资源描述
手机塗裝常見的表面缺陷,2020/8/20,2,前言,塗裝表面缺陷不僅影响美觀 , 它也大大地減少了塗裝的保護功能 想要解决表面缺陷問題 , 我們就必須先將各種缺陷的定義和起因建立起來 , 然後再仔細地規劃和執行適合的預防計劃 有許多的缺陷是可以經過塗料的過濾和環境的管理就很快地被消除 塵粒和污物 樹脂凝膠 顏料聚粒 素材表面清洗欠佳 但也有許多的缺陷則必須從塗料配方來進一步的改善 , 方能達到所期望的效果 更換溶剂和樹脂 調節助剂如顔料分散剂、流變剂、流平剂等等,2020/8/20,3,前言,大多數的表面缺陷與物質流動有密切的關係。塗料被塗佈後 , 表面張力和地心吸引力便開始和對抗的粘力來操控塗料的流動。所以能徹底了解表面張力現象 , 膜流和成膜時的各種變化 , 才是解决這些表面缺陷問題的最好方法 整體來說 , 湿漆膜的表面張力變異是造成許多的表面缺陷的主動力。而這些表面張力變異是受溫差與濃度差所影响 塗膜在固化和乾燥過程中 , 溶剂的揮發會改變塗料的溫度和濃度。相同情况下 , 固化反應的放(吸)熱現象 , 也能造成同樣的效果 往往這些的變化是區域性的 , 很容昜就會造成表面張力差率。物質會從低表面張力區流向高表面張區 塗料的粘力(粘度)是主要的動力能抗阻表面張力差率所引起的流動 , 但如果粘度超高時 , 它會防礙塗料的流平 , 導至不同的表面缺陷,2020/8/20,4,表面科學?,1 cm,1 cm,1 cm,膜厚 = 10 micron,面積 = 1,000 cm2,1 mm,1 mm,1 mm,粒子總數 = 1,000,000,000,000 總面積 = 60,000 cm2,粒子總數 = 1 總面積 = 6 cm2,霧化,2020/8/20,5,什麽是表面張力?,一種液體的收縮性表面力 , 借以使其傾向于呈現球形及顯出最小的可能表面 表面能量是表面分子對體質分子剩餘的能量。這相等于製造一面積單位所消耗的功能。 表面能量 (surface energy, ergs/cm2 ) 相等于表面張力 (surface tension, dynes/cm) 牛頓米 (N/M,表面,液體,空氣,2020/8/20,6,表面張力,溶剂的表面張力大多在 22 - 31 dynes/cm 樹脂的表面張力大多在 34 - 58 dynes/cm 表面張力值隨溫度升高而直线降低 溫度關係,2020/8/20,7,表面張力,混合溶剂和樹脂溶液的表面張力 濃度的關係,2020/8/20,8,表面張力梯度 (Surface Tension Gradient),許多的表面缺陷和湿塗層的表面張力梯度有很密切的關係。 塗料（所有液體）會由低表面張力區流向高表面張力區。,g1,g2,g1,g1,g2,g2,g1 g2,g1 g2,g1 g2,表面張力 g,2020/8/20,9,一些常見缺陷名稱,水泡 (Blisters) 內部氣泡 (Air entrapment) 溶剂泡 (Solvent pops) 針孔 (Pin holes) 魚眼 與弹坑 (Fish eyes and Craters) 浅穴 (Dimples, Benard cells) 肥邊 (Fat edge) 桔皮 (Orange peel) 流挂(Sags, runs, curtains) 光泽变異 (Gloss variation) 色差 (Color mismatch) 異色班纹 (Mottling) 脏點、雜質、毛絲 (Dirt, foreign objects, fibers) 涂膜硬度不足 (Film hardness deficiency) 色遮蓋不足 (Poor Hiding) 乾噴 (Dry spray),2020/8/20,10,描述： 表面的小氣泡或小氣孔 通常是空氣在製造和噴塗過程中被困陷在塗膜裹、塗膜經過固化後，表面呈現許多小氣泡或小針孔 這一類缺陷不僅破壞美觀，也是將來造成腐蝕和不耐侯性的起點,內部氣泡 (Air Entrapment),2020/8/20,11,起因： 塗料本質就容易“穩定”被困陷的空氣，容易產生泡沫 霧化滴太大 素材本身含許多氣孔 如果塗料的粘度低和塗層能保持液態時間長，那些被困陷的空氣就能在塗膜固化前释放出來，這樣就不會導至上述的問題 相反地，在稀释剂快揮發塗料高粘度、快固化條件下，氣泡就很容易產生 预防: 使用消泡剂 (Defoamers)令被“穩定”的氣泡分裂 採用揮發性較較低的稀释剂 採用正確的分散和混合工程，減少空氣被困陷在塗料中 調整噴塗参數，防止空氣被壓溶在塗料中,內部氣泡 Air Entrapment,2020/8/20,12,水泡 (Blisters),描述： 圓凸狀之小泡 , 泡內含溼氣 可為單泡或多泡聚集 , 散布在漆面各處,起泡 (Blowing), air entrapment,2020/8/20,13,起因： 噴涂前素材表面含水份, 或者有含水的污垢 前制程素材水洗後沒完全烘干 素材表面遺留指紋 ,汗(含鹽份,水份和油脂) 素材曾在低溫下（冷氣房）儲存, 移到噴涂前未除盡水氣 高壓空氣管中含水份過高(通常此項會發生大量水泡) 素材內有小凹孔 , 藏在內的水份, 烘烤過程中被釋放出來 金属素材表面有銹迹 ,磷化渣貭 ,砂孔等,水泡 (Blisters),2020/8/20,14,溶剂泡 (Solvent pop),别稱:氣泡 (Bubbles),描述： 圓凸狀之泡 , 內含溶劑蒸氣 (和水泡很像) 一般的小泡直径小于 1 mm 當氣泡爆破后,中間凹而圆邊凸起,形成如火山口狀或彈坑狀,2020/8/20,15,起因： 在烘烤過程中 , 漆的表面先成一片薄膜。未及時揮發的溶劑在高温下产生蒸氣聚集形成氣泡。氣泡內的壓力使漆面凸起 , 若氣泡壓力超過薄膜的漆伸延力 , 氣泡便爆破 , 形成圓邊凸起之彈坑 流平時間不足 , 使漆在進入烤爐前 , 大量溶劑仍留在漆內 噴層太厚 , 進入烤爐前溶劑不能完全揮發掉 溶劑混合比不正確。造成含揮發性低的溶媒過多 底漆烘烤不足 ,仍有殘余的溶劑留在底漆內 噴槍空氣庒力太低 热源太近湿漆層表面 ,導致表面先乾 烤爐溫度過高 , 導致表面成膜速度快於漆內溶劑揮發速度 噴房湿度太高 , 溫度太低。,溶剂泡 (Solvent pop),2020/8/20,16,预防: 確保素材表面清潔 使用溶（稀释）剂調漆時必須考慮到噴房內的温度 ,湿度和風速 ,然後仔細選择揮發性能配合當時噴涂環境條件的混合剂 每層漆膜厚度合適 使用正確的喷漆氣压力 烘烤前有適當的流平，避免加热过快，热源过近,溶剂泡 (Solvent pop),2020/8/20,17,針孔 (Pin holing),描述： 小凹穴 , 通常出源於丁一層涂膜, 直径都小于 1mm 它們有時會散布成一片,2020/8/20,18,起因： 極微量的溶剂残留在底層。在上層烘烤時 ,溶剂慢慢地上昇造成一隧道。