材上，那么涂料不會潤濕底材，在涂布時(shí)的機(jī)械力可能把涂料涂布到底材表面，但因?yàn)楸砻嫖礉櫇瘢砻鎻埩τ袃A向?qū)⒁簯B(tài)的涂料拉回成球形粒子。同時(shí)溶劑在揮發(fā)，體系粘度在增加，因此涂料在拉成球形粒子之前，粘度已增大到足以使流動基本停止。這就造成一層很不均勻的膜，有些區(qū)域僅一點(diǎn)點(diǎn)厚(如果有膜的話)，而相鄰的地方異常的厚，這種行為通常稱為“回縮”。在水性涂料中出現(xiàn)的回縮取決于多種表面活性劑建立平衡表面張力的速率。

在被油污染過的鋼板表面涂布涂料會造成回縮，最普遍的回縮就是在塑料表面上的涂布，在某些情況下，如果脫模劑不能完全從模壓塑料上移走，就要產(chǎn)生回縮。在表面張力小的底漆上涂布表面張力大的面漆時(shí)會造成回縮，如果涂膜里含有硅油或氟碳表面活性劑，那么在此涂膜上涂布時(shí)也可能產(chǎn)生回縮。為了防止回縮，涂料的表面張力必須比底材小。

如果我們用手拿涂有底漆的樣板，然后在上面涂上表面張力較大的面漆，那么面漆很可能會在你手印中留下的油跡上回縮，這種在底材表面張力小的區(qū)域上復(fù)制圖象的回縮叫”透印”。我們應(yīng)注意到“透印”這個術(shù)語只是眾多回縮現(xiàn)象中的一種。

含有表面活性劑型分子的涂料也會發(fā)生回縮，因?yàn)檫@些分子在極性非常強(qiáng)的底材表面上會迅速定向。在這種情況下，即使涂料的表面張力比底材小，然而當(dāng)表面活性劑在底材表面定向后，涂料的表面張力仍會比底材的大。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是因?yàn)楸砻婊钚詣┲械臉O性基團(tuán)的一端在底材表面締合后，涂布的涂料必須潤濕的是無極性一端所形成的表面。

如果我們?yōu)榉乐箛?yán)重的桔皮問題在涂料中加入過量的硅油，如聚二甲基硅氧烷之類的，那么其中的不溶性組分的小液滴會漂移到底材表面并輔展，形成新的底材表面，使涂料無法潤濕，從而引起回縮。少量的硅油能解決一些涂料缺陷，然而即使過量一點(diǎn)點(diǎn)也可能使問題變得更糟。此外，聚二甲基硅氧烷中的較高分子量部分是不溶于許多涂料配方中的。人們已研究出如聚硅氧烷—聚醚嵌段共聚物之類的改性硅油，它們與許多種涂料混容，且又不太會引起令人討厭的副作用。

高固體份涂料的表面張力很可能比一般涂料要大。要得到較高固體含量，我們一定要用較低分子量的樹脂，這就意味著象羥基這樣的極性基團(tuán)的濃度比較高，因此涂料的表面張力也比平常大，同時(shí)，給予體系最底粘度的溶劑的表面張力也可能相對大一些。因此，在高固體份涂料中更容易發(fā)生回縮現(xiàn)象。

“縮孔”是指在涂料表面產(chǎn)生的小而園的疵點(diǎn)，看上去就象火山口，縮孔不同于爆孔。縮孔是由于涂料內(nèi)部或剛施工后涂膜濕表面沾上低表面張力的污染顆粒所造成的。一些表面張力小的物質(zhì)溶解在鄰近的涂膜表面中造成局部表面張力的差異，由于”馬蘭戈尼”表面流動效應(yīng)，這表面張力小的涂膜部分的流離顆粒試圖覆蓋周圍表面張力大的涂膜。當(dāng)流動產(chǎn)生，溶劑揮發(fā)，表面張力差異增大，于是流動得以繼續(xù)。但是隨著溶劑的揮發(fā)，粘度上升阻礙了流動，形成了凹坑周圍有高峰特征的縮孔。通常，我們可以在縮孔中央看到被污染的顆粒。

