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金屬效果粉末涂料的制備工藝與檢測淺談

摘要：綜述了國內(nèi)外金屬效果粉末涂料行開發(fā)現(xiàn)狀，重點(diǎn)報(bào)告了金屬效果粉末涂料制造工藝以及存在的難點(diǎn)以及解決方案，文章還對(duì)金屬效果的檢測進(jìn)行了較為具體的介紹。

內(nèi)容包括：粉末涂料用金屬顏料種類選擇；金屬顏料與底粉的狀態(tài)不穩(wěn)定性；金屬效果粉末涂料在客戶施工的不穩(wěn)定性；金屬效果粉末涂料的檢驗(yàn)；本文就這些問題進(jìn)行一些探討，還著重介紹未來金屬效果粉末涂料的發(fā)展前景。

1 前言

關(guān)于粉末涂料的特點(diǎn)，這里簡單描述一下，由于完全不含有機(jī)溶劑，在固化時(shí)VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）的排放量低，目前已成為最環(huán)境友好的涂料體系之一。

粉末涂料較之液體油漆在環(huán)保和使用性能方面具有優(yōu)勢，粉末徐料除具有防腐和耐候性外，還具有很好的美觀裝飾性。

近幾十年來粉末涂料作為涂料工業(yè)的新技術(shù)得到迅速發(fā)展。隨著國家對(duì)環(huán)保的要求越來越高，漆改粉是不可避免的大趨勢。

普通熱固性粉末涂料的制造工藝，主要工藝流程為：在高速混合機(jī)中原材料的預(yù)混合→在擠出機(jī)中熔融擠出混合→擠出物的冷卻和破碎→漆片的細(xì)粉碎和旋風(fēng)分離→細(xì)粉在過篩機(jī)中的過篩分離→分離磁性物→包裝。

2 金屬粉末涂料制造工藝

(1）擠出法：即在擠出之前，對(duì)片狀金屬顏料進(jìn)行類似其它顏料的處理，然后與其它所有原料混合。缺點(diǎn)是除特殊配方外，絕大多數(shù)的金屬顏料在擠出過程中會(huì)被粉碎。

(2）干混法：簡單、經(jīng)濟(jì)，國內(nèi)大部分廠家都用這種方法，然而由于金屬顏料的導(dǎo)電性能好，使得涂料的施工性能很差，例如，金屬顏料的分離、噴槍短路等等。

也由于金屬顏料只是松散地混合在底色粉中，它在整個(gè)涂料中是孤立的組分。干混法，金屬顏料的加人量在1.5％~6％左右，如太多就不容易噴涂。

(3）bonding法：邦定工藝包括一種特殊的混料程序。這種特殊程序用于解決底粉和金屬顏料間的附著問題，使得金屬顏料與底粉連結(jié)在一起。顏料在配方中添加量：1%～20％。

最早的Bonding設(shè)備都由國外公司研發(fā)生產(chǎn)，由于其價(jià)格不菲，國內(nèi)設(shè)備供應(yīng)商粉末涂料生產(chǎn)企業(yè)一般都用干混法或用國產(chǎn)bonding設(shè)備，

隨著國內(nèi)供應(yīng)商的不斷努力，國產(chǎn)設(shè)備在工藝方面取得了長足進(jìn)展，但與進(jìn)口設(shè)備比較，邦定工藝還存在下列的難點(diǎn)：

3 金屬效果粉末涂料制造及施工難點(diǎn)

a）粉末涂料用金屬顏料種類不多，選擇范圍小，性能差

用于粉末涂料的金屬顏料有許多品種，大體上分為4類。即鋁銀粉顏料、珠光顏料、銅金粉顏料和其它金屬顏料（如鎳粉、不銹鋼粉等）。

每一類金屬顏料又包含很多色相的產(chǎn)品，通過粉末制造商的配方設(shè)計(jì)，應(yīng)用于粉末涂料后，便使得粉末多姿多彩，極大地豐富了粉本涂料的品種和裝飾性。

但由于金屬顏料本身的特性，能夠滿足高性能需求的金屬顏料種類更少，現(xiàn)在只有耐侯級(jí)別的珠光粉和少部分鋁粉能滿足有限的高端需求。

在鋁粉方面，由于鋁顏料的活潑性，極易與水及堿性物質(zhì)反應(yīng)，例如按照建筑行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)；

灰漿實(shí)驗(yàn)和洗滌劑等實(shí)驗(yàn)是不能通過的，使得建筑粉末涂料金屬效果都很差，與汕漆差距大，這也使得粉末涂料在很多建筑項(xiàng)目上無法與尤其競爭。

