涂料科普：金属粉末涂料概述(一)

涂料科普：金属粉末涂料概述(一)

2008/4/25/08:32

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2金属粉末涂料的生产工艺

粉末涂料涂膜金属效果的形成是通过加入金属颜料来实现的，加入的方式主要有两种：熔融挤出法和干混法，在实际生产中二者工艺又进行了不断的改进与完善。

2 该法工艺简便，金属颜料与粉末基料达到充分的混合与黏结，但由于工艺过程中存在着高(130摄氏度)挤出、高剪切粉碎，造成金属颜料表面的部分氧化、粒片变形或被粉碎，造成涂膜外观金属颜色灰暗甚至无金属效果。为了提高涂膜外观效果，金属颜料生产商改进了颜料生产工艺，生产过程中采用惰性气体保护，·对金属颜料粒子表面进行覆膜保护处理，显著提高了金属颜料耐高温耐腐蚀的能力；粉末制造商则在研磨成的粉末中再加入少量的金属颜料，然后进行简单干混处理，达到改进产品外观效果的目的。虽然各方都采取了努力，但最终适宜该法生产的只有少量金属粉末涂料产品，如闪光粉末涂料(微闪银效果)、锤纹粉末涂料。

初期的干混生产工艺就是将金属颜料加入预先加工好的粉末状的基料中，使用高速混合设施进行充分混合分散后成为成品，该法的优点可以将金属颜料很好地分散而不破坏颜料粒子的形状，颜料片的漂浮与定向能力得到充分发挥，涂膜的金属效果突出。其明显不足是金属颜料粒子与基料粉末粒子两者的物性(如密度、形状)差别较大，且二者没有黏结吸附，在流化、喷涂带电、静电吸附的过程中产生分离，造成涂膜外观色泽不一，回收粉因金属颜料含量明显增加而难以回收再使用，普遍还存在喷枪枪头积粉、放电击人、烧枪等其他问题。

上述问题促进了干混设备与干混工艺的改进与完善，针对颜料片与基料粉末颗粒分离的问题，技术人员开发了加热混合(热混技术也称邦定技术)的生产工艺，就是将金属颜料与粉末基料加入混料罐(釜)中，往夹套中通入热水或热油对罐(釜)体加热，边混合分散边对材料进行加热，同时采用惰性气体保护措施，在一定的温度下(50～60℃)粉末基料粒子表面逐渐软化并与金属颜料片产生黏附，黏结一定时间后，将物料冷却至常温，然后进行粉体处理，筛分即得成品。因材料系统有别，不同厂家采用的热混工艺与热混设备有不同，但热混制得的金属粉末涂料产品其涂膜外观效果都有显著改善。

目前热混工艺逐渐臻于成熟，能生产出众多的金属粉末涂料产品，涂膜装饰效果五光十色，应用的范围十分广泛，市场上的销量与日俱增。

3金属粉末涂料的基本配方设计

金属粉末涂料配方设计涉及的因素很多，主要有产品金属色泽(金属颜料品种)、涂膜美术效果(平面或纹理)、生产工艺(挤出或干混)、固化条件(烘箱或烘道、常温或高温喷涂)，上述任一条件的变化都需要对原有配方进行重新设计，一些关键助剂的取舍与用量大小也显著影响着涂膜的外观效果。在此介绍一下热混工艺的金属粉末涂料的基本配方。热混工艺的金属粉末涂料有个共同特点，就是配方设计分为两个部分：基料配方与干混配方。基料配方主要是树脂、固化剂、流平剂、普通颜填料、常用助剂等，根据产品要求进行材料品种的取舍及用量的调整，有高光类基料、斑纹基料、砂皱基料，将基料部分的原料按配方要求称取后进行高速预分散、熔融挤出、压片破碎、磨粉筛分，制得基料粉末。

干混配方是将金属颜料和各种助剂与基料粉末按比例设计，生产时按配比称取物料，按各类产品设计的工艺参数和流程进行投料、混合、加热、黏结、冷却、粉体处理及筛分等生产操作。

由于该类工艺生产的金属粉末涂料品种众多，仅选择目前用途较广的高光类、效应类、斑纹类、砂纹类进行介绍，典型配方见表1。高光类产品基料配方与常规的高光粉末产品配方相比，只是在颜填料的用量上有些区别。在基料配方中可以添加一定量的颜填料并能保证涂膜良好的镀铬效果，l，另外为提高金属漂浮效果，基料中还可以加入黏度调节剂，如701增亮剂、W一1等；干混配方中一般只有一种金属颜料，要求漂浮性能优异，如爱卡的ChromaluxIV、PC100。效应类产品与高光类产品比较，只是基料配方可以设计得更加多样化，其借助花色多、成本低、质量稳定的优势占据了主要的金属粉末涂料应用市场。

