美术型粉末涂料.doc

1. 特殊效应粉末涂料特殊效应粉末涂料中的金属效果粉末涂料，以下简称金属粉，在整个装饰性粉末中，应用面越来越广，是目前美术型粉末的主流。能够用于粉末涂料的特殊效应颜料有许多品种，大体上分为四类，即铝银粉颜料、珠光颜料、铜金粉颜料和其它金属颜料（如镍粉、不锈钢粉等）。每一类金属颜料又包含很多色相的产品，应用于粉末后，便使得粉末多姿多彩，极大地丰富了粉末的品种和装饰性。特殊效应粉末涂料现在主要应用于户内户外金属家具、灯具、工艺品、油烟机、婴儿车、运动器材等。根据调查，国内粉末市场中的大部分金属粉存在质量问题，一是批次间颜色和花纹不稳定，二是喷涂性能较差。（1） 种类和生产工艺 同其它粉末一样，特殊效应粉末涂料的开发和生产及喷涂也有其自身的规律，下面按特殊效应颜料的种类和生产工艺逐一探讨，并在最后介绍一下生产金属粉的新工艺-热粘接（bonding）技术。a) 铝银粉 铝粉颜料，总体上有浮型和非浮型两种。有关铝粉的详情请参考粉 末涂料用颜填料。浮型铝粉加入粉末中，在烘烤后大多能在涂层表面形成连续相，有时有镜面效果。非浮型铝粉，由于特有的闪烁性，在粉末中一般不呈连续相，而是像夜晚星星一样独自闪烁。b) 闪烁性非浮型铝粉，通常粒径20um,表面一般都经过包膜处理，包覆材料主要是有机硅。非浮型铝粉粒径越粗，则闪烁凃果越好。由于其表面经过包覆，具有较好的耐酸碱性，有一定的户外耐久性。添加了非浮型铝粉的粉末涂料可以喷涂洗衣机外壳、摩托车发动机外壳等高要求工件。后混非浮型铝粉，添加比例很宽，10%左右粉末喷涂性尚无太大的影响。国内粉末厂应用得较普及的非浮型铝粉是德国爱卡公司的PCR系列。 c ) 浮型铝粉在粉末中的应用更为普及。浮型铝粉在高倍显微镜下观察，多呈薄片状，平均粒径一般20um，粒径越小，金属感则越强，遮盖力也越大。 金属感最强的应是镀铬效果，这种效果的金属粉在目前的市场上最受欢迎，开发和生产镀铬效果的粉末必须在底粉配方和铝粉的选择上着手，表01的配方可作参考。表01 镀铬效果金属粉配方（配方1）序号原料编号数量（质量份）备注1P606045DSM,酸值55mgKOH/g2E-12(604)25一步法环氧；控制有机氯含量，软化点90923GLP5035环氧吸附型流平剂，液流含量在15%，南海化学4Benzoin0.5消泡脱气剂，晶体状5ZR940+3.5金红石型钛白粉，镇江太白6PE Wax0.5聚乙烯蜡，颗粒状，最好微粉状7TL-250021多孔粉石英，2500目，上海维特锐实业8C Black0.0012高分散炭黑，如Cabot的330R合计100.5012 表01配方中选择P6060是由于该树脂的熔融黏度很小，与E-12型环氧配合生产的底粉流平度高，光泽也非常高。蜡的作用主要是提高粉末表面的耐擦伤性。要得到镜面效果，必须选择合适的铝粉，推荐爱卡公司的PC100和班得鲁(BENDA-LUTZ)公司的AL2081和AL2091,一般添加比例为1.5%，添加量过高易产生吐粉和堵塞喷枪头现象，过低则无镜面效果。其它粒径的浮型铝粉（粒径大多在1020um），添加比例在1.5%2.0%时也能得到非常好的银色效果。这类铝粉添加量较小时，如1%，由于铝粉量偏少，不能充分遮盖住底粉，经常出现发花现象，有时也会出现细小的条纹。