铝型材专用砂纹粉末涂料光泽稳定性探讨

：2020-07-29 ：

摘要：介绍了铝型材专用聚酯/TGIC 型砂纹粉末涂料，针对砂纹粉末涂料生产使用过程中经常出现的光泽异常问题进行了分析。砂纹粉末涂料光泽异常往往会导致涂膜的颜色差异影响装饰性、更甚者影响到涂膜的性能。通过分析探讨影响铝型材专用砂纹粉末涂料光泽稳定性的影响因素，并对各个影响因素进行了条件对比实验。实验的最终结论是: 砂纹剂、固化剂的添加量对砂纹粉末光泽稳定性有着至关重要的影响。

粉末涂料作为在各种涂料品种中发展最快的品种，其在生产和涂装过程中没有溶剂释放，少污染，符合环保要求，现在已成为公认的符合高生产效率(efficiency) 、优良涂膜性能(excelence) 、生态环保型(ecology) 和经济型(economy) 的4E型涂料品种。铝型材专用砂纹粉末涂料作为粉末涂料的一部分，其通过在粉末涂料中添加纹理剂从而得到美术型纹理效果。但是在实际生产涂装过程中砂纹粉末涂料经常出现光泽纹路与标准样相差较大，影响生产效率，严重的可能产生客户退粉赔偿事件。而目前铝型材专用砂纹粉末涂料如何保障光泽及纹路的稳定性是粉末行业难点。本文从各个影响因素进行分析，从而找出能改善铝型材专用砂纹粉末涂料稳定性的途径。

铝型材专用砂纹粉末涂料一般是在粉末涂料中加入砂纹剂及砂纹助剂通过物理或者化学作用，在粉末涂料熔融流平固化后，在涂膜表面形成规则的独特的纹理效果。与其他的纹理型粉末涂料一样易受生产及喷涂、固化因素影响，稳定性较差，一般表现在光泽及纹理上。现分别探讨生产、喷涂、固化等各个因素对砂纹粉末的光泽及纹理的影响。

粉末涂料生产过程中为了使各组分分散均匀，物料需要通过熔融挤出机熔融混合，使其各组分进一步分散均匀。熔融挤出混合工序在制造粉末涂料过程中是不可或缺的，是关系产品质量的关键工序之一。

相同物料的砂纹产品在不同挤出机生产出来的光泽相差较大，可能会有3度(60度光泽)以上的区别。但是相同物料的在同一台挤出机多次重复挤出，产品光泽基本保持不变。一般认为不同的挤出机混炼效果上的差异会导致在生产砂纹粉末涂料时光泽及纹理的差别。有经验的工艺员可以通过调整配方来减少不同机器所带来的砂纹产品光泽差异。

砂纹粉末涂料产品还可以通过调节粒径来调整涂膜光泽和表面。一般生产过程中经常通过适当提高或者降低粒径的方式来控制砂纹粉的纹路及光泽。但这种调节方式对光泽的调整范围较为有限，因为砂纹粉粒径太小时，造成粉末上粉率偏低、增加粉耗。粒径偏粗则造成砂纹纹路偏粗、光泽变低，影响装饰效果。为了保证产品的批次稳定性，同一产品批次之间的粒径相差不能太大。

上述所说的挤出机混炼效果的差异及粉末粒径分布的控制，在实际生产中均可以通过记录各生产线的参数来保障砂纹粉末涂料的产品稳定性。

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实 验

1.1 原料

试验材料采用临朐欧文粉末涂料有限公司所用户外铝型材粉末涂料用材料。实验粉末涂料样粉采用临朐欧文粉末涂料有限公司生产的户外铝型材粉末涂料产品。

1.2 设备

GYP-2030实验小型双螺杆挤出机；101-2A电热恒温干燥箱; ACM-05F立式磨粉机；ED-400 涂膜厚度仪; 静电喷枪；WGG60-Y4光泽度仪; 电子天平等。

1.3 实验方法

砂纹粉末涂料产品从生产到客户使用过程中的有许多的因素影响着涂膜的光泽和表面效果，如下我们对这些因素进行实验。

1.3.1 喷涂工件的涂膜厚度

选择粉A、粉B两个不同的粉，分别喷涂40～60μm、60～70μm、70～80μm、80～90μm、100μm以上不同膜厚样板各2块。充分固化后取出样板冷却到室温测试样板光泽，取同等膜厚下2块样板光泽的平均值记录。

1.3.2 涂膜的固化温度

选择粉C、粉D两个不同的粉，静电喷涂完毕后在190℃/10min、200℃/10min、220℃/10min 三个不同固化条件下进行固化，固化完毕后取出样板冷却到室温测试样板光泽。

1.3.3 涂膜的固化时间

选择粉E、粉F两个不同的粉，静电喷涂完毕后在200℃/10min、200℃/30min两个个不同固化条件下进行固化，固化完毕后取出样板冷却到室温测试样板光泽。

1.3.4 砂纹助剂的添加量

选择一个常规铝型材砂纹粉末涂料配方，调整其中砂纹剂和砂纹助剂加量，分别在公司内部烤箱固化和客户处固化炉固化，比较不同条件下同一配方光泽的变化大小。

1.3.5 配方中固化剂量

选择一个常规铝型材砂纹粉末涂料配方，调整其中固化剂的加量，分别在公司内部烤箱固化和客户处固化炉固化，比较不同条件下同一配方光泽的变化大小。

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结果与讨论

2.1 喷涂工件的涂膜厚度

从表1得知，膜厚相差越大，光泽差异越大，一般而言膜厚在40～80μm时光泽变化在1度左右，比较稳定，颜色偏差也不是很大。当膜厚在100μm以上时，光泽较正常膜厚相差2度以上，两者间的色差很大。而且表面纹路较粗，立体感减弱，与正常膜厚表面相差很大。