斑纹基料配方中最明显的特点是没有流平剂。其中基料黏度的调节十分重要，因为控制黏度有利于金属颜料的上浮也有利于斑纹剂发挥扩散作用，从而获得满意的斑纹效果。另外由于斑纹的凹凸效果造成凹处涂膜厚度较薄(30～50um，个别处20nm以下)，极易产生露底现象，基料中颜料应为常规用量的2～4倍，这样才能保证凹处涂膜的颜色与整体一致。笔者根据自己多年来设计、生产与应用的研究经验，总结认为产品斑纹效果的设计首先要依据产品使用者的涂装条件(包括喷室条件、固化条件以及产品的最终使用环境条件)，来确定基料与干混基本配方构架，如：树脂类型(户内或户外)、金属颜料品种(A1、Cu)、基料黏度要求(颜填料品种与数量、黏度调节助剂)，再根据纹理大小与厚度要求去确定金属颜料的用量、基料中颜填料用量、斑纹剂的粒度与用量、表面固定剂的用量，试验确定初步配方，然后再根据干混生产工艺调试，进行物料用量的精确调整，最终确定产品配方。在以后的重复生产过程中，会遇到材料批次的变换甚至是不同厂家的材料，此时只要认真地分析材料的变化趋势，预测涂膜纹理的变化情况，调节斑纹剂、表面固定剂及金属颜料三者的用量，基本上就可以将纹理效果调节与原来一致。

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金属砂纹产品中的基料为常规砂纹用料，有时甚至可以用市售的砂纹产品作基料；干混配方中的助剂与常规一致，主要要选好金属颜料的品种与用量。笔者研制了两种有代表性的砂纹金属粉末涂料，为亮金色和亮银色，装饰效果突出，但在户外恶劣环境下使用时应罩透明保护膜，才能保持长久的金属光泽。其他使用干混工艺的产品还有锤纹、浮花(与斑纹类似)、点纹等。

4金属粉末涂料的涂装施工

4．1喷涂工艺

金属粉末涂料因为加入了具有导电性的金属颜料而与常规粉末涂料有了较大区别，喷涂时粉末导电性强，极易造成短路、烧枪、击人事故，黏附效果差的产品更趋严重；金属粉末涂料也不适宜使用摩擦静电喷涂方法，原因是摩擦产生的正、负电荷发生了再结合作用，产生中性的不带电荷的粉末粒子，粉体总的带电量下降，施工质量难以保证。

金属粉末涂料涂装施工性能与普通粉末近似，只是由于金属粒子有导电性、比重大又与基料粒子黏结，整个粉体的流动性稍有降低，因此喷涂时高压下调在2O～30kV，流化气压则根据粉末情况进行不同程度的提高，喷涂中回收粉与原粉的掺加比例为l：(4～6)，质量差的产品其回收粉只有返厂重新加工才能使用。

需要强调的是，喷涂中使用的设备及操作环境应符合有关施工标准和规范，所有的部件与人员应做到接地良好。

4．2固化工艺及控制

普通金属粉末涂料的固化工艺与类似常规粉末涂料的固化工艺一致，只有高光泽和纹理类例外。涂装加工者与涂料提供者应相互了解其涂料产品和固化工艺特性，如涂膜厚度和固化条件的基本要求，以取得工艺适应性和涂膜最佳金属效果。

一般金属粉末涂料的涂膜最佳厚度要求在50～70m，纹理类中的锤纹和斑纹要求较厚，一般要求70～9Om(个别要求达到100m以上)，只要在涂装中保证涂膜的厚度与均匀度，加工出的产品就会有非常一致的外观装饰效果。在涂装固化时，必须保证工件充分的固化条件，如烘箱的加热速度和最高固化温度烘道供热量和工件的温升速度，这些固化参数显著影响着涂膜熔融时可以达到的最低黏度及其保持的时间长短，最终决定了涂膜的金属色彩效果。像高光、金属光泽、锤纹、砂纹类产品要求固化升温速度快、固化温度高一些；斑纹类则在产品配方设计时就明确了固化条件，升温速度快了金属纹理(与原设计比)会变小变细，慢了则变大变粗，因此稳定的固化条件是十分必要的。

5金属粉末涂料的最新进展

纳米材料与技术在粉末涂料行业的应用，促进了GMA丙烯酸树脂实用性开发l，为金属粉末涂料在汽车等高装饰性行业的发展提供了基料基础。美国福来克斯等公司采用高新包覆处理技术，开发出火雾、镭射、变色龙等新型金属颜料，能给金属粉末涂料带来无穷的色彩变幻；徐州正菱涂装有限公司等厂家研制了富含创造性的热混设施(见图l1)与涂装生产线，根本解决了金属粉末涂料现有加工设备生产过程中存在的质量隐患，为金属粉末涂料多层施工创造了条件；美国诺信、德国瓦格纳尔等公司开发推出了一种专用于金属粉末涂料喷涂的喷枪，为金属粉末涂料的安全施工提供了保证；阿克苏(AKZO)、徐州正菱等公司将片状锌粉成功应用于粉末涂料中，推出了锌基重防腐粉末涂料，经实际应用证明可以取代热镀锌工艺，解决了镀锌工艺造成的巨大环境污染问题。

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随着全球人们环保意识的不断增强与各国环保法规的促进，粉末涂料在世界范围内会得到更迅猛发展，金属粉末涂料也将朝着高装饰性、强功效化的方向持续发展。