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工艺技术│铝型材用金属粉末涂料浅谈

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工艺技术│铝型材用金属粉末涂料浅谈

发布日期:2015-12-03 00:00 来源:http://www.8fly.cn 点击:

                             工艺技术│铝型材用金属粉末涂料浅谈

                慧聪表面处理网讯:【摘要】本文介绍了铝型材用金属粉末涂料常用的金属颜料、配方设计特点以及检测方法,并对金属粉末涂料生产与喷涂中的常见问题进行简单解析。


   前言


    金属粉末涂料是指含有金属颜料(如:珠光颜料、铝银粉、铜金粉等)的各种类型粉末涂料。随着粉末涂料的发展和技术水平的提高,粉末涂料品种日益丰富和完善,金属粉末涂料等高端粉末涂料也得到了很大发展。因其不仅具有突出的保护功能,而且具有灿烂绚丽、闪烁迷人的外观装饰性,很受市场欢迎。


    随着金属粉末涂料用量的增长,人们对产品的质量要求也越来越高。本文将结合金属颜料特性与金属粉末涂料实际生产经验,探讨如何在现有条件下提高金属粉末涂料生产稳定性,以便提高产品质量,不妥之处谨请同行同仁指正。


    1 金属粉末涂料常用金属颜料


    1.1珠光颜料


    珠光是天然云母薄皮外覆盖金属氧化物而产生的珍珠光泽的新型颜料,依靠光线折射、反射、透射来表现色彩与光亮,使涂膜外观更加灿烂亮丽、光丽照人。


    珠光粉随其颗粒的大小不同,在使用中表现出不同的效果。总的来说,颗粒越大,闪烁效果越强,而对底色的遮盖力越弱;反之颗粒越小,对底色的遮盖力越强,光泽越柔和。但是珠光粉粒径过粗会导致涂膜表面出现砂砾,影响涂膜的平整性,因此粗珠光不易加量过多。


    1.2铝粉


    铝粉因具有银白色金属光泽,所以俗称铝银粉或银粉,其化学成份实为“铝”,而并非“银”。主要分浮银和非浮银两大类。(1)浮银由硬脂酸处理,具有漂浮性,易聚集在涂膜表层,易受到腐蚀性介质的影响,其粒径越小金属感越强,遮盖力也越强,但添加量过高时易产生吐粉和堵塞枪头的现象,因此对于粒径小于10um的浮银,添加量不宜超过1%。(2)非浮银通常有二氧化硅包膜、丙烯酸树脂包膜等,能够均匀地、平行地分布在整个涂膜在中,因为铝粉被树脂包裹,所以具有良好的抗氧化性、耐磨性、较好的耐候耐酸碱性,且无手印。非浮银涂膜表面亮泽,且颜色可从底粉来调节,但添加量较浮银大,金属效果无浮银强。


    1.3铜金粉


    铜金粉色泽纯正亮丽、金属感强烈,但其耐候与耐温性能较差,目前很少用在铝型材用户外粉末涂料中。


    1.4金属颜料在粉末涂料中的使用


    金属粉末涂料配方组成与普通粉末涂料相似,配方设计遵循制造简单、喷涂稳定的、性能优异的原则。


    金属粉末涂料配方设计时,金属颜料的种类越少越好,金属颜料的用量以最少的量达到最优异的遮盖力为宜。为了达到某种金属效果、提高涂膜性能或控制成本,配方设计可以根据金属颜料的粒径与性能,采用珠光粉与珠光粉、珠光粉与银粉、银粉与银粉混合搭配。由于浮银未经改性处理,其耐碱性很差,不宜单独使用。珠光粉与银粉混合搭配使用时,用量不易超过1.5%。


    由于大部分金属颜料在挤出过程中会破坏、打碎其结构,从而使得金属效果不明显或无金属效果,因此金属粉末涂料主要是用金属颜料与普通粉末涂料干混,通过邦定工艺使其粘结,达到闪烁的金属装饰效果,金属粉末涂料的生产流程如下图:


铝型材用金属粉末涂料浅谈


    2 金属粉末涂料邦定工艺


    由于银粉颗粒在形状、密度和带电荷量方面与粉末颗粒存在差异,在喷涂时会造成分离而影响上粉。采用邦定技术将粉末涂料与银粉进行粘接,能够明显改善金属粉末涂料的喷涂稳定性与上粉率。


    邦定是否充分对涂膜表面金属效果有直接影响,主要表现为相同用量的金属颜料出现不同金属效果的涂膜表面。


    邦定温度的影响:如果邦定温度过低,粉末颗粒软化不充分,表面吸附力小,金属颜料与底粉不能充分的粘结在一起,从而影响金属粉末涂料的邦定效果,因此要根据底粉的不同而选择不同的邦定温度。一般来说,砂纹粉选用的树脂玻璃化温度较高,邦定温度可设定高一些,双组份粉末的邦定温度比砂纹粉低一点,平面粉邦定温度明显比砂纹粉低。


    运行频率:确定邦定机最佳运行频率很重要。如果运行频率过低,邦定效果不充分;但是过高又会破坏包覆在银粉表面的保护层,降低涂膜的耐碱性能。同时也会打碎珠光粉,使得金属闪烁效果减弱。


