浅谈金属铝粉粉末涂料的种类及性能
来源:长江铝业网 2018-01-02 09:43:05   http://alu.ccmn.cn      分享有奖:
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  1 引言

  随着国家对环境保护的重视,作为环保、高效能、高效率和经济型的粉末涂料,近几年来产量迅速增加,品种不断增多,应用领域逐步扩大。在装饰性方面,除了普通型不同光泽、平整表面的粉末涂料品种外,桔纹、皱纹、砂纹、花纹、锤纹、金属粉粉末涂料品种和用量也在增多,逐步渗透到溶剂型涂料应用的各个领域。在这些品种中,金属铝粉粉末涂料是主要的装饰性粉末涂料的一大品种,其中包括金属闪光、金属镀层、金属花纹、锤纹和金属光泽纹理型粉末涂料。这种粉末涂料的特点是都含有金属铝粉,通过改变铝粉规格、涂料配方和制造工艺,可以得到不同性能和涂膜外观的粉末涂料。下面具体介绍这种粉末涂料的品种、制造工艺、配方组成、影响涂膜外观的因素、应用领域和存在的问题。

  2 金属铝粉粉末涂料的品种

  金属铝粉粉末涂料是金属粉粉末涂料中最重要的品种。金属铝粉粉末涂料按涂膜外观分为涂膜平整的金属闪光、金属镀层型粉末涂料;涂膜纹理状的花纹、锤纹和金属光泽纹理型粉末涂料。可用于金属铝粉粉末涂料的成膜物有环氧、聚酯环氧、聚酯、聚氨酯和丙烯酸树脂等,国内用的主要品种是聚酯环氧和聚酯树脂型金属铝粉粉末涂料。

  (1)金属闪光粉末涂料,是在粉末涂料底粉中添加非浮型金属闪光铝粉而制造的粉末涂料,在涂料固化成膜后均匀分布的金属闪光铝粉对光的反射使涂膜产生闪光效果。

  (2)金属镀层粉末涂料,是在粉末涂料底粉中添加浮型金属铝粉而制造的粉末涂料,涂料成膜固化后,由于金属铝粉完全覆盖涂膜表面形成类似“电镀层或抛光不锈钢”的涂膜外观。

  (3)金属花纹粉末涂料,是在粉末涂料底粉中添加金属铝粉和花纹剂而制造的粉末涂料,涂料成膜固化时,由于花纹剂对表面张力的影响,在涂膜外观形成金属铝粉银色花纹。

  (4)金属锤纹粉末涂料,是在粉末涂料底粉中添加金属铝粉和锤纹剂而制造的粉末涂料,涂料成膜固化后形成银色锤纹。

  (5)金属光泽纹理粉末涂料,是在粉末涂料底粉中添加金属铝粉和纹理剂(砂纹剂或皱纹剂)制造的粉末涂料,涂料成膜固化后,由于铝粉和纹理剂的作用,形成金属光泽纹理涂膜外观。

  3 金属粉末涂料的制造工艺

  金属铝粉粉末涂料的主要制造工艺与一般粉末涂料的制造工艺差不多,包括:

  原材料的预混合→熔融挤出混合→冷却和破碎→微细粉末→分级过筛→成品

  对于金属铝粉在预混合工艺时添加的制造工艺(俗称铝粉内加工艺)中,完全按上述工艺制造,例如锤纹、花纹和金属镀层粉末涂料的一部分是使用这种方法制造的。

  对于需要干混合法添加金属铝粉的粉末涂料制造工艺(俗称铝粉外加工艺)中,未加金属铝粉的底粉按上述工艺制造成半成品,然后按配方量加入金属铝粉,用混料机干混合均匀得到产品,例如金属闪光、金属镀层的一部分、花纹和金属光泽纹理粉末涂料是用这种方法制造的。

  在半成品中添加金属铝粉的制造工艺(铝粉外加工艺)中,为了防止金属铝粉的粒径在混料过程中受到破坏而影响涂膜外观,同时防止混料过程中使粉末涂料结聚,一般采用没有破坏能力、发热量很小、甚至带冷却装置的低速搅拌混合机进行混合,这种混合设备中有V型混合机、三维旋转水冷却混合机、桶式混合机、邦定(Bonding)混合机等。

  在金属铝粉的干混合过程中,除了邦定混合机以外,其他混合机混料的粉末涂料中金属粉与底粉是以分离状态存在。由于金属粉与粉末涂料粒子的密度和电性能不同,当静电粉末涂装时,两种物料的带静电性能不同,上粉率也有差别,导致粉末涂料与涂膜之间的铝粉含量产生差别,也使回收粉末与原粉中的铝粉含量不同,难以使回收粉末再利用,最终将影响涂装产品外观品质的稳定性,还增加涂装成本。

  用邦定混合机或其他能使金属铝粉黏附到粉末涂料底粉上的混合设备或制造工艺,能使原粉末、涂膜和回收粉末涂料中的金属铝粉含量一致,回收粉末可以再用,同时能保证涂膜外观品质的稳定性。由于邦定混合机比较贵,使得涂料制造费用比较高,使用这种设备的厂家比较少。

