一、前言
花纹粉末涂料是美术型粉末涂料的一种, 按浮花的材料可分浮铝粉型、浮铜金粉型、浮颜色粉型三个类型。
按花纹的类型可分为花纹、锤纹、龟纹以及雪花状花纹等几种类型, 按涂层的表面流平状况分为平纹、橘纹及凸纹几种类型。
花纹粉末涂料的配方可以派生几十种, 根据产品的不同要求,可选用不同种类的花纹粉末涂料.。
花纹粉末涂料的特点是花纹美观清晰, 这种花纹可以弥补涂层表面针孔、橘皮、麻点等缺陷, 以及金属工件表面不平整带来的缺陷, 因此特别适合表面不够平整的铸件的涂敷。
在国内, 花纹粉末涂料已在工业缝纫机、电冰箱顶板、仪表外壳、纺织机械、电梯等产品上使用, 并在微电机外壳、吊扇外壳、电炉盘、金属家具等产品上使用。
在国外, 联邦德国Reica t公司和日本久保考油漆厂等已正式生产花纹粉末涂料。英国豪士达公司也有花纹粉末涂料生产, 但只有浮铝粉型。
在国外花纹粉末涂料主要用于家用电器、工业缝纫机、金属家具和仪器、电子计算机及高挡装饰品。
二、花纹粉末涂料的研究
花纹粉末涂料与平光粉末涂料的主要差别是涂层表面是纹理。要形成纹理, 首先要研究粉末涂层的纹理效应。
含有一种树脂和一种固化剂的简单涂料, 在一定温度下有一个特定的胶化时间。采用两种完全不同固化速度的固化剂, 由于其反应速率相差悬殊, 就有可能产生纹理效应,例如固化快的胶类或酸醉类固化剂混合使用时便能产生纹理效应。
两种以上不同固化速率的固化剂混合使用, 亦获得纹理效应。一种固化剂并非完全不能产生纹理效应, 如果选用某些固化速率快的固化剂, 经过快速辊炼, 同样可以产生纹理效应。
但是, 纹理往往会使涂层表面产生麻点状的坑穴, 纹理愈明显坑穴就愈大, 不能形成连续光滑的涂层。
要形成花纹清晰而没有麻线的涂层, 必须研究一种添加剂, 这种添加剂能够消除涂层表面的麻点, 但不影响涂层的花纹, 而且还有助于纹理的形成。
目前在国内粉末涂料研制技术中, 已采用聚丙烯酸醋、醋丁纤维素及有机硅类作为流平剂来消除涂层表面的麻点, 然而这些流平剂在消除麻点的同时也使花纹消失。
目前研究了一种浮花剂, 既有浮花作用也有消除麻点的作用。采用不同配方的浮花剂, 可以获得丝状花纹、锤纹、龟纹、雪花状等花纹, 而且还有平纹与凸纹之分别。
使用这种浮花剂, 比重较铝粉大的铜粉也能够浮花, 产生古铜色状的花纹及近似于电镀金色的花纹。
采用浮花剂的特殊技术, 能用彩色颜料获得各种美丽的彩色花纹。这种彩色花纹粉末涂料不含金属粉末, 绝缘性能与耐化学腐蚀性能好。
金属粉型的花纹粉末涂料, 尤其是化学活性大的铝粉易于与酸、碱、盐反应,应用有一定局限性。彩色型花纹粉末涂料能够弥补金属粉型花纹粉末涂料的此缺陷, 扩大花纹粉末涂料的应用范围。
但是, 金属粉型花纹粉末涂层的金属光泽感, 是其他粉末涂层所不及的。要获得银色金属光泽感, 必须对铝粉或铝粉浆进行化学处理, 否则铝粉花纹呈灰暗色, 没有装饰价值, 因此铝粉的化学处理技术也是铝粉型花纹粉末涂料的一个关键问题。
花纹粉末的花型及大小, 与配方的组分及配制工艺有密切的关系。在配方中树脂、固化剂、增塑剂、添加剂、浮花剂、填料和颜料, 都是研究配方中要探索的多种因素。
在花纹粉末涂料配方中, 主要用E一12环氧树脂即604环氧树脂。E一12 环氧树脂的有机氯含量对花纹粉末的纹理效应有较大影响, 树脂的氯含量高, 对碱性固化剂会起阻聚作用并中和一部分固化剂。
采用2-甲基咪唑固化E一12环氧树脂时, 就会出现这种现象。树脂有机氯含量高, 即使增加-2甲基咪唑的用量,甚至比常量高2-3倍, 在18℃下10分钟之内不胶化( 正常用量10分钟左右胶化) , 有时30分钟也不胶化。
这种现象一般在E一12 环氧树脂有机氯含量0.01-0.02%时出现, 含量愈接近0.02%,不胶化的现象愈普遍, 这时配制花纹粉末是不利的。
因为, 要产生纹理效应,在两种固化剂中必须有一种反应速度快的固化剂, 否则2-甲基咪唑起不到加速反应的作用, 花纹粉末的纹理效应将不明显, 涂层的脆性也大。
因此, 要实现纹理效应, 首先要选用有机氯含量不太高的E一12环氧树脂, 或者有机氯含量高的和低的树脂并用。
选择固化剂的用量, 除了确保环氧体系固化完全及有足够的机械强度之外, 还应使粉末有适当的胶化时间, 涂层有较长的流动时间至实施纹理效应后才胶化。
