粉末涂料由于无挥发性有机化合物 (VOC) 排放,而且具有高效、耐久的特性,在欧、美、亚太市场获得越来越广泛的应用。涂装技术的革新为粉末涂料开辟了新的市场,得到了更多的应用。粉末涂料可以应用在高光、低光、平光以及金属质感的面漆中,而且色彩也不受限制。
特殊的效应颜料可以为粉末涂料创造出独特的、炫目的视觉效果。事实上,它们适用于所有的树脂体系。它们中的很多种类还可以应用在户外耐久涂料和工业涂料中。
粉末涂料的优点
新的选择 : 粉末涂料在固化过程中不排放 (VOC) ,这使得它们可以替代更为传统的溶剂型及水性涂料。
高效性 : 粉末涂料由于其组成是 100% 的固体,很少甚至不产生废物,所以具有高效性。它不需要溶剂收集系统。必要时,喷漆房可以建在一个相对很小的空间里。而且,因为传送和固化设备都可以相互切换,液体涂装体系通常可以很方便地更换成粉末涂装体系。更换液体传送系统需要一定的费用,但是这可以通过提高效率很快收回投资。
耐久性 : 粉末涂料比液体涂料更能耐酸雨和太阳光中的紫外线。它们耐候性好,经久耐用且耐石击性及耐划伤性好。它们已经有效地应用在那些需要耐久性的产品上,如:建筑用板材,办公家具、户外设备、家电、儿童玩具、自行车、汽车轮箍、摩托车等。
用于粉末涂料的特殊效应颜料
特殊效应颜料在粉末涂料中的应用越来越广泛。因为它不仅使用方便,安全可靠,而且装饰效果好,在粉末涂料业中逐渐占有一定金属颜料的市场分额。
效应颜料最大的市场在建筑涂料包括铝建筑板材及幕墙板。灰色的金属色调是这个应用领域中最普遍采用的色调。这种色调可以通过黑色或灰色的粉末涂料与白色的外用型珠光颜料结合使用获得。云母效应颜料是铝粉颜料的更便宜、耐久性更好的替代品。金属颜料需要另外罩一层清漆以增加耐久性,减少失光。云母效应颜料不需要另外罩一层清漆。因为它本身是化学惰性的。
颜料和树脂的混合
效应颜料不能通过挤出、粉碎分级这种传统的融化 - 混合工艺加工方法与粉末树脂混合。因为这种工艺会造成颜料破碎,从而导致颜料的珠光效应降低甚至消失,而应使用干混合技术或粘结加工技术。
干混合工艺是特地为处理易破碎的颜料而开发的。它是用 P/K 转筒混合器等低剪切力混合机或机械混合器(低转速下的 Henshel 机等)把粉末涂料和效应颜料混合在一起。均一的珠光树脂混合物用于制备粉末涂料。粘结工艺是把树脂加热到稍高于软化点,然后和效应颜料混合。颜料粘着在树脂上,形成一个整体。
用量
干混合工艺中,为了能够产生金属效果,效应颜料的用量通常占粉末涂料 3%~5% 。粘结工艺中效应颜料的浓度还可以提高。有些用户使用非常低浓度的效应颜料(如 0.25%~1.0% )作为调色剂。效应颜料用量根据用户的要求而定。
效应颜料可以和透明着色剂混合使用以得到不同的颜色。效应颜料应该避免和不透明颜料或填料一起使用。因为这些颜料会影响效应颜料的随角异色效果。大部分商品化的粉末涂料都不是透明的,因此不能与效应颜料干混。在这些情况下,颜料的粒径越大产生的效果越好。如果可能的话,粉末涂料分两步加工将会得到更明亮的外观:首先喷涂一层不透明的颜料,部分固化;然后把效应颜料分散在透明的粉末里,完全固化,得到深度效果的涂层。
应用
粉末涂料是涂料工业中增长最快的面涂层涂料。了解目前的粉末涂料存在的缺点是很重要的。本节将概略性地介绍在粉末涂料中使用效应颜料存在的一些技术难题,以备粉末涂装设备供应商加以解决。研究人员也正在开发一些能够进一步提高漆膜外观质量的产品。
目前,粉末涂料的涂装体系有两种类型:电晕喷涂方法和摩擦带电喷涂方法。为了使效应颜料在粉末涂料中的应用效果更好,这两种涂装方法都要求效应颜料用树脂粘结起来。电晕喷涂方法更为常用。摩擦带电喷涂方法应用较少,用于涂装几何外形复杂的零件。在电晕喷涂过程中,为了使粉末涂料转移到被涂物件上,必须先让涂料通过一个静电场,涂料带上负电荷,然后附着在带正电的被涂物件上。尽管粉末涂料的干混合物看上去是均一的,然而云母效应颜料呈惰性,不容易带电。而粉末能否带电是决定粉末涂料能否成功涂装的关键。
因为云母基的效应颜料不容易带电,在喷涂到被涂物件上的过程中,很容易从那些带电的涂料中分离出来。这种带电能力的不同导致了珠光颜料转移效率的降低。换句话说,在喷涂的过程中,一部分不带电的珠光颜料落到收集系统里,这将产生许多问题。最明显的结果是漆面出现不平或有斑点现象。不带电的珠光颜料也可能在折向喷嘴中累积,累积到一大团,然后喷涂到被涂物件上。如果这种情况发生,被涂物件上珠光颜料的浓度就会不断发生变化,这使得在每天的生产操作中不能得到稳定的漆膜。
而且,如果粉末涂料的组成在使用时不断变化,多喷出来的涂料的颜料的浓度与初始粉末的浓度不同,不能循环利用,涂装厂商不得不废弃一部分粉末,从而影响了粉末涂装的经济性。但是如果将效应颜料同树脂粘结在一起就可以避免上面的缺点,可以回收利用或循环使用。
在电晕涂装工艺中对电流或电压的控制是很关键的。大多数情况下,为了得到理想的喷涂效果,电压不能大于 80 kV 。更高的电压会产生背面离子化的问题。这种情况发生在静电喷涂过程中,带电粉末粒子累积过量,沉积在底材上的粉末量就受到限制。其余喷涂到板面上的粉末会受到前面已涂装的粉末涂料的排斥作用,形成缩孔。
研究人员正在不断努力提高现有喷涂技术的效率。例如,用于汽车清漆的粉末浆技术前景就非常好。在这种体系中,粉末树脂分散在水里,提高了粉末体系的流动和流平性,得到的涂装效果象液体涂料一样平滑。
粉末涂料的颗粒粒径与性能的关系
粉末涂料流化性能影响到它的应用和涂装效果。如果在组合物中使用颜料,流化的程度就会随颜料的流动特性而改变。较大粒径的效应颜料不会聚集在一起,摇动包装容器,流动性很好。这就意味着颜料不会影响整体的流化,也不会影响粉末在送料斗和传输系统中的传送。效应颜料的粒径越大,在电晕涂装工艺中使用效果越好。
粉末中很细的或超细的颜料很容易结块。用显微镜观察可以发现薄片状的颜料会附着在一起,这就降低了流化和传输系统的传输效率。粉末涂料流化的效果很差将导致通过喷枪的粉末量的波动,当局部的一大团粉末落在被涂物上时就会引起漆膜的不平。相反,流化太好,超细的物料将从粉末中分离并通过管道排除,从而影响最终漆膜的外观。
结论
随着粉末涂料用量的增长,效应颜料用量也随之增加。研究人员正在不断努力开发新产品,提高粉末涂料技术水平。