淺談金屬鋁粉粉末涂料的種類及性能

    隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視,作為環(huán)保、高效能、高效率和經(jīng)濟(jì)型的粉末涂料,近幾年來產(chǎn)量迅速增加,品種不斷增多,應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大.在裝飾性方面,除了普通型不同光澤、平整表面的粉末涂料品種外,桔紋、皺紋、砂紋、花紋、錘紋、金屬粉粉末涂料品種和用量也在增多,逐步滲透到溶劑型涂料應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域.在這些品種中,金屬鋁粉粉末涂料是主要的裝飾性粉末涂料的一大品種,其中包括金屬閃光、金屬鍍層、金屬花紋、錘紋和金屬光澤紋理型粉末涂料.這種粉末涂料的特點(diǎn)是都含有金屬鋁粉,通過改變鋁粉規(guī)格、涂料配方和制造工藝,可以得到不同性能和涂膜外觀的粉末涂料.下面具體介紹這種粉末涂料的品種、制造工藝、配方組成、影響涂膜外觀的因素、應(yīng)用領(lǐng)域和存在的問題.

    2 金屬鋁粉粉末涂料的品種

    金屬鋁粉粉末涂料是金屬粉粉末涂料中最重要的品種.金屬鋁粉粉末涂料按涂膜外觀分為涂膜平整的金屬閃光、金屬鍍層型粉末涂料;涂膜紋理狀的花紋、錘紋和金屬光澤紋理型粉末涂料.可用于金屬鋁粉粉末涂料的成膜物有環(huán)氧、聚酯環(huán)氧、聚酯、聚氨酯和丙烯酸樹脂等,國(guó)內(nèi)用的主要品種是聚酯環(huán)氧和聚酯樹脂型金屬鋁粉粉末涂料.

    (1)金屬閃光粉末涂料,是在粉末涂料底粉中添加非浮型金屬閃光鋁粉而制造的粉末涂料,在涂料固化成膜后均勻分布的金屬閃光鋁粉對(duì)光的反射使涂膜產(chǎn)生閃光效果.

    (2)金屬鍍層粉末涂料,是在粉末涂料底粉中添加浮型金屬鋁粉而制造的粉末涂料,涂料成膜固化后,由于金屬鋁粉完全覆蓋涂膜表面形成類似"電鍍層或拋光不銹鋼"的涂膜外觀.

    (3)金屬花紋粉末涂料,是在粉末涂料底粉中添加金屬鋁粉和花紋劑而制造的粉末涂料,涂料成膜固化時(shí),由于花紋劑對(duì)表面張力的影響,在涂膜外觀形成金屬鋁粉銀色花紋.

    (4)金屬錘紋粉末涂料,是在粉末涂料底粉中添加金屬鋁粉和錘紋劑而制造的粉末涂料,涂料成膜固化后形成銀色錘紋.

    (5)金屬光澤紋理粉末涂料,是在粉末涂料底粉中添加金屬鋁粉和紋理劑(砂紋劑或皺紋劑)制造的粉末涂料,涂料成膜固化后,由于鋁粉和紋理劑的作用,形成金屬光澤紋理涂膜外觀.

    3 金屬粉末涂料的制造工藝

    金屬鋁粉粉末涂料的主要制造工藝與一般粉末涂料的制造工藝差不多,包括:

    原材料的預(yù)混合→熔融擠出混合→冷卻和破碎→微細(xì)粉末→分級(jí)過篩→成品

    對(duì)于金屬鋁粉在預(yù)混合工藝時(shí)添加的制造工藝(俗稱鋁粉內(nèi)加工藝)中,完全按上述工藝制造,例如錘紋、花紋和金屬鍍層粉末涂料的一部分是使用這種方法制造的.

    對(duì)于需要干混合法添加金屬鋁粉的粉末涂料制造工藝(俗稱鋁粉外加工藝)中,未加金屬鋁粉的底粉按上述工藝制造成半成品,然后按配方量加入金屬鋁粉,用混料機(jī)干混合均勻得到產(chǎn)品,例如金屬閃光、金屬鍍層的一部分、花紋和金屬光澤紋理粉末涂料是用這種方法制造的.

