熱固性垂紋粉末涂料噴涂工藝論文

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摘要：本文主要介紹了一般垂紋粉末涂料，重點討論了噴涂過程中可能出現的問題和解決的方案。

關鍵詞：粉末涂料；配方；垂紋；噴涂

Abstract:Thispaperdescribedhammerpowdercoatings,andaspraying

processofhammerpowdercoatingsaswellastheoperationhints.

Keyword:powdercoatings;formula;hammer;spraying

1、引言

熱固性垂紋粉末涂料注[1]也叫美術型粉末涂料，由于涂膜能形成猶如錘擊金屬表面后產生的花紋，此類型的粉末涂料不僅具有一般熱固性粉末涂料的諸多優點，而且花紋美觀大方、涂膜平滑、裝飾性強，還可以彌補和遮蓋工件表面粗糙、不平整等缺陷，垂紋粉末涂料具有色澤柔和，涂膜柔韌、堅硬、耐久等特點，因此廣泛應用于儀器儀表、配電柜、防盜門、家電家具、燈飾、醫療器械等領域的金屬表面涂裝。

2、垂紋粉末涂料的組成和特性

垂紋粉末涂料是利用烘烤固化的粉末涂料的熔融粘度、表面張力和固化速度等的變化，引起涂膜表面的收縮等原理而配制。生產垂紋粉末涂料通常可以有以下幾種方法。

2.1加入填料

加入填料生產垂紋粉末涂料的原理：增加填料用量，或使用高吸油量填料，以阻礙樹脂熔融時的正常流動，使得樹脂不能完全包容或者剛好能包容顏填料顆粒，沒有多余的樹脂去填充顏填料顆粒間的空隙，從而形成了以顏填料顆粒為骨架的立體結構。采用此種方法需要注意的是：不同的填料的吸油量不同，一般要達到相同的體積濃度，密度小、粒徑小的要比表面積大和吸油量大的顏填料用量少。這種方法生產的垂紋的優點在于它的成本較底，但若填料量控制不當，會使粉末涂料的施工性能、涂膜的機械性能、耐化學性能受到影響。

一般要用此種方法生產高效率和穩定性好的產品，可以在生產工藝上作一些調整。參考配方如下：

化學組成

質量分數/%

環氧樹脂25

聚酯樹脂25

助劑5

顏填料45

2.2加入不相容物質

加入不相容物質生產垂紋粉末涂料是指：在粉末涂料中加入一些不相容的聚合物，其熔點高于粉末涂料樹脂基料的熔融溫度，含有不相容物質的粉末涂料預混合在熔融擠出時與其它樹脂固化劑不相容，固化成膜時構成基料的樹脂包覆在聚合物的顆粒上，從而形成紋理。此種方法應該注意的是需要嚴格控制不相容物質的種類及添加量，否則會使涂膜的機械性能受到影響。此種方法生產的垂紋粉末涂料耐化學性、耐腐蝕性較好。參考配方如下：

化學組成

質量分數/%

環氧樹脂31

聚酯樹脂31

不相容聚合物3

助劑5

顏填料30

2.3加入流變助劑

加入流變助劑生產垂紋粉末涂料：在粉末涂料熔融擠出高剪切力的情況下使體系具有正常粘度，而在熔融固化階段，在體系中具有很高的粘度而無法流動，從而形成垂紋。采用此種方法需要注意的是：在生產垂紋時因流變助劑用量很小，一般占到總量的1-2%，所以在預分散是一定要分散均勻。此種方法比加入填料法的優點在于保持成本變化不大的情況下，涂料的裝飾效果相似，涂膜的防護能力有所提高，易上粉，噴涂面積大，填料量的下降是的易擠出生產。參考配方如下：

化學組成

質量分數/%

環氧樹脂31

聚酯樹脂31

流變助劑1.5

助劑5

顏填料31.5

2.4加入垂紋劑

一般現在粉末涂料制造商常用的即是加入垂紋劑。加入垂紋劑生產垂紋粉末涂料的原理是：粉末涂料在熔融流平時，由于垂紋劑的表面張力小于正常的粉末涂料涂膜的表面張力，分散于涂膜各點的垂紋劑改變涂膜的局部張力，使的表面張力高的基料來包裹表面張力底的垂紋劑，最終涂膜表面呈現分布均勻的垂紋狀。采用此種方法生產的垂紋粉末涂料的裝飾性和防護性都好，不僅機械性能優異，而且紋理重現穩定、手感滑爽、擠出容易、效果穩定，主要的缺點即是材料的成本較高。參考配方如下：