d)美术型粉末涂料中主要采用浮型铝粉，这里美术粉可为砂纹、锤纹、皱纹（绵绵漆）和裂纹等。典型的是黑底银花，底粉为锤纹，按照生产工艺，产生锤纹主要有两种方法，一是后加浮花剂，二是内挤锤纹剂。后加浮花剂，花纹容易调整，但美观性较差，喷涂过程容易产生花纹分布不均匀的弊端，粉末的回收利用也很困难。内挤锤纹剂如果工艺掌握得好，可以得到规整美观的花纹，而且立体感强，在工件各个部位花纹较为一致均匀，粉末回收利用率高。推荐配方见表02表02美术型粉典型配方（配方2）序号原料代号数量（质量份）备注1聚酯树脂56低酸值混合型聚酯树脂，酸值在3033mgKOH/g2E-12(604)24常规一步法环氧树脂3Cab-551-0.20.045醋丁纤维素树脂4Wax0.3聚乙烯蜡5填料-TL250020超细多孔粉石英或重晶石粉末6炭黑1高分散型炭黑合计101.345由于是内加锤纹剂，花纹在挤出阶段即基本定型，所以控制挤出条件非常重要。醋丁纤维素的熔点为140左右，不同的挤出温度对其分散性有明显的影响。它在粉末中的添加比例对花纹也有很大影响，一般添加量0.08%时，花纹将细小而稳定。上述底粉，加入浮型铝粉，如苏伦克的PP1170 0.3%0.5%,即可得到花纹清晰、黑白分明、立体感强的黑底银花。开发花纹大而美观的无光型铝银粉，必须在底粉上作调整，可以采用的方法有：在配方中加入部分羟基聚酯，利用它与环氧树脂等的不相容，来减少消光剂的添加量，使底粉的黏度能适当地降低。或在配方中加入低黏度的羧基聚酯如天松的CE1099，通常只要加入15%20%的CE1099即能得到较大的花纹。具体可参考表03、表04配方。表03 大花纹粉末配方举例（配方3）序号原料名称数量（质量份）备注1E-1250一步法常规环氧树脂2EL-120025端羟基型聚酯，广东产协3D684.5化学型消光剂4Wax0.3聚乙烯蜡5TL-250020要求流平好则选择超细多孔粉石英6炭黑1分散性好的炭黑，粉末黑度高合计100.8表04 大花纹粉末配方举例（配方4）序号原料名称数量（质量份）备注1E-1255一步法常规环氧树脂2EL-109920超低酸值混合型聚酯，浙江天松3D684.8化学型消光剂4Wax0.3聚乙烯蜡5TL-250020要求流平好则选择超细多孔粉石英6炭黑1分散性好的炭黑，粉末黑度高合计101.1表03配方和表04配方的烘烤条件：200X10min(金属温度)；底粉光泽5%。上述两种底粉后混铝粉和浮化剂都易得到较大的花纹，但在立体感和花纹形状上有细微差别。建议采用苏伦克的铝粉PP1170,添加比例为0.5%左右，浮花剂的比例视情况而定。浮花剂的选择也很重要，最好一次性多粉碎一些，过筛用较粗的筛网，多保留一些粗粉。e).其它美术粉如砂纹或绵绵漆等，后加入铝银粉一般效果不太明显，这是由于它们的花纹很细密，铝粉不能充分定向排列，闪亮性受到不同程度的削弱或抑制而造成的。这类美术粉的生产相对来说要容易一些。 珠光效果粉末涂料 珠光颜料，能产生出类似于自然界贝売、鱼类、飞禽等的珍珠光彩效果，是常规颜料所不能代替的。最初的珠光颜料由鱼鳞制成，后来又陆续人工合成出氯化银、碱式碳酸铅和砷化合物珠光颜料，这一系列珠光颜料由于毒性太大，使用范围受到了严重的限制。现在普遍推广的珠光颜料为系列云母钛，无毒，光稳定性好，色相丰富，综合性能优良。