所以國外少數(shù)鋁粉供應(yīng)商經(jīng)過研發(fā)推出了耐侯性鋁粉，在鋁粉顆粒上經(jīng)過多次包裹（丙烯酸樹脂＋SiO2)，提高其耐化學(xué)性能；

經(jīng)過在粉末涂料應(yīng)用測試，大部分能滿足建筑的要求，但粒度偏細(xì)的金屬顏料，在不穩(wěn)定的混合工藝下，容易產(chǎn)生破碎現(xiàn)象，從而引起性能的下降。珠光粉的優(yōu)點(diǎn)在于珠光粉色相較多，耐化學(xué)性能好，缺點(diǎn)金屬質(zhì)感不強(qiáng)，相比鋁粉差距太大。

珠光粉的選擇也比較苛刻，必須是經(jīng)過特別包裹的耐侯級(jí)別產(chǎn)品，這點(diǎn)國內(nèi)很多廠商忽視這方面的要求，將工業(yè)級(jí)別的珠光粉應(yīng)用到超耐侯的產(chǎn)品中，帶來質(zhì)量隱患。

所以材料的限制使得金屬效果粉末涂料發(fā)展有些阻礙。但可喜的是眾多材料供應(yīng)商不斷的技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新，再加上生產(chǎn)工藝的更革新，這些問題都陸續(xù)得到解決。

b）生產(chǎn)過程中金屬顏料與底粉的狀態(tài)不穩(wěn)定性

干混工藝或不完全的綁定工藝，會(huì)造成底粉與金屬顏料部分和完全分離，顏料在底粉分散不均勻，噴樣板時(shí)顏色效果受電壓、霧化和出粉量的影響，小樣與生產(chǎn)混料之間的差異大，造成配方不穩(wěn)定。

也由于金屬顏料的導(dǎo)電性能比樹脂高，金屬顏料的添加量不能太多，加人量在1.5％~6％左右，如太多就不容易噴涂，造成很多效果不能配制，限制了粉末涂料的使用。

所以提升bonding工藝效率是各大廠商致力發(fā)展的方向，穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝用于解決底粉和金屬顏料間的附著問題，使得金屬顏料與底粉連結(jié)在一起（見下圖左）。

讓金屬顏料具有同樹脂一樣的帶電性能，同時(shí)通過配方的設(shè)計(jì)，突破了金屬顏料量的限制，在配方中添加量：1%~20%，真正的能與油漆媲美。

c）金屬效果粉末涂料在客戶施工的不穩(wěn)定性

建材行業(yè)用到粉末涂料以鋁型材、天花板和幕墻板為主，鋁型材有四面需要噴涂且長度一般在6米左右，而天花板和幕墻板面積較大；

這都增加了噴涂時(shí)的不確定性，特別是金屬效果的粉末涂料，由于金屬顏料與底粉間的色差，很容易造成下列問題：

1）鋁型材四個(gè)面的顏色及料頭與中間顏色不一致，我們稱之為“陰陽面”。

2）天花板或幕墻板，兩塊板之間或一塊板的中間與四周顏色不一樣，我們稱之為“發(fā)花或云班現(xiàn)象”。

3）噴涂時(shí)板材表面變粗糙，類似砂紋表面，特別是在邊角部位。

4）經(jīng)過客戶的1、2．級(jí)回收系統(tǒng)后，回收粉與新粉間色差大，客戶自己無法通過添加新粉或直接使用回收粉。

總結(jié)起來，這4個(gè)問題都與金屬顏料有關(guān)，所以通過配方和工藝的選擇，改善金屬顏料帶來的弊端，就徹底解決這些問題。

4 提升金屬效果粉末涂料質(zhì)量的一些建議

1）制造工藝的提升：通過擠出和bonding工藝，解決金屬顏料和底粉的分散問題。擠出法由于擠出機(jī)的高剪切，使得顏料被破壞，所以一定要選擇經(jīng)過特別處理的金屬顏料，例如ECKART的powdersafe體系。

但由于顏料表面沒有包裹層，或包裹層被高溫高剪切破壞，這種工藝的金屬顏料抗氧化性和耐磨性都有問題。

bonding工藝，需要在硬件和軟件上提升，通過在設(shè)備的選擇和程序工藝的設(shè)置，在最大程度的保留金屬效果的同時(shí)將金屬顏料與底粉盡可能的鉆結(jié)在一起；