由於上層的粘度大（固化中）不一容易流動 , 無化完全填滿這隧道 ,最後留下细長的空間 噴槍的氣压太低無法将涂料適當地微粒化 ,大粒子噴到素材表面時,微量的空氣被困在湿漆層中, 烘烤時這些被困的氣泡就慢慢地被释放出來形成針孔,針孔 (Pin holing),2020/8/20,19,预防: 涂膜厚度合適 使用正確的喷槍氣压力 , 使涂料達到合適的噴霧 烘烤前有適當的流平 避免加热过快，热源过近 保持素材表面平滑乾淨,針孔 (Pin holing),2020/8/20,20,魚眼 (Fish Eyes),描述： 魚眼呈中間凸起 , 圓邊凹下的形狀 魚眼一般比氣泡大,直径可大至5 mm 魚眼中間偶兒會有顆粒存在 (是造成它的残屍）,(Cissing), 火山口 , 弹坑 (craters),2020/8/20,21,起因： 素材表面被低表面張力的物質污染 硅 (Silicone)类有机物 低分子碳氫化合物 , 脂肪 (Grease, wax) 氟碳化合物 (Fluorocarbons) 裸手接触素材 涂料本貭太敏感 ,容易产生區域性的張力差異,導至魚眼形成,魚眼 (Fish Eyes),魚眼和針孔 ,水泡及氣泡不一樣。魚眼的形成是的上而下。有點像月亮的表面，大多的大山口是被外來的隕石衝撞得來的。,2020/8/20,22,魚眼形成的基理,低表面張力的污染物造成向外的推動力 , 将涂料堆成一個外圈高凸的火山口,J = 流動量方程式 Dg 表面張力差 (dynes/cm) h粘度(poise) h膜厚(cm),2020/8/20,23,魚眼形成的基理,生產线上己確認的成份 硅液的小滴(Droplets of silicone fluid)(g 20 dynes/cm) 氟碳液的小水滴(Droplets of fluorocarbon fluids)(g = 15 - 20 dynes/cm) 消泡剂 (Defoamers) 凝膠体粒子 (Gel particles) 灰塵 (Dirt) 纤維 (Fibers) 助濾物 (Filter aids) 噴霧物 (Overspray) 不溶硅化合物 (Un-dissolved silicones) 高压氣管和机器的油滴 (Oil droplet from compressed air-line or machines),2020/8/20,24,聚合物的表面張力 (Surface Tension of Polymers) 聚合物 表面張力 , dynes/cm 三聚氰胺 Melamine (HMMM type)57.6 環氧樹脂 (Epon 828)46 聚苯乙烯 (Polystyrene)42.6 聚乙烯基氯 (PVC)41.9 聚甲基丙烯酸树脂 (PMMA)压克力41.0 聚乙烯基醋酸酯 (Polyvinyl acetate)36.5 聚丁基丙烯酸树脂 (PBMA)34.6 低分子PBA流平剂 (Modaflow)32 低分子PEHA流平剂 (Resiflow)31.2 聚二甲基硅氧烷 Poly(dimethyl siloxane)19.8,魚眼形成的基理,2020/8/20,25,魚眼形成的基理,聚二甲基硅氧烷 Poly(dimethyl siloxane) 表面張力 20 dynes/cm,抗魚眼剂,2020/8/20,26,预防: 禁止在生产线上使用含硅的物貭 護手膏 髮膠 脫模剂 潤滑剂 用適當的清洗溶媒如丙酮 (acetone)除去素材表面的硅化合物（小心素材被溶媒腐蝕） 確保表面清潔。使用適當的脫腊剂 ,脫脂剂 保持噴房乾燥 ,排氣流通 採用降低涂料表面張力的添加剂（危險！這类的添加剂舍會減低涂料的附著力）,魚眼 (Fish Eyes),2020/8/20,27,描述： 為六角形的浅凹穴, 整體有如蜂巢室 , 直径為 0.2 2.0 mm,浅凹穴 (Dimples, Benard Cells),2020/8/20,28,起因： 在溶剂快速揮發吸熱的條件下，湿漆層的表面迅速冷卻。漆層內便產生对流, 形成許小旋渦。 這些對流導至在不同的區域裏分離和沉澱不同的塗料成分,造成色差和表面凹凸不平 有時, 塗膜表面會在固化過程中流平,這些小凹穴則不易被觀察到。