珠光颜料色相丰富，按照色泽大致可分为银白、虹彩（干涉色）、金黄、金属色（青铜、枣红、紫红、古铜等）四类。粉末厂的技术员在调配方时，必须考虑珠光颜料的颜色和粒径的稳定性，否则会影响 到最终产品的颜色和品质。珠光颜料供应商比较多，国外以德国默克公司为代表，国内则以常州华珠颜料公司为代表。这里介绍几个典型的加珠光颜料的粉末配方，考虑到珠光颜料的价格对粉末成本的影响，这里采用常州华珠的部份珠光颜料作分析。a. 古铜锤纹高光型，底粉同配方2，后混珠光颜料F-052 0.8%1.0%即可。无光型，底粉采用配方3或配方4，后加珠光颜料F-050 0.5%、F-052 0.8%、浮花剂0.5%。b. 松绿锤纹高光型，底粉同配方2，加珠光颜料G-035 0.8%1.0%。无光型，采用配方3或配方4，加珠光颜料G-035 1.0%1.4%、浮花剂0.6%。c. 紫緞锤纹高光型，底粉同配方2、加珠光颜料G-019 0.8%1.0%。无光型，采用配方3或配方4作底粉，加珠光颜料G-019 1.2%1.5%、浮花剂0.5%。d. 金色砂纹 采用黑色砂纹作底粉，见表5表5 黑色砂纹作底粉的配方举例序号原料名称数量（质量份）备注1聚酯58户外型聚酯树脂，酸值3033mgKOH/g2HAA3.2Primid固化剂，如南海T105或EMS的XL5523PV880.12二氧化硅吸附型流平剂4TF-18301.5砂纹剂，德国路博润5Wax0.6聚乙烯蜡6BP-8811.2有机膨润土7TL-250035超细多孔粉石英8炭黑1要求分散性好，黑度高合计100.62上述底粉直接后混2.5%的珠光颜料H-030即能获得典雅富丽的金色效果。珠光颜料的品种很多，可以很方便地调出各种各样色调的粉末，银白系列珠光颜料的闪烁性比非浮型铝粉差，在要求耐强酸碱的场合尽量选用珠光颜料，另在要求粉末耐候性好的情况下，也要优先考虑珠光颜料。铜金粉 用于粉末涂料的铜金粉，实际上不含金，主要成分是金属铜，因掺杂不同比例的锌或锡等而获得多种色相，加入粉末中后，可呈现从丝柔直至粗亮的金色效果。铜金粉发光柔和，色调亲切，古朴美观，多用于金属家具、灯具和工艺品上。选择铜金粉除色相外，要多考虑其耐热性。铜金粉颜料可直接与底粉混合，添加比例视具体情况而定，其色泽和闪光性比珠光颜料要弱一些。（2） 金属粉末涂料的工艺要点 金属颜料的选择提示a. 浮型铝粉尽量不要用于要求耐碱的场合。b. 普通的铜金粉不耐温，采用前应先做试验。c. 浮型铝粉和铜金粉不能用于耐候的场合。d. 根据现有的经验，铝粉和铜金粉尽量选用进口产品，这样可更好地确保粉末质量的稳定性。 配方调整提示a. 在平面型金属粉末中，要充分展现金属效果，应适当提高底粉中的树脂比例，流平剂的量也可适当增加，填料最好选用多孔粉石英，且粒径越细越好。b. 挤出过程必须防止细小凹陷的产生，这是由于配方中树脂过高，黏度低，挤出、粉碎和喷涂烘烤过程易受到干扰而造成的，否则在混合金属粉时会出现花点和深色斑点。c. 以透明或半透明粉作底粉，加入金属粉后，须留意金属颜料的遮盖能力，遮盖力不足，在喷涂复杂工件时，易在交叉或拐角处出现露底的问题。d. 在正常情况下，金属颜料的添加量有一定的限度，浮型铝粉宜小于2%，非浮型铝粉添加比例可高一些，至8%10%时，对喷涂性能尚无太大影响。