化學組成

質量分數/%

環氧樹脂32

聚酯樹脂32

垂紋劑（由其物性可先加、或后加）0.5-1.5

助劑5

顏填料28

上述四種垂紋粉末涂料的生產方法是將樹脂、顏填料、助劑和輔助材料，通過預混合、熔融擠出、壓片、冷卻破碎、粉碎過篩、包裝至成品，垂紋劑可以先擠或者后混入成品粉中生產出粉末涂料。另外，可以根據實際情況，將上述四種垂紋粉末涂料的制法有機的結合，生產出物美價廉的產品。

3、垂紋粉末涂料噴涂工藝

垂紋粉末涂料由于其特殊的成膜和生產工藝，在涂裝時要注意特的特殊操作性，需要對它的涂裝設備和施工工藝進行適當的調整，符合垂紋粉末涂料涂膜固化成膜的要求。

3.1工藝流程

對于待涂裝工件進行表面預處理干燥填刮膩子打磨干燥噴涂

3.2表面預處理

對進行噴涂的工件的表面應經過除油、除銹、磷化或化學氧化、陽極氧化等處理，工件表面應清潔、干燥，不能有油污、銹蝕、酸、堿、鹽及水分等，保證獲得良好結合力，耐腐蝕性良好的涂膜。常用處理方法有以下：

（1）鐵系材質結構：除油、除銹后，經磷化、鈍化處理

（2）鋁系材質結構：堿性除油及除去氧化膜后，進行硫酸陽極氧化、鉻酸陽極化或化學氧化。

3.3填刮膩子

在噴涂垂紋粉末涂料前，需要填刮膩子以補平工件表面的夾縫、焊縫、氣孔、凹餡或損傷等些缺陷，較為理想的膩子應該是具有施工簡便、附著力強、硬度高，干燥快、不收縮開裂、易打磨等特點。

3.4涂裝參數

影響垂紋粉末涂料涂膜質量及形成垂紋效果的因素很多，主要有噴涂環境、固化條件、涂膜厚度。

3.4.1噴涂環境及參數

垂紋粉末涂料所使用的的原材料的特殊性，雖然它對不相容物質不是很敏感，但是如果噴涂環境、設備清理不干凈，以及空氣中各種雜質較多，若污染在涂膜上，會導致其表面難以形成紋理狀，所以噴涂環境要干凈。

垂紋粉末涂料在噴涂時，靜電電壓一般控制60-80kv，電壓太底，粉末不易附在工件上，電壓太高，涂覆在工件上粉末會出現反彈，影響整體的立體感花紋，同時，輸粉氣壓不宜太大，一般控制在4.9-15*104pa，氣壓太高會導致涂膜厚薄不均勻，從而導致花紋大小不明顯。

噴槍噴嘴與工件的距離也會影響成膜后的均勻性，為了得到滿意的垂紋效果，創出清晰、均勻的表面，因此此垂紋的噴涂距離要比一般普通的噴涂的遠一些，一般控制在20-30cm的范圍內。

噴涂時為了保證涂裝后的涂膜涂層均勻、清晰，要求噴涂過程中噴槍的走向要與工件表面平行，移動速度要均勻，約為40-60cm/s。

3.4.2固化條件

垂紋粉末涂料與一般粉末涂料的固化溫度差不多，必須經過規定的溫度和時間烘烤，才能使粉末涂料完全交聯固化。而規定的烘烤溫度是指被涂裝工件表面實際應達到的溫度，粉末在此溫度下維持一定的時間固化成膜。有些客戶廠家在涂裝施工過程中，往往在工件的表面實際溫度未達到規定的固化條件的情況下，實施了烘烤固化，從而造成了粉末涂膜固化不完全，機械性能明顯下降等缺陷。因此，我們可按其固化條件采取相應的措施，如提高烘烤爐的爐內溫度，延長固化時間等。有條件的廠家可以有爐溫跟蹤儀對烤爐進行溫度檢測，以便更好的掌握涂膜的固化條件。