如果胶化时间太短, 纹理未生成就停止流动, 那就不能产生花纹或者生成的花纹不明显。粉末的流动性与胶化时间是两个相互关联而且有近乎同等的作用。
增大粉末流动性, 是比较容易的, 一般可以采用减少填料含量等方法。如果用减少固化剂量的方法来延长胶化时间,则涂层变脆。
增塑剂的品种及用量, 对涂层的花纹也有较大的影响。粉末涂料中常用聚乙醇缩丁醛作增塑剂。
聚乙烯醇缩丁醛除了增塑作用外, 也起一定的流平作用, 所以它是一种流动调节剂或者可视作流平剂, 但它对消除涂层麻点效果不明显, 加入量很多时才起作用。
由于它具有一定的流平作用, 所以在加入量较多时, 会使花纹变小, 甚至变的不明显, 加入量少时, 对消涂层脆性的作用不明显。加入适量添加剂, 可弥补加入缩丁醛后花纹变小的缺陷。
颜料与填料的种类和加入量, 对花纹也有较大的影响, 颜料和填料用量多, 会降低涂层的光泽和流动性。但是, 对于浅色的花纹粉末涂料, 颜料含量高, 也能获得某种形状的花纹。
在一般情况下, 颜料与填料混配以及利用某种填料的触变能力来形成满意的花纹。常用的填料有石英粉及轻质碳酸钙等。
石英粉对挤压机磨损大, 而且对人体有害, 一般不提倡使用; 轻质碳酸钙较软,有害的5102很微量, 因此多用轻质碳酸钙填料, 但它的吸湿性比石英粉大, 配制粉末时要烘干; 陶土及其他填料亦可用来配制花纹粉末涂料。
三、花纹环氧粉末涂料的配制工艺
花纹粉末涂料可用双组分法或单组分法配制:
1. 双组分法
双组分法首先制备表面张力较低的单组分粉末。为了减小粒子的表面张力, 必须加入某些活性物质, 凡是分子量偏低的活性物质, 所产生花纹的效果均显著。
配制单组分粉末, 不宜采用普通的挤压混炼方法. 而应采用某些特定的可以减少粉末应力的设备。
乙组分的制备方法与普通的制粉工艺相同,是将树脂、固化剂、填料、颜料等混合后挤压, 然后根据花纹形状及大小的要求加入适量的甲组分, 即成花纹环氧粉末涂料。
2.单组分法
单组分法是将树脂、固化剂、增塑剂、添加剂、浮花剂、颜料、填料等混合, 通过挤压机挤压混炼的一种普通方法。
制备花纹粉末涂料的方法很多, 除上述方法外, 还有不相容的聚合物法, 热塑性树脂与热固性树脂混合法。
四、花纹粉末涂料的施工
花纹粉末涂料主要用静电喷涂方法施工, 喷涂时静电发生器的电压为60 ~ 80千伏。电压低于50千伏时吸附在工件上的粉末薄, 电压太高时( 大于90千伏) , 附在工件上的粉末会出现反弹现象, 粉层不均匀, 有小麻坑。
喷涂气压不宜太高, 以0.5~1大气压为宜。在喷涂铝粉型花纹粉末涂料时, 气压太高, 涂层花纹不够清晰, 或者产生个别麻点。
彩色花纹粉末没有这种迹象, 但喷涂气压高, 粉末飞逸多, 回收量大。
花纹粉末涂料比平光粉末涂料容易静电喷涂, 因为花纹粉末较粗(120目以下) ,在出粉桶、管道及喷枪内不易积聚阻塞,出粉流畅, 飞扬少。
由于粒度及组分不同,在同一电压下喷涂, 花纹粉末涂层的厚度比平光型厚10~20微米, 最高厚度达120微米，一般厚度80 ~ 10微米, 故边角覆盖率高,防腐性能较好。
花纹粉末涂料也可用静电流化床法涂装。流化床法涂装因无静电屏蔽作用, 适用于凹槽形状的复杂工件, 对网架的上粉率高,飞扬少, 涂层光滑丰满, 防锈性能优于静电喷涂,。
由于工件加热, 涂敷的厚度显著高于静电喷涂, 通常为0.20-0.25毫米。涂层厚度增加, 纹理生成的过程中有较大的“浮移”余地, 因此生成的花纹往往呈浮冰状。
五、花纹粉末涂料的性能
环氧花纹粉末涂料, 除了某些性能外,与环氧粉末涂料相似。
金属型花纹粉末涂层耐化学腐蚀性差, 铝粉是一种活泼金属, 铝粉型的花纹粉末涂层浸于酸、碱溶剂时, 浮在涂层表面的银色花纹很快与酸碱反应而消失, 但涂层底层仍是完好的。
评价花纹粉末涂料, 除了涂层基本性能外，花纹的外观很重要的。现在研究成功的花纹粉末涂料, 花纹清晰美丽, 花纹的排列规则, 光泽高,与国外同等产品相比, 处于领先地位。
来源：中国电器科学研究院
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