珠光颜料应小于3%，而铜金粉与非浮型铝粉相似，添加比例允许高一些。e. 金属颜料如果受潮结块后，应避免使用。f. 锤纹类的金属粉末，在开发或生产前，应多了解客户的工件形状、厚度以及烘烤条件，依客户的具体情况来调整花纹，不然会出现与客户生产时的花纹不一致的情况。g. 底粉中应加入适量的蜡，以增加涂层的抗划伤性。h. 除非特殊要求，金属颜料尽量不要与底粉一起挤出，那样将严重破坏金属效果。 后混合工艺 金属粉末的后混合工艺是决定粉末质量的一个重要因素。砂纹、锤纹类金属粉末相对而言比较容易，有时手工拌几分钟，效果也还可以。但对于平面银粉之类，如何稳定地按标准样板生产却是目前制约许多粉末厂的瓶颈。能够用于成品粉末混合的机械设备有好几种，从混合方式上大体上分为：搅拌机、V字形搅拌机和三向旋转水冷混合机，这几种搅拌设备各有其特点。铝粉，尤其是浮型铝粉，粒径很细，容易结成松散的小团，利用上述几种设备与底粉一起混合时，根据观察，铝粉小团很难充分散开，铝粉添加量稍高，极易发生吐粉现象，有时在工件上出现一些凸出的铝粉小团，严重地影响了涂层的美观和质量。现已开发出的新型成品粉末搅拌机，它采用多角度的棱柱为叶桨，转动平稳，设计转速为80120r/min，采用变频控制，一次投料100300kg,尤其适用于搅拌浮型铝粉等金属粉。据测算，在相同的时间内，它的混合效果是其它搅拌机的4倍左右，能达到微米级的均匀度，批次间的颜色重复性非常好。众所周知，铝粉颜料，主要成分是金属铝，化学性质活泼，遇热或明火会燃烧以致爆炸，在加工铝银粉时确实存在一定的危险性。采用高速混料罐或搅拌机密封性太好，长时间搅拌，粉末和铝粉由于摩擦等原因很容易升温，增加了燃烧或爆炸的危险性。新型搅拌机则克服了这个缺点，整个搅拌过程中温升非常小，并且装卸料方便，清洗换色20min即可。在铝粉粉末生产过程中，最主要的是将铝银粉打散，这样才能在粉末烘烤流动过程中充分展现铝粉的金属闪亮效果。通常在慢速搅拌过程中，铝粉和底粉与搅拌叶桨以及桶壁之间的摩擦剪切作用微弱，不足以将铝粉微团打散，随着搅拌时间的延长，整个体系由于摩擦作用，温度将慢慢地升高，底粉和铝粉反而更易于结团，所以慢速搅伴后的铝银粉在喷涂时经常会出现：a.流动性差，粉末在流化桶里不易自由流动，好像有一定的阻力；b.出粉慢，粉从枪头出来时有涌动或明显的波动现象，不均匀；c.粉末雾化性差，粉与粉之间很黏，不易分散开，粉末带电性差，不易上粉，回收粉量明显增加；d.在喷涂过程中，铝粉容易聚集，堵在枪口和枪管里，严重时铝粉连续聚集，可从枪口一直延伸到流化桶，使喷枪和流化桶成为导体，损坏设备和影响安全。铝粉堆积容易引起吐粉，严重影响到粉末表面质量，会产生大量的不良品。反之，快速搅拌将破坏铝银粉的片结构，减弱了铝粉的金属效果，同时在搅拌过程中，桨叶快速转动会使粉末和铝粉很快升温，粉末更易结块，有时搅拌料一从桶中放出即会结块，严重影响到粉末最终的性能和质量，在喷涂过程中将产生如慢速搅拌同样的系列问题。所以生产铝银粉的过程中，如果搅拌不好，粉末的最终质量会受到很大影响。（3） 热粘接技术介绍 热粘接技术，英语称为Bonding,系采用特殊的混合设备，将薄片状的金属颜料粘接到粉末粒子的表面。为金属粉末的应用开辟了更广阔的市场。