铝型材用水性金属闪光涂料的研究与应用1手套

铝型材用水性金属闪光涂料的研究与应用

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铝型材用水性金属闪光涂料的研究与应用

许振阳，禹汉文，谢唯，许奕祥，张红，邓清华

（广州擎天实业有限公司，广州510860）

摘要：介绍了一种应用于铝型材的水性金属闪光涂料配方设计思路及施工工艺；讨论了水性金属闪光涂料的铝粉排列因素以及对静电喷涂施工的影响。

关键词：水性涂料；铝型材；金属闪光漆；静电喷涂

中图分类号：TQ633 文献标识码：A 文章编号：1007-9548（2013）01-0012-03

目前铝型材涂装大部分采用的是粉末涂料涂装方式，此工艺成本相对低廉，粉末涂料固含高，不含有机挥发物，符合产业环保趋势。但是粉末涂料涂装存在一个缺陷：装饰效果较差，所以在装饰效果要求较高的产品上依然选择液体涂料，如金属闪光漆中国机械网okmao.com。溶剂型金属闪光涂料能够获得很好的金属排列效果、优良的金属质感以及良好的施工性，但是由于溶剂含量高，VOC 排放不达标、生产仓储存在易燃易爆等安全隐患，业内急需有相应的水性金属闪光涂料来解决上述问题。

1 ·铝型材水性金属闪光涂料的配方设计

1.1 配方设计思路

影响铝粉排列的主要因素有：湿膜的固体含量、湿膜的厚度、干燥速度、助剂的作用以及树脂的酸值等。溶剂型金属闪光涂料除了选择低酸值的树脂以及快干溶剂之外，同时也可以添加醋丁纤维素（CAB）来降低湿膜固体含量，改善施工性，提高铝粉排列效果。而水性涂料所用到的原材料中，因为稀释剂是水，决定了无法在挥发速度上与有机溶剂媲美。而水溶性树脂大多酸值很高，对于铝粉的贮存不利。某些乳液固含低，成膜后光泽较低，无法达到光泽要求。从铝型材的使用环境考虑，必须采用交联固化型涂料体系，从产品性能、施工性以及成本综合考虑，采用水性丙烯酸氨基固化体系，最终选择固含为40%的羟基乳液以及全甲醚化水性氨基树脂作为成膜物质。

1.2 流变助剂对铝粉排列的影响

在水性金属闪光涂料中，流变助剂有着极其重要的地位，影响着涂料的各方面性能。一个理想有效的流变助剂需要具备2 方面的作用：

1）触变性。良好的触变性可以起到防沉和防流挂的作用。更为重要的是，良好的触变性可以使涂料喷到板材时，在气压的作用下，铝粉保持平行排列的状态。

2）后期流动性。喷涂后涂料需要一定的触变性来防止流挂，并保持铝粉的排列状态。之后，涂膜的收缩导致铝粉进一步排列，此时尽可能低的黏度有助于铝粉排列。流变剂对铝粉排列的影响见表1。

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从上述结果看出，选用无机增稠剂（触变剂D），铝粉排列效果较好。

1.3 成膜助剂对铝粉排列的影响

对于水性铝粉漆体系，成膜助剂的选择主要基于以下考虑。

1）良好的助成膜性。可以降低成膜助剂使用量，配方更加灵活。

2）快干性。这点对银粉定向、早期性能的重要性不言而喻。

3）适当的挥发梯度。适量的慢挥发成膜助剂对成膜致密性以及防止缩边等方面具有很大的作用。

目前市面上常见成膜助剂主要有DPM、PM、DPnB、TEXANOL 等。特殊场合甚至会选择乙醇、丙酮、异丙醇等快挥发溶剂。

在醇醚类溶剂中，PM 的选择主要因为其快速挥发的能力，只能作为助溶剂，选择DPM、DPnB 、TEXANOL主要是为了建立一个适宜的挥发梯度。试验结果显示：成膜助剂拼用可以获得很好的排列效果。

1.4 水性涂料静电喷涂涂层外观改进

水性涂料的施工，相对于溶剂型涂料来说最大的差异就是容易流挂，同时影响流平，涂膜外观变差。通过控制触变值可以很好地解决此问题。试验研究发现当TI 值在2.8～3.4 时，喷涂产品有最好的流平与防流挂平衡。试验研究了不同触变剂对体系TI 值、外观、耐湿热性、耐水性的影响，见表2。

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试验结果显示：H15 触变剂能够提供适合的TI值，并且对外观影响不大，对涂膜性能几乎无影响。

2 ·铝型材水性金属闪光涂料性能指标

铝型材水性金属闪光涂料主要性能指标见表3。

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3· 铝型材水性金属闪光涂料的应用

3.1 工艺流程

工艺流程如下：上件→底材除油→水洗→ 钝化水洗→烘干→底漆喷涂→底漆闪干（80 ~ 100 ℃，10min）→面漆喷涂→流平（10 ~15 min）→烘烤（160 ℃，10 min）→下件

3.2 生产线示意

生产线示意见图1。

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3.3 铝合金水性闪光涂料施工常见问题及解决方案

3.3.1 涂装设备

由于水是优良的导体，所以常见的喷涂设备无法应用于水性静电喷涂。专用的水性静电喷涂系统均已在绝缘等级上做了重大革新，完全能够满足现有的水性自动喷涂生产线，目前业内做的比较有名的主要有ABB、兰氏等公司。常见的水性静电喷涂系统一般有侧喷式（俗称眼镜蛇）喷涂系统、旋杯静电喷涂系统以及DISK 碟式喷涂系统等。

3.3.2 水性涂料涂装建议烘烤方式

水性涂料的涂装因为水的挥发性与溶剂挥发性不一样，所以需要一个预烘干的过程（亦称闪干），在湿碰湿以及罩光喷涂工艺中预烘干工艺更加重要，只有通过预烘干，让底层涂料中的水分及时挥发，才能获得好的面漆或罩光清漆的涂膜外观，对漆膜的性能也有很大帮助。因此水性涂装大多推荐分段式梯度升温烘烤方式，见图2。

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3.3.3 水性涂料低温高湿条件下的施工

水性涂料在高湿度、低温条件下，水分很难挥发，如果按照正常的施工方式操作，很容易造成漆膜流挂、铝粉排列变差、面漆外观变差、性能下降等弊病。针对此现象，可以从以下几个方面予以改善：

1）调漆房加装空调制热，加装抽湿机降低空气湿度。

2）喷漆房通过输送热风的方式解决低温高湿的问题。

3）确保底漆闪干区工件达到预期效果。

4）提高施工黏度，适当调节喷涂机涂漆量。

4· 结语

通过研究水性工业涂料的流变助剂与触变性、黏度、防沉性、铝粉排列、产品物化性能关系，开发出既适合静电喷涂工艺同时也具备良好的铝粉排列效果的水性金属闪光涂料，通过在客户生产线的调试，完全能够满足铝型材静电喷涂的施工，涂膜性能优异，现已得到广东某铝型材加工厂试用认可。

参考文献：

[1]钱伯容.汽车金属闪光漆中效应颜料取向机理及解决途径[C]. 2nd PCF，1997.

[2]乐慧明.水性涂料在汽车涂装中的应用[J].上海涂料，2010，48（3）：40-43.

[3]刘汉功，王艳艳，陈月珍，等.水性汽车涂料的研究现状及发展趋势[J].涂料技术与文摘，2012（2）：7-12.

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