    邦定时间:邦定时间与邦定运行频率对金属粉末涂料的影响相似,同样需要根据实际操作经验选择最佳时长。


    由于银粉质量很轻,为了邦定效果均匀,不易单独直接加入,需把银粉与底粉预混合加入。同时还可以避免由于银粉直接摩擦受热引起火灾事故。


    3 金属粉末涂料检测方法


    3.1涂膜性能检测


    耐酸碱测试周期短,操作简单,常用于对金属粉末涂料涂膜性能的检测。


    3.1.1耐酸碱性能


    根据铝合金建筑型材第4部分:粉末喷涂型材GB5237.4-2008中规定的试验方法:用化学纯盐酸(1.19g/mL)和GB/T6682规定的三级水配成盐酸试溶液(l-9)。在试样的涂层表面滴上10滴盐酸试验溶液,用表面皿盖住,在18℃-27℃的环境温度下放置15min后,用自来水洗净、晾干。目视检查试验后的涂层表面,要有涂膜表面无任何变化。


    铝是偏酸性的金属,对酸性介质较迟钝,一般情况下耐酸15min对涂膜无影响。铝对碱性介质敏感,所以耐碱性能是判断铝粉和铝粉型金属粉末涂料质量的一种常用方法。


    3.1.2耐灰浆测试


    (1)根据铝合金建筑型材第4部分:粉末喷涂型材GB5237.4-2008中规定的试验方法:取JC/T480规定的生石灰75g和标准砂225g,再加入约100gGB/T6682规定的三级水混合成糊状砂浆。将糊状砂浆置于试样表面,堆成直径为15mm,厚度为6mm的圆柱形,在38℃±3℃,相对湿度为95%±5%的恒温恒湿箱中放置24h后,去掉砂浆,用湿布擦掉残渣,晾干,目测检查试验后的涂层表面,不应有脱落和其他明显变化。


    (2)虽然国标中没有规定用氢氧化钠检测耐碱性能的方法,但在实际操作中为了能在十几分钟内获得检测结果,通常采用10%的氢氧化钠溶液,借鉴耐酸性能的检测方法,对涂膜的耐碱性能进行检测:用化学纯氢氧化钠和三级水配置氢氧化钠溶液(l-9),在试样的涂层表面滴上10滴氢氧化钠试验溶液,用表面皿盖住,在18℃-27℃的环境温度下放置15min后,用自来水洗净、晾干。目视检查试验后的涂层表面,要求试验后涂膜表面无明显腐蚀现象。


    (3)银粉耐腐蚀性简单排序:浮银<树脂包膜产品<二氧化硅包膜产品<致密二氧化硅包膜产品<复合包膜产品。


    3.2喷涂稳定性检测


    3.2.1手动喷板观察法


    金属粉末涂料的喷涂稳定性主要使用静电喷涂法检测。取邦定好的粉末,设定不同的气压、电压分别喷几块样板,喷涂过程中观察枪头是否积银,并将喷好的样板全部烤出观察不同喷涂条件下样板涂膜表面是否正常、涂膜表面金属效果是否一致,从而避免喷涂工艺对喷涂效果的影响。


    3.2.2模拟流水线施工喷枪试喷工件法


    由于流水线喷涂与手动喷涂效果存在差异,金属粉末涂料生产商需要模拟下游客户喷涂条件,用流水线自动喷涂系统进行喷板,从而保证产品质量的稳定性。


    4 金属粉末涂料生产与喷涂中的常见问题分析


    4.1不同批次金属效果不一致


    邦定工艺的一致性直接影响金属粉末涂料不同批次间的稳定性,如果邦定工艺不一致,使得邦定程度不同,导致每次邦定的金属效果不同,金属粉忽多忽少,因此对于不同批次金属粉末涂料的邦定温度、供水时间、运行频率、邦定时间需要控制在相同的条件下。


    4.2流动性差


    由于金属粒子具有良好导电性、比重大且与底粉粘结,导致粉末涂料总体的流动性能降低。因此金属粉末涂料在静电喷涂过程中,需要适量的增大电压。同时金属粉末涂料需要外加流动助剂来提高其流动性。但在邦定过程中加入流动助剂,往往对粉末涂料的流动性无改善作用,这是因为邦定机的运行搅拌会破坏流动助剂结构,从而使得流动助剂失效。因此流动助剂最好加邦定结束时加入。


    4.3邦定后涂膜金属闪烁效果下降


    邦定后涂膜表面金属颜料粒径变细,从而造成涂膜表面的金属闪烁效果下降,其主要是邦定时间过长、返邦定次数过多或运行频率过高等原因造成的。因为珠光颜料为云母粉高温煅烧制得,材质很脆,在邦定过程中易打碎变细。因此对于珠光型金属粉末涂料,需要适当的降低邦定机的运行频率或缩短邦定时间。


    4.4邦定后涂膜耐碱性能下降


    通常加入铝银粉颜料的金属粉末涂料,邦定后涂膜耐碱性能比邦定前差。这是由于为了增加铝银粉的耐酸碱性能,通常对铝银粉进行二氧化硅、丙烯酸树脂等包覆处理。而在邦定过程中,邦定机桨叶的运转会破换这层保护膜,使得金属粉末涂料涂膜在邦定后耐碱性能下降。


    4.5不同批次颜色差异


    在调底色时,尽可能的把底色色相往面色靠拢,这样可以减少金属颜料对最终产品颜色的影响,从而保证不同批次间产品颜色的稳定性。


    5 结束语


    综上所述,要保证金属粉末涂料的质量,金属颜料的质量与生产、邦定工艺的控制非常重要。提高金属粉末涂料产品的质量不仅需要完善生产技术、生产设备、施工设施的稳定性,也要不断加强技术人员与操作人员的职业技能。


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