3.4.3涂膜厚度

粉末流平的時間長短，涂膜厚度直接影響粉末成膜后的花紋大小，通常垂紋粉末涂料的膜厚控制在70-100um，涂膜厚，粉末熔融流平時間長，花紋變平、模糊壯；涂膜薄，粉末熔融流平時間短，花紋變碎、清晰，但不能太薄，太薄時，工件表面會出現露底等現象，也不能太厚，太厚時，工件表面會出現麻點、凹坑等靜電擊穿現象。因此，在垂紋粉末涂料施工過程中，涂膜的厚度一定要保持均勻，以防止上述質量缺陷的產生。

4、噴涂注意事項及常見問題

4.1注意事項

（1）在粉末涂料施工過程中，應力求噴涂到金屬工件表面均勻、涂層厚薄均勻且適宜，太厚會造成垂紋界限模糊不清，太薄則容易出現露底、縮孔等毛病。

（2）建議噴涂次序由高到低，先噴涂次要面，再噴涂主要面，最好能一次噴涂完成，有些死角需要局部補漆，如此會使原有的部分垂紋消失。

（3）欲達到最佳的噴涂效果，施工前，采用篩網略大的過篩，經流化床系統供粉裝置，調整出粉空氣氣壓、霧化氣壓、噴嘴與工件的距離，噴槍的移動速度等各項工藝參數，調整到最佳效果。

（4）使用和應用垂紋粉末涂料使，要防止他們對非美術型涂料的污染，如果由條件，最好由兩套設備分別使用，沒有條件的話，再使用了美術型粉末涂料后，必須徹底清洗設備，才可以適用于普通的粉末涂料施工。

（5）靜電噴涂時，對工件的熱噴涂要比冷噴涂紋理形成的效果好，是由于再熱噴涂是粉末涂料一接觸工件就快速熔融，涂層立即開始對流（如果含有金屬顏料，則顏料漂浮），使它有足夠的時間旋轉到最佳的反光角度。如果采用冷噴涂，因為工件的熱容量大（特別是比較厚的材質），有室溫升至固化溫度需要較長時間，也就是再較長一段時間內樹脂處于高粘度下，內部的阻力阻礙了紋理的形成，如果涂層的膠化時間較短，再升溫過程中逐漸膠化，到達固化溫度時，涂層已形成凝膠，就無法形成紋理。

4.2常見問題

（1）流掛：噴涂時涂膜太厚所造成，另一原因可能是升溫速度太慢，造成粉末涂料膠化時間段時間太長。解決的方法是控制涂膜厚度，加快升溫速度。當然，也由可能是粉末涂料本身熔融粘度太低，從而造成了流掛。

（2）垂紋不均勻：噴涂過程中噴槍的移動速度不均勻，涂膜厚薄不一，因此，在噴涂過程中應嚴格控制手動程序，才能獲得均勻美麗的垂紋。

（3）垂紋界限不清晰：是由于在噴涂過程中表面涂的太厚。

（4）露低、縮孔：工件表面前處理不好，使其表面附著底表面張力的物質（如油或斑點），或者使壓縮空氣中有油或水，解決的方法使嚴格控制噴涂前的工件的質量控制。當然，此粉末涂料噴涂噴薄時，會出現嚴重的露底現象。

（5）其它：如涂膜沖擊強度和附著力差，可能時固化溫度過低、時間過短，涂層過厚，或者時磷化膜不好或太厚，前處理不充分造成的等等。

5、結語

垂紋粉末涂料生產工序簡便、質量性能穩定、裝飾性能優越，已廣泛應用于一般金屬表面的涂裝。垂紋粉末涂料有它自身的特殊性，適合與各種體系中，而且隨著粉末涂料的發展而發展。進一步研究垂紋粉末涂料將顯得非常有價值。

垂紋粉末涂料施工簡便，容易出現花紋且分布均勻，是一種理想的高裝飾粉末涂料，已經得到了廣泛的應用。

參考文獻：

1.張華東等，助劑在粉末涂料中應用注意事項，上海涂料，2003.2

2.陳振發等，粉末涂料涂裝工藝學上海科學技術文獻出版社2000

3.南仁植粉末涂料與涂裝技術化學工業出版社2000

4.張華東粉末涂料與表面張力中國涂料，2003.4，43-46

[1]注：本文之垂紋概念為錘擊式花紋之意，為統稱。與目前市場稱法可能有所區別，垂紋應包括橘紋、皺紋、美術等，隨著加入顏料粉的種類不同可稱之為古銅垂紋、黑底銀花、雙色垂紋、高裝飾花紋等等。