我們在施工時(shí)必須防止縮孔，施工者在施工時(shí)應(yīng)盡量設(shè)法不要讓表面張力小的污染粒子碰到濕的涂料表面。例如，人們幾乎能肯定地說在輸送機(jī)上剛被油漆過的工件附近噴潤滑油或硅油會造成縮孔。不過，在多數(shù)工廠不可避免會存在一些細(xì)小的污染顆粒。因此，我們設(shè)計(jì)配方時(shí)要盡量減少產(chǎn)生縮孔的可能性。表面張力小的涂料不太會造成縮孔，因?yàn)楹苌贁?shù)的污染粒子具有更低的表面張力。醇酸樹脂表面張力小，所以很少存在縮孔或回縮問題。通常，溶劑型聚酯涂料比丙烯酸涂料更容易產(chǎn)生縮孔，因?yàn)椋┧嵬苛系谋砻鎻埩^小。高固體份涂料一般表面張力較大，所以比常規(guī)涂料更容易縮孔。一些水性涂料也容易縮孔。人們曾發(fā)現(xiàn)在水性汽車底漆上出現(xiàn)縮孔的事，追其根源，污染來源于生產(chǎn)工人脫落的化妝品顆粒。

應(yīng)用流平劑可以減少縮孔，少量的硅油一般可以消除縮孔，但正如前所述，要謹(jǐn)慎選擇硅油的種類和用量以防止回縮。丙烯酸辛酯類的共聚物（即流平劑）可有效防止縮孔，所有這些流平劑都是通過降低比大多數(shù)污染物更底的表面張力來起作用的。如果整個表面都達(dá)到了均勻的低表面張力，那么就不存在表面張力差引起的流動。

由于表面張力差異引起的液面流動而造成漆膜缺陷的例子還有很多。在涂布馬口鐵板時(shí)，涂料是用滾筒涂布的，涂好的板送上烘架并幾乎是垂直地經(jīng)過烘箱的，在某些情況下，我們可以看到最終完成的鐵板上會形成烘架圖形的薄的漆膜。這是因?yàn)榭吭诮饘俸婕苌系蔫F板傳熱最快，因?yàn)檩^高溫度使在背面的液體涂料的表面張力局部地降低，表面張力小的物質(zhì)向周圍表面張力大的部分流動，在原處形成薄的漆膜，這種缺陷也稱作“透印”。

在噴涂樣板時(shí)，你可能會碰到一種效應(yīng)，叫“厚邊”，即涂膜在邊緣最厚，而靠近邊緣的漆膜又比平均漆膜厚。由于膜厚不同對底材相對遮蓋力明顯地不同。因?yàn)?，在樣板邊緣空氣流動最快，溶劑揮發(fā)也最快，從而造成邊緣的樹脂濃度增加，溫度降低，這兩種因素增加了表面張力，引起靠近邊緣表面張力較低的液體涂料流出并覆蓋于表面張力大的涂料上。

在一種涂料的濕膜上落下另一種涂料的噴涂飛散霧滴，也會引起表面張力差異的流動。如果飛散霧滴的涂料表面張力較低，那么在濕膜上形成縮孔；如果飛散的霧滴表面張力較高，那么就會在局部形成桔皮。

在簾式噴涂施工時(shí)，流動涂料的簾保持完整是最關(guān)鍵的。如果落在流動簾表面的污染粒子的表面張力比涂料的小，那么這種差異導(dǎo)致的流動會造成簾的薄區(qū)進(jìn)而形成簾洞。當(dāng)這部分的簾落在板材上，會造成未涂的部分。減少這種問題的方法是用表面張力盡可能小的涂料，因?yàn)楹熢诹鲃?，表面張力不同于平衡時(shí)測試的值。

四，涂膜發(fā)花及浮色：錘紋面漆

稱為發(fā)花的漆膜弊病，最易發(fā)生在含有至少二種顏料的色漆中。例如，淺蘭色的有光磁漆會顯示在較淺蘭色底上有較深蘭色條紋的圖案。圖案往往是趨向六角形，但很少完整?；蛳喾矗赡苁禽^深蘭色底上有極淺蘭色條紋。