,浅凹穴 (Dimples, Benard Cells),2020/8/20,29,起因： 在着色塗層中,對流往往可能分離顏料,造成有如一款顏料浮在表面。這類的缺陷稱為色浮 (Floating) 预防: 減低膜厚 如果塗膜必需很厚 , 可採用多層薄塗方法 增加塗料黏度 採用適當的流變剂可以減小對流 , 甚至消除凹穴的產生 將表面張力斜率降至最小 添加少量的矽氧化合物 採用低能量的樹脂 儘量避開使用極化的聚合物 要達到最理想的效果 , 往往上述的幾個方案都必須同時進行。,浅凹穴 (Dimples, Benard Cells),2020/8/20,30,肥邊 (Fat Edge),描述： 塗膜在邊緣區域顯示比其他區域厚 被塗物的底邊塗膜比較厚,畫框 (Picture Framing),2020/8/20,31,肥邊 (Fat Edge),起因： 在烘烤過程中 , 邊緣的塗料溶剂會揮發比較快 , 因而導至表面張力異差造成塗料流向素材邊緣 , 形成肥邊。 在加熱固化時 , 塗料受重力的影響流聚在素材的下端邊缘 , 形成肥邊。在嚴重的情况下則轉變成流挂。 预防: 一般的預防方法是利用少量的硅类有机物或其他的表面活剂來減少表面張力的差異 使用適當的流變助剂 , 增加塗料的粘度,2020/8/20,32,桔皮 (Orange Peel),描述： 漆膜表面不平整如同桔子皮表面 桔皮和乾噴不一樣。桔皮的表泽不受其表面不平影響。乾噴除了表面粗糙 , 表面光泽也偏低,2020/8/20,33,起因： 桔皮的產生是因為噴到素材上的油漆流動不良 , 無法展平 , 固化後仍保留表面的不規則性 噴涂参數欠佳。槍距，空氣压力，出漆量調節不正確 過度乾噴或霧化導致傳遞途中揮發了過量溶劑 , 使漆落在素材表面後無法再流動 使用不合適的稀釋劑 , 有過多易揮發的成份 噴房和素材溫度過高 , 使揮發速度增快 涂料粘度没調好，混合也不均匀 素材表面温度变易不定，氣流不平衡 霧化過低 , 漆粒太大 漆料溫度過低 , 粘度太大 濕度太低,桔皮 (Orange Peel),2020/8/20,34,预防: 使用正確的噴涂手法，確定噴槍是調節对的 調节涂料至合適的粘度 均匀噴凃手法 噴涂必須依据建立的温度范围內使用 产线的氣流必須穩定，没有渦流,桔皮 (Orange Peel),2020/8/20,35,流挂(Sags, Runs, Curtains),描述： 通常在垂直面等处 ，出现漆膜局部过厚造成大波纹、乳头现象。 固化前 , 漆在垂直置放的素材表面會向下流(受重力影响) , 從而形成流挂,Runs: Sags in narrow bands Curtain: A wide sag,2020/8/20,36,起因： 塗料粘度過低 噴涂太厚 , 太濕 槍頭氣路受堵 , 使噴出的圖案變形導致噴漆集中在某區域 噴涂參數不正確 , 特別在噴涂形狀奇特的物件時 , 為了太注重細節而使其它區域噴過多 噴槍太近 , 溶劑揮發不足 ,造成涂層流動性太好 慢乾溶劑過多 氣壓低 , 霧化過低 , 揮發不夠 噴房溫度太低 ,溶剂揮發变慢 塗料和素材溫度偏低 预防: 注意噴房的濕度和溫度 (外邊進來的空氣的變化) 氣壓和噴槍的參數調節正確 使用合適的增粘剂、流變剂來調整塗料的粘度,流挂(Runs, Sags, Curtains),2020/8/20,37,表面霧白(Blushing),描述： 塗膜表面蒼白 , 失去預期的光澤。 一般比較常於溶剂多的噴漆 , 但也可能發生在烤漆或UV漆上。,2020/8/20,38,起因與预防: 這種現象經常發生在湿度高的時候噴塗。