要善于總結(jié)不同底粉配方的綁定工藝，以及各種金屬顏料在不同體系配方和小同綁定工藝下的變化規(guī)律，形成一整套綁定工藝。通過這兩個(gè)工藝可以有效的解決噴涂時(shí)由于金屬顏料堆積造成的變糙，發(fā)花現(xiàn)象。

2）配方選擇：包括底粉、金屬顏料、分散助劑的選擇。

合理的底粉設(shè)計(jì)和制造是整個(gè)配方的關(guān)鍵點(diǎn)之一，通過樹脂、固化劑、助劑的選擇和配比，掌握各種體系樹脂的特性，重點(diǎn)關(guān)注體系的膠化時(shí)間，流動(dòng)性能，以及粉體的粒度等指標(biāo)。

通過底粉配方設(shè)計(jì)來提升金屬顏料的效果和性能，也能穩(wěn)定綁定制造工藝。

金屬顏料的選擇是配方的靈魂，需要注意兩點(diǎn)：

一是顏色盡量與底粉保持一致，減少色差，會(huì)有效的避免陰陽面及發(fā)花云斑現(xiàn)象；

二是金屬顏料一定要滿足標(biāo)準(zhǔn)滿足建筑標(biāo)準(zhǔn)要求下，不能亂用金屬顏料。如果灰漿實(shí)驗(yàn)比較煩瑣，可以通過5%NAOH快速的檢測金屬顏料是否滿足耐化學(xué)性要求。測試方法如下圖所示：

化學(xué)試劑液滴按以下濃度滴于如左圖所示的粉末涂料樣板上，達(dá)到要求的時(shí)間后（右圖所示）,樣板用水沖洗干凈目測觀察試劑滴過的表面，比較鋁粉的損失。

分散劑的選擇則是整個(gè)配方的亮點(diǎn)，一個(gè)有效的分散劑能夠穩(wěn)定制造工藝，提高噴涂時(shí)的分散性，帶電性能。為整個(gè)配方設(shè)計(jì)錦上添花，但也不能過分迷戀分散劑的作用，過分關(guān)注會(huì)產(chǎn)生適得其反的效果。

5 金屬效果粉末涂料的檢驗(yàn)

眾所周知，粉末涂料屬于工業(yè)涂料范疇，準(zhǔn)確講是一個(gè)半成品，更多的問題在客戶噴涂使用中產(chǎn)生，相對(duì)于普通粉末涂料而言，金屬效果粉末涂料的涂裝難度更大，客戶投訴更多。

如何在出廠前就能通過質(zhì)量檢驗(yàn)手段驗(yàn)證金屬效果粉末涂料的穩(wěn)定性，提前發(fā)現(xiàn)瑕疵，減少到客戶再出現(xiàn)問題的幾率，是各大粉廠一直困惑的地方。通過十幾年的問題解決和經(jīng)驗(yàn)積累，我們還是可以通過特別的檢驗(yàn)手段來提前驗(yàn)證。

(1）金屬顏色的檢驗(yàn)

根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，大家一般都認(rèn)為金屬粉是不能通過機(jī)器打色差的，只能通過目視比較，以往很多年我也是這個(gè)“潛規(guī)則”的堅(jiān)決擁護(hù)者。

但隨著客戶群的開發(fā)和漆改粉的大趨勢下，以及客戶的強(qiáng)勢立場使這條潛規(guī)則越來越行不通，所以通過色差儀打色差勢在必行。

但也有很多粉末企業(yè)一味的迎合客戶需求，簡單的使用單角度色差儀給所有的金屬色打色差，這樣做雖然簡單明了，有些低含量的金屬效果也沒問題，但不顧各種金屬粉末的特點(diǎn)，單一的制定標(biāo)準(zhǔn)后期會(huì)給工廠和客戶造成不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)。

在涂料行業(yè)，特別是汽車行業(yè)，金屬色多用多角度色差儀，各家的設(shè)備和比較機(jī)理也有所區(qū)別。

綜合比較幾種色差儀，考慮到金屬粉末涂料的特殊性，我傾向于BYK的多角度色差儀。

它通過6個(gè)角度LAB的色差比較，特別是考慮金屬顏料的亮度和閃度，提出△G，△S的效果參數(shù)，全面的詮釋了金屬粉的特征。粉末涂料由于金屬顏料排列的特殊性，這點(diǎn)尤為重要。

(2）帶電性的檢驗(yàn)

由于金屬顏料，特別是鋁粉、銅粉導(dǎo)體的特性，在高壓靜電下帶電性差，使得產(chǎn)品粉末涂料的帶電性下降。在客戶使用時(shí)會(huì)造成上粉差、鏈條抖動(dòng)掉粉等現(xiàn)象。