    在半成品中添加金屬鋁粉的制造工藝(鋁粉外加工藝)中,為了防止金屬鋁粉的粒徑在混料過程中受到破壞而影響涂膜外觀,同時(shí)防止混料過程中使粉末涂料結(jié)聚,一般采用沒有破壞能力、發(fā)熱量很小、甚至帶冷卻裝置的低速攪拌混合機(jī)進(jìn)行混合,這種混合設(shè)備中有V型混合機(jī)、三維旋轉(zhuǎn)水冷卻混合機(jī)、桶式混合機(jī)、邦定(Bonding)混合機(jī)等.

    在金屬鋁粉的干混合過程中,除了邦定混合機(jī)以外,其他混合機(jī)混料的粉末涂料中金屬粉與底粉是以分離狀態(tài)存在.由于金屬粉與粉末涂料粒子的密度和電性能不同,當(dāng)靜電粉末涂裝時(shí),兩種物料的帶靜電性能不同,上粉率也有差別,導(dǎo)致粉末涂料與涂膜之間的鋁粉含量產(chǎn)生差別,也使回收粉末與原粉中的鋁粉含量不同,難以使回收粉末再利用,最終將影響涂裝產(chǎn)品外觀品質(zhì)的穩(wěn)定性,還增加涂裝成本.

    用邦定混合機(jī)或其他能使金屬鋁粉黏附到粉末涂料底粉上的混合設(shè)備或制造工藝,能使原粉末、涂膜和回收粉末涂料中的金屬鋁粉含量一致,回收粉末可以再用,同時(shí)能保證涂膜外觀品質(zhì)的穩(wěn)定性.由于邦定混合機(jī)比較貴,使得涂料制造費(fèi)用比較高,使用這種設(shè)備的廠家比較少.

    4 金屬粉末涂料基本配方和影響涂膜性能的因素

    4.1 金屬閃光粉末涂料

    這種粉末涂料一般由底粉和鋁粉組成,底粉的主要組成與普通粉末涂料一樣,由樹脂、固化劑、流平劑、脫氣劑、透明顏料、鋁粉、鋁粉專用助劑、消光劑或消光固化劑等組成,一般不用有遮蓋力的顏料.在某些情況下,為調(diào)色和改進(jìn)涂膜硬度等性能,適當(dāng)添加透明顏料和填料,但是填料的用量比普通粉末涂料要少.如果添加量多,將影響鋁粉的閃光效果和涂膜的平整性.

    鋁粉是以干混法加到底粉中的,用量為底粉總量的1%——5%.根據(jù)涂膜外觀閃光點(diǎn)大小和亮度的要求,選擇不同粒徑和用量的鋁粉.一般選用粒徑在15——55μm的非浮型鋁粉,閃光點(diǎn)大時(shí)選擇粒徑大的鋁粉,閃光點(diǎn)小時(shí)選擇粒徑小的鋁粉;要求涂膜亮度高時(shí)鋁粉的用量要多,涂膜亮度低時(shí)適當(dāng)降低鋁粉用量.

    4.2 金屬鍍層型粉末涂料

    這種粉末涂料的配方組成與普通粉末涂料一樣,由樹脂、固化劑、流平劑、脫氣劑、顏料、填料、鋁粉、鋁粉助劑、消光劑或消光固化劑等組成.在配方中鋁粉的用量為底粉或配方總量的1%——5%,根據(jù)涂膜外觀和金屬鍍層亮度選擇不同粒徑和用量的鋁粉,使用粒徑在2.6——15μm的浮型鋁粉.目前主要用的鋁粉品種為干混合法外加型的浮型鋁粉.已經(jīng)開發(fā)出內(nèi)加型的鋁粉,雖然有許多優(yōu)點(diǎn),但比起外加型的鋁粉,其用量大,涂料的成本高,真正工業(yè)化大量推廣應(yīng)用還需要一段時(shí)間.

    4.3 金屬花紋粉末涂料

    這種粉末涂料的配方是由樹脂、固化劑、花紋劑、顏料、填料、鋁粉、消光劑或消光固化劑等組成,與普通花紋金屬粉差不多.根據(jù)鋁粉的品種,可以采用內(nèi)加或外加兩種方法添加進(jìn)去.花紋劑也可以采用內(nèi)加或外加方法加進(jìn)去.在這種配方中般情況下不加流平劑,如果需要添加時(shí)用量也很少.