在浅色砂纹粉末涂料中，膜厚低于40μm时可能会因为遮盖力不够出现透底现象，这时工件厚涂处与薄涂处颜色相差更大; 砂纹粉末喷涂一般要求膜厚在40～80μm左右，膜厚太薄容易造成遮盖不够，起不到装饰和保护底材的作用; 膜厚太厚则一方面造成粉耗太高使成本增加，另一方面造成涂层性能下降的不良影响。而涂膜厚度对砂纹粉末的光泽有较大的影响。

2.2 涂膜的固化温度

由表2得知，砂纹粉末涂料在190～220℃固化温度范围内，温度变化对砂纹粉光泽影响不大，一般在光泽变化在0. 5度以下。但是砂纹粉末涂料在190℃/10min固化条件下较220℃/10min固化条件下的表面纹理粗较多。

热固性粉末涂料在常温下是不发生交联反应的，粉末涂料固化需要在一定的温度范围内才可以进行交联反应。铝型材用粉末涂料一般采用200℃左右的温度进行固化。固化温度偏低则造成涂层交联程度不完全，影响涂层性能; 而固化温度过高，则会造成涂层不可逆转的破坏，引起涂层失光、变色、粉化等变化。

尽管可以认为在一定温度范围内砂纹粉末涂料的光泽对温度不敏感，但是固化温度会对砂纹粉末的其他性能有所影响，因而尽可能保证砂纹粉末涂料的固化温度的稳定。

2.3 涂膜的固化时间

由表3得知，在保证砂纹粉末涂料固化充分的条件下，固化时间从10min延长到30min，砂纹粉末涂料的光泽变化在0. 5度左右变化很小。说明在保证砂纹粉末涂料固化完全的前提下适当的延长固化时间对砂纹粉末涂料光泽影响不大。

粉末涂料固化过程中有两个很重要的指标: 一个是固化温度，另一个是固化时间。粉末涂料的固化过程需要一定时间才能充分完成。如果固化时间太短，容易造成涂层固化不完全，涂层性能达不到国标要求。而固化时间太长容易造成涂层过固化，涂层产生失光、黄变等破坏性影响，从而导致涂层性能也达不到国标要求。涂膜固化时间长短在实验室时可以很好控制，但在客户实际喷涂时，易受链速、工件大小、固化炉等因素影响而使得不好控制。

2.4 砂纹助剂的添加量

由表4得知，砂纹助剂的增加对砂纹粉末涂料的光泽稳定性不利，砂纹助剂添加量大于0. 2%时，砂纹粉末涂料光泽稳定性开始变差，0. 3%时光泽相差1度以上，而且随着砂纹助剂添加量的提高，光泽稳定性迅速降低。

因此在条件许可的情况下尽可能保证砂纹助剂的添加量低于0. 3%。这样可以保障砂纹粉末涂料光泽的稳定性。

通常砂纹粉末涂料在生产过程中不仅仅通过砂纹剂用量来控制涂膜的表面效果，还会加入砂纹助剂来配合使用。其中砂纹助剂的品质与用量对砂纹粉末涂料涂膜的光泽和纹路粗细起很大的作用。砂纹剂一般是氟聚物耐温性能很好但是砂纹助剂耐温性一般较差，220℃以上温度烘烤时经常出现砂纹助剂被烘烤坏的情况。

2.5 配方中固化剂量

由表5得知，配方中固化剂量的多少对砂纹粉末涂料的光泽稳定性有较大的影响，特别是固化剂量不足时砂纹粉末涂料光泽变化很大。而稍微过量的固化剂对砂纹粉末涂料的光泽影响不大。

固化剂适当过量虽然会提高砂纹粉末涂料的光泽稳定性，但相对成本会有所增加，而且固化剂过量太多还会造成粉末储存稳定性较差，容易产生结团现象等弊端。

在热固性粉末涂料中，固化剂是粉末涂料组成中必不可少的成分。没有固化剂热固性粉末涂料就无法交联固化成膜得到具有一定物理力学性能和耐化学药品性能的涂膜。在配方设计过程中必须首先考虑涂膜固化完全所需固化剂类型及用量。

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结 论

综上实验结果表明：

(1) 铝型材砂纹粉末涂膜厚度相差越大则光泽变化越大;涂膜在100μm之内，有随着厚度增加而光泽降低的变化现象(铝型材砂纹粉末涂装膜厚一般在40～80μm之间) ；

(2) 砂纹粉末涂料在190～220℃固化温度范围内，温度变化对砂纹粉光泽影响不大( 铝型材砂纹粉末固化温度是200℃)；

(3) 砂纹粉末涂膜在30min之内，固化时间的长短对光泽的影响比较轻微，可以忽略不计( 铝型材粉末固化时间是15min) ；

(4) 砂纹助剂的增加对砂纹粉末涂料的光泽稳定性不利，而且随着砂纹助剂添加量的提高光泽稳定性迅速降低；

(5) 配方中固化剂量的多少对砂纹粉末涂料的光泽稳定性有较大的影响，特别是固化剂量不足时砂纹粉末涂料光泽变化很大。而稍微过量的固化剂对砂纹粉末涂料的光泽影响不大。