涂膜的這些效應(yīng)是由于顏料離析所引起的，這是在漆膜干燥時(shí)由表面張力差驅(qū)動的對流所產(chǎn)生的。漆膜干燥中溶劑的快速揮發(fā)會產(chǎn)生相當(dāng)多的渦流。當(dāng)涂料從漆膜的較低層向上流動，然后再循環(huán)流回時(shí)會產(chǎn)生對流圖案。在流回前流經(jīng)表面時(shí)，溶劑揮發(fā)，濃度提高，溫度下降，其結(jié)果是表面張力增加。這樣所產(chǎn)生的表面張力差驅(qū)使對流不斷流動。流動的圖案大致上是環(huán)形的，但當(dāng)它們擴(kuò)展時(shí)，會與其它流動圖案相遇而受到壓縮。如果這體系十分有規(guī)律，就會形成六角形圖案的具”納德旋渦(Benardcells)”。該旋渦是以17世紀(jì)的法國科學(xué)家命名的，它指出六角形流動圖案性質(zhì)的普遍性。隨著溶劑繼續(xù)揮發(fā)，粘度增加，顏料粒子難以移動。粘度最小的、密度最低的粒子繼續(xù)移動，時(shí)間最長、粒度最大的、密度最高的粒子停止更早。產(chǎn)生了可觀察到的發(fā)花的離析圖案。

當(dāng)一種顏料絮凝，其它顏料未絮凝，以極細(xì)粒度分散體存在時(shí)，比較容易發(fā)生發(fā)花。極細(xì)粒度的顏料移動最長時(shí)間，并大量被截留在對流流回的相鄰旋渦的邊界。使旋渦之間的邊界區(qū)較細(xì)粒度顏料的濃度較高，而旋渦的中央較粗粒子的顏料濃度較高。如果象淺蘭色涂料中，白色顏料絮凝，蘭色未絮凝，將會在較淺的蘭色底上發(fā)現(xiàn)較深的蘭色條紋。如果是相反，蘭色絮凝，白色未絮凝，可發(fā)現(xiàn)在較深的蘭色底上有較淺的蘭色條紋。

很明顯，通過適當(dāng)?shù)胤€(wěn)定顏料的分散能減少發(fā)花，因?yàn)檫@能使顏料不絮凝。然而即使沒有絮凝也可能發(fā)花，這在使用粒度及密度極端不同的顏料所產(chǎn)生的。明顯的例子是極細(xì)粒度的高色素碳黑與含有二氧化鈦（鈦白粉）制造的灰色漆。不僅Ti02的粒度是碳黑的幾倍，而且其密度也約是碳黑的4倍。避免如此的結(jié)合而可使用大得多粒度的低色素黑色，如燈黑來生產(chǎn)灰色漆能減少問題，可大大減少產(chǎn)生發(fā)花的可能性。

如果使用揮發(fā)較慢的溶劑可減少發(fā)花，因張力差比較不易建立，如果不存在，馬蘭哥尼(Marangoni)流動及發(fā)花將不會發(fā)生。如果涂料出現(xiàn)了發(fā)花，配方者應(yīng)該首先更改配方以消除問題，最普通是所選擇顏料的絮凝所引起的，就應(yīng)修正。第2個選擇是使用助劑，正如由表面張力差所驅(qū)動的其它流動現(xiàn)象一樣，可加入少量硅油來防止發(fā)花。為避免回縮，硅油用量必須是少量的。使用極稀的溶液可減少發(fā)生問題的可能性。鑒于揮發(fā)慢的溶劑也有助于減少發(fā)花，在配制這種助劑溶液中通常使用揮發(fā)慢的溶劑。