在噴塗過程中, 溶劑的揮發會造成塗膜表面的溫度低過水氣的露點 , 濕氣在膜面上便凝成小水滴 , 水滴引起樹脂和顏料沉澱或形成微空(Microvoids) 受影響的區域會呈現蒼白或低光泽褪色的斑片 流平區濕度過高 稀释剂揮發太快 素材溫度太低 降低噴房的湿度 改用比較慢揮發性的稀释剂 在臨塗裝前,把素材加熱(如紅外线燈等),表面霧白(Blushing),2020/8/20,39,光泽变異(Gloss Variation),描述： 光澤是物体表反射光的能力 , 光澤低則反射光少。 光澤變異範圍可以為整片, 局部 , 條狀 , 點狀等等,2020/8/20,40,起因與预防: 底漆濕噴。若某區域底漆濕噴 , 漆內之顏料漂浮在表面。面漆噴完后 ,濕噴與干噴區可能顯現不同的光澤 烤爐內換氣不足 , 可使溶劑蒸氣無法排出。可在涂表形成薄霧 用天然氣燃燒直接加熱的烤爐 , 其廢氣 (CO, CO2, NOx) 可和涂膜产生化学反应而改變表面光澤 流平區濕度過高 , 高揮發性的溶劑在揮發時吸收四周能量 , 造成物表低溫下的濕氣凝成小水滴 , 水滴便形成表面霧白(Blushing) 膜厚不足或者不均勻 烘烤溫度過高或烘烤時間過久,光泽变異(Gloss Variation),2020/8/20,41,色差 (Color Mismatch),描述： 同批的涂料 , 噴涂前后產品的色差 不同批号的涂料因調色手法差，得到明顯的色差,2020/8/20,42,起因: 濕乾噴變異所造成 , 在金属漆尤其顯著。 涂膜的湿度影響金属粉或顏料的分佈而產生色差。 通常干噴颜色會比較淡。 油漆攪拌不當 , 使色素分布不均。 膜厚過薄 , 無法完全蓋住底層。造成底層的色彩透露至上層 噴涂手法不同(平板式或離心式)造成顏料的分佈或排列不同, 從而形成色差 霧化及漆粒噴到物件的速度不同 , 造成色素的分布或者排列不同, 從而形成色差 素材不同:油漆用相同噴涂過程噴到塑件或金屬件上 ,有可能有色差 素材表面咬花(或紋路)不同。油漆噴在細紋或粗紋的表面 , 用儀器測可能無色差 , 但用肉眼看時會有色差的感覺。故颜色檢查 , 通常要目視和儀器一起用 烘烤時間太長或溫度過高 ,可使颜色過暗或变黄。有些漆料（如PU漆）對此條件特别敏感。,色差 (Color Mismatch),2020/8/20,43,预防: 如前頁所寫的 , 造成色差的原因繁多。所以想要完全防止它的發生是相當困難的。 基本上 , 我們所能做到的就是儘量保持噴塗參數和程序完全不變 , 控制最後產品的色差能在客户允許的範圍內。 外邊引進來的空氣(經過濾)因氣候的改變(早晚溫差、晴雨天的乾湿) , 它的温度和濕度對稀释剂的揮發率有很大的影響。最後能令同批號的塗料產生可辨認的淡暗色差 下列的幾個條件佷容易造成色彩變淡 快揮發的稀釋剂 太多稀釋剂 噴槍氣壓太高 噴槍距離太遠 膜厚低 乾噴,色差 (Color Mismatch),2020/8/20,44,班纹 (Mottling),描述： 比較常見于銀粉漆、主要是鋁粉排列不一致 當過度湿噴時、顏料與鋁粉分離，顏料聚集處成深色，而鋁粉則成亮班 顏色分離(二種色彩)或顔料濃度不均(一種色彩),起雲 (Clouding) ,異色,2020/8/20,45,起因： 一般的色彩常用两种以上的顏料混合，他們的密度不同，當過度湿噴時、它們因密度不同分離而造成班紋 在溶剂在快速揮發吸熱的條件下，湿漆層的表面迅速冷卻。