    在配方中花紋劑和鋁粉是影響涂膜外觀的重要因素,隨著花紋劑用量的增多,花紋變小,涂膜變平整,立體感變差;隨著鋁粉用量的增加,涂膜的金屬亮度增強(qiáng);鋁粉的粒徑對(duì)涂膜外觀也有影響,在同樣用量的情況下,鋁粉粒徑越小涂膜亮度越亮.另外,成膜物質(zhì)的熔融黏度、反應(yīng)活性、顏填料的品種和用量等因素對(duì)花紋紋理也有一定的影響.

    4.4 金屬錘紋粉末涂料

    這種粉末涂料的配方是由樹脂、固化劑、錘紋劑、脫氣劑、透明顏料、少量填料和鋁粉等組成.在配方中鋁粉的用量為配方總量的0.8%——1.5%,鋁粉粒徑在20μm以下的浮型或非浮型鋁粉都可以使用.錘紋劑的用量根據(jù)品種而不同,如果用醋酸丁酸纖維素CAB551—0.2時(shí)用量為配方總量的0.1%——0.2%.考慮到顏料和填料對(duì)錘紋清晰度的影響,不透明的顏料不適合使用,而填料的用量不應(yīng)超過配方總量的10%,不用填料時(shí)錘紋紋理更清晰.

    在配方中錘紋劑的用量是決定錘紋紋理大小的主要因素,隨著錘紋劑用量的增加,錘紋紋理變小,立體感變差;隨著錘紋劑用量的減少,錘紋紋理變大,立體感增強(qiáng),甚至露底.另外,成膜物的熔融黏度、反應(yīng)活性、流平劑的添加量等因素也影響錘紋紋理的大小.

    4.5 金屬光澤紋理粉末涂料

    這種粉末涂料的配方是由樹脂、固化劑、顏料、填料、紋理劑(例如皺紋劑、砂紋劑)和鋁粉組成.一般以紋理型粉末涂料作為底粉,外加一定量的金屬鋁粉干混合,使涂膜具有一定的金屬光澤.鋁粉的用量根據(jù)用途而定,一般為配方總量的1%——3%,比較適合的是粒徑在20μm以下的浮型鋁粉.根據(jù)涂膜外觀要求選定不同粒徑的鋁粉.

    5 粉末涂料的應(yīng)用和存在問題

    金屬鋁粉粉末涂料屬于裝飾性粉末涂料,主要用于室內(nèi)外物品和產(chǎn)品的裝飾性方面.室外用產(chǎn)品中包括路燈、燈柱、金屬門窗、汽車輪轂等;室內(nèi)用產(chǎn)品中包括天花板、燈飾、玩具、健身器材、防盜門、建筑材料、貨架、散熱器、電動(dòng)玩具等.一般聚酯、聚氨酯粉末涂料用于戶外和要求較高的室內(nèi)產(chǎn)品;環(huán)氧和聚酯環(huán)氧粉末涂料用于室內(nèi)產(chǎn)品.

    由于粉末涂料的特點(diǎn),金屬鋁粉粉末涂料將逐步代替部分溶劑型涂料,而且它的用量有不斷增多的趨勢(shì).但是粉末涂料也不是十全十美的品種,涂膜的微觀平整性、裝飾效果、涂膜中鋁粉的分散性和隱蔽性不如溶劑型涂料,容易使極少量的鋁粉顆粒裸露在涂膜表面,長(zhǎng)期暴露于空氣中時(shí)鋁粉表面氧化,使涂膜變暗,最終影響涂膜的裝飾效果.涂膜涂罩光清漆可以克服這種缺點(diǎn),但這樣提高了材料和涂裝成本,經(jīng)濟(jì)上不如涂2道溶劑型涂料.

    由于粉末涂料的局限性,金屬鋁粉粉末涂料目前還不能用于高級(jí)轎車面漆的涂裝方面,只能用于裝飾性要求不是很高的涂裝.

    6 結(jié)語

    金屬鋁粉粉末涂料作為粉末涂料的重要品種,所有粉末涂料用熱固性樹脂都可以配制這種粉末涂料,因此涂料的品種多,應(yīng)用領(lǐng)域廣.如果今后用于分散鋁粉的"邦定"設(shè)備價(jià)格下降,并得到普及;再則內(nèi)加工藝用金屬鋁粉品種得到進(jìn)一步開發(fā),成本又降低,那么各種金屬鋁粉粉末涂料的品質(zhì)將得到提高,價(jià)格降低,應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)大,使用量會(huì)增長(zhǎng)得更快,取代溶劑型鋁粉涂料的比例會(huì)更大.