為了解決上述問題，在出廠前需要進(jìn)行多次從檢測，其中一項(xiàng)就是對(duì)彎板進(jìn)行敲擊，靜電噴涂后的樣板在敲擊后需要對(duì)彎板進(jìn)行烘烤，在敲擊過程中如何保證每次敲擊的力度相同的問題和敲擊后對(duì)彎板移動(dòng)影響檢測效果的問題需要解決。比較粉末的掉落的面積。得出粉末帶電性的等級(jí)。

(3）金屬顏料與底粉分離的檢測

金屬效果粉末涂料最大的技術(shù)瓶頸就是如何解決底粉和金屬顏料的分離問題。而分離的驗(yàn)證一般到客戶使用才能真正體現(xiàn)出來，通過模仿客戶現(xiàn)場的條件來驗(yàn)證涂料的分離性能，保證回收后的顏色穩(wěn)定性。

各家有各家的方式方法，方法因人而異，重要的是通過方便快速的測試法方法穩(wěn)定制造工藝�？偨Y(jié)起來大概有如下幾種方法。

①過電鏡直觀的觀察金屬顏料與底粉間的黏結(jié)效果：

取適量的粉末在高倍顯微鏡下，比較黏結(jié)的、游離的金屬顆粉的數(shù)量比。得出綁定效率。

②高低壓測試：

粉末在噴涂過程中由4種力作用。利用游離的金屬顆粒與勃結(jié)好的金屬顆粒帶電性不一致的特性，通過調(diào)整靜電噴槍的高低壓，比較兩者的金屬效果差異，得出金屬綁定效率。

③旋風(fēng)分離法：

綁定不好的金屬粉在客戶端主要是回收粉能否按比例使用體現(xiàn)，模仿客戶噴涂現(xiàn)場的條件，利用旋風(fēng)分離裝置來驗(yàn)證金屬粉末涂料的分離現(xiàn)象。

游離的金屬顆粒會(huì)被旋風(fēng)吸走，而黏結(jié)好的金屬顆粒會(huì)同比例的留下來。通過比較旋風(fēng)前后樣板的金屬效果得出綁定效率。

金屬粉末的檢測方法還有很多種，各家可以結(jié)合自身特點(diǎn)自由發(fā)揮。需要強(qiáng)調(diào)的是無論那種檢測方法，需要搞清楚原理，重復(fù)性和穩(wěn)定性很重要，這樣的檢測才能真正幫我我們解決實(shí)際問題。

6 金屬效果粉末涂料的新發(fā)展

隨著時(shí)代的技術(shù)變遷，和漆改粉的市場推動(dòng)下，從原材料、工藝、配方設(shè)計(jì)結(jié)合起來，金屬粉末涂料的技術(shù)發(fā)展不斷進(jìn)步。

a）原材料方面；近幾年，幾家大的金屬顏料廠商在粉末涂料領(lǐng)域加大了研發(fā)投入力度，新產(chǎn)品的推廣較之前多了很多，都針對(duì)粉末涂料企業(yè)的需求開發(fā)了很多有價(jià)值的新產(chǎn)品。

例如用于建材體系的雙包裹系列鋁粉、提升亮白度的亮銀鋁粉、耐化學(xué)性細(xì)浮銀效果鋁粉、香檳色等著色鋁粉、免綁定鋁粉等等。

b）工藝及配方方面，在現(xiàn)有綁定工藝的基礎(chǔ)上繼續(xù)提升，通過底粉材料的選擇和助劑的利用提高金屬顏料的含量和穩(wěn)定性。例如3D金屬粉末，新一代綁定等新工藝也在很多企業(yè)研發(fā)拓展中。

7 結(jié)語

由于粉末涂料的綜合性能優(yōu)異，隨著全球?qū)Νh(huán)保的要求越來越高，中產(chǎn)階級(jí)人群的不斷提高，金屬效果的粉末涂料應(yīng)用領(lǐng)域也逐步擴(kuò)大，市場發(fā)展的步伐加快，利用其絢麗的效果與環(huán)保兼?zhèn)涞奶匦裕袌鲂枨箢A(yù)期很高。

當(dāng)然其還存在一些需要改進(jìn)優(yōu)化的地方，我想在廣大粉末涂料企業(yè)技術(shù)工程人員的潛心努力下，金屬效果粉末涂料必將成為涂料行業(yè)的一顆璀璨明星。

上一篇：低溫固化粉末涂料在鋁輪轂上的應(yīng)用研究下一篇：關(guān)于金屬粉末涂料

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