漆層內便產生对流, 便形成許小旋渦，小旋渦把顏料捲到四，金属粉滯留于旋渦中間、如此便形成小圈状的雜班 因表面張力的原因 , 常使素材边緣聚集過多的油漆 , 顏料可能上浮而形成深色边框,班纹 (Mottling),2020/8/20,46,起因： 使用不合適的稀释剂 稀释剂加入太少 噴涂参數不正確 (噴槍 ,氣压 ,温度 ,湿度等没調好) 预防: 調節噴塗參數 , 使塗層整面乾濕均匀 減低噴房的風速 , 最好能利用空調來保持濕度和温度的平衡。,班纹 (Mottling),2020/8/20,47,雜貭 ,毛絲 (Impurity, Fiber),描述： 多數由噴涂環境不清潔所造成 在外觀上多是突起來的,污垢 (Dirt), 纤维 (Thread), 異色點 (Bits),2020/8/20,48,起因： 毛絲(Fiber, lint): 多由衣服 ,紙 , Masking tape等材料的邊緣而來 殘漆渣 (Overspray): 殘漆落在噴房四處 , 他們的碎片被吹起落在被噴的素材上。造成此問題的原因是 : 噴房內氣流不平衡 , 無法排去殘漆 素材表面的灰塵没完全被清除 涂料本身含有雜質(如纤维 ,纸屑等等) ,没過濾 濾網太粗 濾網太髒 , 缺少保養維護 , 殘漆渣滲漏出來 噴房、流平間、烤房等環境的空氣含灰塵 調漆間坑髒、油漆没蓋好 調漆罐、涂料供应管、噴槍未適當清潔 混合不適當的溶劑使樹脂無法完全溶解而形成小軟塊 (microgel), 這些軟塊滲過濾网而被噴到物件上 压缩空氣未過濾、或濾网太髒,雜貭 ,毛絲 (Impurity, Fiber),2020/8/20,49,雜貭 ,毛絲 (Impurity, Fiber),主要來自衣服纤维，人員走動太多太繁、未穿好防塵衣 也有來自劣貭的空氣過濾网,纤维 (Thread),毛絲 (Fiber),SEM photomicrograph of cellulose fibers,FTIR identifies contaminant fiber as cellulose,预防: 當這类缺陷很多時，建議将缺陷樣品抽取30 50片進行詳细分类。使用放大鏡觀察缺陷形状 （拍照） 、顏色等 分析後馬上進行改善、清除产线上所有看到的雜物、髒物,2020/8/20,50,硬度不足(Hardness Inefficiency),描述： 涂膜的硬度不足、很容易被划伤。不能通过客户規定的检验,2020/8/20,51,起因： 通常是涂膜树脂交連不達到該有的程度 交連不足的可能原因有 树脂分子選择不合適 交連反应尚未完全 UV灯能量不足或有更变 (UV漆) 烘烤時間不夠長、烤线温度低 (烤漆 PU) 雙组份漆 (如2-K PU)漆和固化剂的配比不对,硬度不足(Hardness Inefficiency),2020/8/20,52,色遮蓋不足 (Poor Hiding),描述： 涂膜過薄可見底層、通常會出現在較难噴到的底、側面、轉角等地方,涂膜太薄(Thin Film),2020/8/20,53,起因： 顏色（色漿）有浮動效应 (Floatation Effect) 色漿的色強度差異（批次、厰家不同） 攪拌不夠均勺 調色技術欠佳,色遮蓋不足 (Poor Hiding),2020/8/20,54,乾噴(Dry Spray),描述： 涂膜表面光滑、但光泽異常偏低、顏色同時也可有差異,異常低光泽 (Loss of Gloss),2020/8/20,55,起因： 稀释剂揮發太快 使用不合適的添加剂 表面被臘、油脂、皂、油或水污染 溶剂霧碰到冷空氣、冷凝後腐蝕涂膜表面 预防: 選用正確的稀释剂 ，正確的比例 正確噴涂手法槍距、扇形、氣压 产线的氣流穩定通暢，没有渦流,乾噴(Dry Spray),2020/8/20,56,结論,
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