  4 金属粉末涂料基本配方和影响涂膜性能的因素

  4.1 金属闪光粉末涂料

  这种粉末涂料一般由底粉和铝粉组成,底粉的主要组成与普通粉末涂料一样,由树脂、固化剂、流平剂、脱气剂、透明颜料、铝粉、铝粉专用助剂、消光剂或消光固化剂等组成,一般不用有遮盖力的颜料。在某些情况下,为调色和改进涂膜硬度等性能,适当添加透明颜料和填料,但是填料的用量比普通粉末涂料要少。如果添加量多,将影响铝粉的闪光效果和涂膜的平整性。

  铝粉是以干混法加到底粉中的,用量为底粉总量的1%~5%。根据涂膜外观闪光点大小和亮度的要求,选择不同粒径和用量的铝粉。一般选用粒径在15~55μm的非浮型铝粉,闪光点大时选择粒径大的铝粉,闪光点小时选择粒径小的铝粉;要求涂膜亮度高时铝粉的用量要多,涂膜亮度低时适当降低铝粉用量。

  4.2 金属镀层型粉末涂料

  这种粉末涂料的配方组成与普通粉末涂料一样,由树脂、固化剂、流平剂、脱气剂、颜料、填料、铝粉、铝粉助剂、消光剂或消光固化剂等组成。在配方中铝粉的用量为底粉或配方总量的1%~5%,根据涂膜外观和金属镀层亮度选择不同粒径和用量的铝粉,使用粒径在2.6~15μm的浮型铝粉。目前主要用的铝粉品种为干混合法外加型的浮型铝粉。已经开发出内加型的铝粉,虽然有许多优点,但比起外加型的铝粉,其用量大,涂料的成本高,真正工业化大量推广应用还需要一段时间。

  4.3 金属花纹粉末涂料

  这种粉末涂料的配方是由树脂、固化剂、花纹剂、颜料、填料、铝粉、消光剂或消光固化剂等组成,与普通花纹金属粉差不多。根据铝粉的品种,可以采用内加或外加两种方法添加进去。花纹剂也可以采用内加或外加方法加进去。在这种配方中般情况下不加流平剂,如果需要添加时用量也很少。

  在配方中花纹剂和铝粉是影响涂膜外观的重要因素,随着花纹剂用量的增多,花纹变小,涂膜变平整,立体感变差;随着铝粉用量的增加,涂膜的金属亮度增强;铝粉的粒径对涂膜外观也有影响,在同样用量的情况下,铝粉粒径越小涂膜亮度越亮。另外,成膜物质的熔融黏度、反应活性、颜填料的品种和用量等因素对花纹纹理也有一定的影响。

  4.4 金属锤纹粉末涂料

  这种粉末涂料的配方是由树脂、固化剂、锤纹剂、脱气剂、透明颜料、少量填料和铝粉等组成。在配方中铝粉的用量为配方总量的0.8%~1.5%,铝粉粒径在20μm以下的浮型或非浮型铝粉都可以使用。锤纹剂的用量根据品种而不同,如果用醋酸丁酸纤维素CAB551—0.2时用量为配方总量的0.1%~0.2%。考虑到颜料和填料对锤纹清晰度的影响,不透明的颜料不适合使用,而填料的用量不应超过配方总量的10%,不用填料时锤纹纹理更清晰。

  在配方中锤纹剂的用量是决定锤纹纹理大小的主要因素,随着锤纹剂用量的增加,锤纹纹理变小,立体感变差;随着锤纹剂用量的减少,锤纹纹理变大,立体感增强,甚至露底。另外,成膜物的熔融黏度、反应活性、流平剂的添加量等因素也影响锤纹纹理的大小。

  4.5 金属光泽纹理粉末涂料

  这种粉末涂料的配方是由树脂、固化剂、颜料、填料、纹理剂(例如皱纹剂、砂纹剂)和铝粉组成。一般以纹理型粉末涂料作为底粉,外加一定量的金属铝粉干混合,使涂膜具有一定的金属光泽。铝粉的用量根据用途而定,一般为配方总量的1%~3%,比较适合的是粒径在20μm以下的浮型铝粉。根据涂膜外观要求选定不同粒径的铝粉。

  5 粉末涂料的应用和存在问题

  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、健身器材、防盗门、建筑材料、货架、散热器、电动玩具等。一般聚酯、聚氨酯粉末涂料用于户外和要求较高的室内产品;环氧和聚酯环氧粉末涂料用于室内产品。

  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。但是粉末涂料也不是十全十美的品种,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。

  6 结语

  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,应用领域广。如果今后用于分散铝粉的“邦定”设备价格下降,并得到普及;再则内加工艺用金属铝粉品种得到进一步开发,成本又降低,那么各种金属铝粉粉末涂料的品质将得到提高,价格降低,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。

 

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