金属颜料经粘接到粉末上后，粉末在喷涂使用过程中具有了许多优点，概括起来有： 粉末利用率接近100%，与普通粉末一样； 金属色泽均匀，即使单一批量大，仍能保持均匀的金属色泽； 采用Corona静电喷枪喷涂时不会有金属颜料堆积和堵塞枪口的问题； 没有雾化或喷涂造成的边框问题； 金属颜料选择范围宽； 金属颜料含量可以很高，有些粉末的金属效果已经接近或超过了液体涂料； 金属颜料与粉末的混合均匀度更高； 金属颜料与底粉没有分离的问题； 加工过程安全，没有燃烧和爆炸的危险。金属铝粉粉末涂料属于装饰性粉末涂料，主要用于室内外物品和产品的装饰性方面。室外用产品中包括路灯、灯柱、金属门窗、汽车轮毂等；室内用产品中包括天花板、灯饰、玩具、键身器材、防盗门、建筑材料、货架、散热器、电动玩具等。由于粉末涂料的特点，金属铝粉粉末涂料将逐步代替部分溶剂型涂料，而且它的用量有不断增多的趋势。但是粉末涂料不是十全十美，涂膜的微观平整性、装饰效果、涂膜中铝粉的分散性和隐蔽性不如溶剂型涂料，容易使极少量的铝粉颗粒裸露在涂膜表面，长期暴露于空气中时铝粉表面氧化，使涂膜变暗，最终影响涂膜的装饰效果。涂膜涂罩光清漆可以克服这种缺点，但这样提高了材料和涂装成本，经济上不如涂2道溶剂型涂料。由于粉末涂料的局限性，金属铝粉粉末涂料目前还不能用于高级轿车面漆的涂装方面，只能用于装饰性要求不是很高的涂装。金属铝粉粉末涂料作为粉末涂料的重要品种，所有粉末涂料用热固性树脂都可以配制这种粉末涂料，因此涂料的品种多，应用领域将进一步扩大，使用量会增长得更快，取代溶剂型铝粉涂料的比例会更大。2.特殊外观美术粉（1）水纹粉（俗称绵绵漆）绵绵漆花纹细腻，纹理清晰，富有层次感，在粉末涂料中别具一格，按照树脂体系可分为环氧型和聚氨酯型（PU型）。环氧型绵绵漆 同样，这里以黑色为例来说明，漆膜要形成均匀、规律的收缩效果，在设计配方时考虑涂层在加热、流动、固化的过程中，必须有一定的反应梯度（化学反应的速度差别），形象的说法是有竞争反应。据测算，在粉末流动固化的过程中，两种反应的速度差别至少为10 10，才能达到一个有效的不均匀收缩，进而形成连续美观的花纹。双氰胺(DICY)是最早工业化应用的环氧粉末涂料的固化剂，后由于固化速度慢等原因被逐渐淡出粉末市场，绵绵漆中与双氰胺配合的是另一类快速固化剂，以南海化学的605-1A为代表，它是一种络合物，对环氧基有强烈的催化效果。该类粉末的参考配方（质量份）见下： E-12 65 GLP503 4DICY 34 多孔粉石英 25605-1A 23 炭黑 1配方要点：a. 环氧树脂的质量对花纹的大小和起花的稳定性有影响，尽量选择纯度高、分子量较大（软化点较高）的品种；b. 双氰胺的品质对花纹影响较小；c. 填料尽量不选用碳酸钙；d. 流平剂的含量能影响花纹的大小；e. 一次挤出如花纹偏大，可后混浮花剂或605-1A来调整花纹；f. 样板边缘产生锯齿条纹，可调整DICY和605-1A的比例，或加入入量的有机膨润土；g. 待喷工件的形状、厚度、材质、烘烤温度、升温速率等因素都会影响到化纹的大小和起花的稳定性。聚氨酯型绵绵漆 PU绵绵漆的配方设计和起花原理与环氧型绵绵漆是一样的，也是利用竞争反应起收缩作用而得到规则的花纹。参考配方（质量份）见下：EL1000H 55.6 羟基聚酯