與涂膜發(fā)花多少相關(guān)的現(xiàn)象稱為浮色。涂膜浮色發(fā)生時(shí)，不存在條紋的外觀，但其表面的顏色與所使用顏料混合物應(yīng)取得的是不同的。例如，可能會得到一種均勻的灰色，但這灰色會比預(yù)期的黑色及白色顏料配比更深。浮色是由于涂料中幾種顏料中的一種或多種在表面的濃縮所引起的。認(rèn)為是漆膜中的顏料由于密度及粒度的差別或顏料中的一種發(fā)生絮凝，使沉降速度不同導(dǎo)致分層。厚的漆膜、低的漆料粘度、低的溶劑揮發(fā)速度—任何可能使漆膜保持低的粘度、持續(xù)更長時(shí)間的和允許更多顏料沉降的都會加重浮色。其補(bǔ)救措施是避免絮凝及低密度細(xì)粒度的顏料(如果可能)，使用揮發(fā)速度更快的溶劑及粘度較高的漆料。

涂膜發(fā)花通常是要避免的，機(jī)靈的涂料配方者利用這個問題有目的地將發(fā)花導(dǎo)向制造有吸引力的涂料，這種涂料稱為錘紋漆，因?yàn)樗鼈冇悬c(diǎn)象用一把園頭錘子敲打金屬片所產(chǎn)生的圖案。錘紋面漆使用量極大，特別是用于鑄鐵組件類需掩蓋表面粗糙的涂裝。此類涂料含有大粒度，非飄浮型鋁粉顏料及透明細(xì)粒度顏料的分散體—通常是酞菁蘭。取得錘紋效果的方法之一是，噴涂一道鋁粉蘭色涂料，然后在濕膜表面噴涂少量的溶劑。單純?nèi)軇┮旱温湎绿幈砻鎻埩ψ畹?。這樣就建立起表面張力差驅(qū)動對流流動的圖案，導(dǎo)致發(fā)花，條紋處顯示更多的蘭色，圖案的中心有更多的鋁粉，更少的蘭色。

也有稱為自發(fā)錘紋涂料的，配制成錘紋圖案，而無須噴濺溶劑。其效應(yīng)是通過在涂料中使用快速揮發(fā)的溶劑及樹脂，諸如苯乙烯改性醇酸樹脂，能快速干燥。盡管錘紋面漆仍在出售，它們的用途已下降，因?yàn)楝F(xiàn)在使用平滑的塑料模制件，不需要掩蓋粗糙表面的涂料。

五，涂膜起皺：皺紋面漆

涂膜起皺一詞是指涂料表面皺縮成或起皺成小的峰谷。在某些情況下，皺紋的圖案是如此細(xì)小，用肉眼觀察，漆膜顯示出低光澤，而不是皺紋。然而，在放大鏡下，可看到表面是有光的，但起皺紋。皺紋圖案是寬的或粗的，肉眼毫無困難地可見到。

當(dāng)漆膜表層粘度變得極高，而漆膜底部仍相對地呈流體，就會產(chǎn)生皺紋。這可以是由于表層溶劑的快速揮發(fā)，隨之引起底層的溶劑較遲揮發(fā)。更通常的是漆膜表層比底層交聯(lián)更快所引起的。隨后的溶劑揮發(fā)或固化結(jié)果是使底層收縮而將表層拉成皺紋圖案。厚漆膜比薄漆膜更易起皺，因?yàn)樵谄崮ぶ蟹磻?yīng)速度及溶劑揮發(fā)差別的可能性隨著厚度增加而增加。

涂膜起皺最早的范例是與干性油漆漆膜相關(guān)，特別是如果部分或全部的油是桐油，并僅使用鈷鹽作為唯一的干燥劑。曝露在空氣中的氧氣下，桐油交聯(lián)相對較快，而鈷鹽是非?；顫姷挠糜谧詣友趸磻?yīng)催化劑，但是也是一種差的透底干燥劑。這些因素有利于與底層的表層固化。在表層產(chǎn)生較明顯的交聯(lián)后，漆膜的低層交聯(lián)會導(dǎo)致表層收縮而起皺。在醇酸體系中，按桐油與其它干性油之比或醇酸的油度以及鈷與其它促進(jìn)透干的干燥劑如鈷(或鋯)鹽之比，決定皺紋圖案細(xì)的或粗的。在許多情況下，起皺是不期望的，機(jī)靈的油漆人員將這缺點(diǎn)變成優(yōu)點(diǎn)，許多年來，皺紋漆大量銷售，應(yīng)用于辦公器械。多少有點(diǎn)類似錘紋漆，錘紋漆遮了鑄造金屬部件上的不平整。它們的市場銷售明顯下降，鑒于塑料模制件已代替了許多金屬鑄件。

當(dāng)今，通常起皺是一種不期望的弊病。如果配方不合適或應(yīng)用三聚氰胺交聯(lián)漆料，而在配方中使用胺來中和酸度或使用胺封閉的磺酸催化劑提高儲藏穩(wěn)定性；在這些情況下最容易遇到這類弊病。在這種涂料中，隨著胺揮發(fā)性的提高，遇到起皺的可能性也會增加。例如，用二甲基乙醇胺中和的涂料不起皺，而三乙胺導(dǎo)致起皺。涂料使用催化劑濃度提高導(dǎo)致起皺可能性增加。較高漆膜厚度會增加起皺的可能性。

通常在實(shí)驗(yàn)室發(fā)生起皺的另一類涂料，是使用游離基光引發(fā)劑的紫外光固化的丙烯酸酯色漆。需要高濃度的光引發(fā)劑來超過顏料對紫外光的吸收性，否則，紫外線受顏料及光引發(fā)劑的吸收導(dǎo)致滲透到漆膜的能量減少。從而使漆膜表層的交聯(lián)極快，而低層漆膜交聯(lián)較慢，故導(dǎo)致涂膜起皺。如果固化是在惰性氣體下進(jìn)行的，在這些體系中的起皺將比空氣中會更厲害。在后一種情況下，涂膜表層受氧的阻聚可減少固化差別。鑒于此原因，陰離子聚合的紫外光固化的涂料，沒有空氣的阻聚，涂膜甚至更容易產(chǎn)生表面起皺。

六，爆孔

爆孔指的是在涂膜表面形成的水泡，在粘度增加前破裂但未流出而引成的孔洞。有時(shí)，表面層粘度增加到水泡不破裂的程度，這種狀況也稱爆孔，但更通常稱為起泡。

爆孔起因于在最初晾干時(shí)，涂膜表面溶劑快速揮發(fā)，在該膜表面相對于溶劑富余的較低層形成一個高粘度層。當(dāng)該涂裝物件放入烘箱，在涂膜較低層的溶劑揮發(fā)，產(chǎn)生的氣泡不能迅速通過高粘度的表面層。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高，氣泡內(nèi)的空氣膨脹，最終穿過表面層破裂。此時(shí)，涂膜的粘度很快增大，涂料流回去愈合孔口不再可能。

爆孔也可能起因于一類非常厲害是狀況，就是在涂層里夾帶空氣泡，如果膜表面的粘度高，氣泡留在膜里直至涂層進(jìn)入烘箱。噴涂工藝比其它施工方法更可能夾帶空氣泡。

第三種爆孔潛在的原因，是由交聯(lián)劑副產(chǎn)物揮發(fā)形成的，是在表面粘度增加到揮發(fā)物氣泡不能迅速穿過表面逸出的稠度時(shí)產(chǎn)生的。

爆孔形成的概率是隨涂膜的厚度增大而增大，因?yàn)楫?dāng)涂膜厚度增大，有較大機(jī)會在溶劑揮發(fā)的過程中形成一個大的差異。一個相對可能評價(jià)的方法，是對一系列會出現(xiàn)爆孔的涂層，測試其沒有爆孔涂層膜厚度的最大值(當(dāng)膜的制備、晾干和烘烤是在標(biāo)準(zhǔn)條件下)，這個厚度稱為產(chǎn)生爆孔的臨界膜厚。

涂料噴涂愈慢，道數(shù)較多，物件進(jìn)入烘箱前的晾干時(shí)間較長和分段升溫烘烤，使第一階段溫度相對低些，這些工藝參數(shù)能使涂膜的爆孔最少。另外一個能降低