金属效果粉末涂料

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1 前言 金属效果粉末涂料（以下简称金属粉）在整个装饰性涂装中的应用越来越广，是目前美术型粉末的主流。 能够用于粉末涂料的金属颜料有许多品种，大体上分为四类，即铝银粉颜料、珠光颜料、铜金粉颜料和其它金属颜料（如镍粉、不锈钢粉等）。每一类金属颜料又包含很多色相的产品，应用于粉末后，便使得粉末多姿多彩，极大地丰富了粉末涂料的品种和装饰性。 金属粉现在主要应用于户内户外金属家具、灯具、工艺品、油烟机、婴儿车、运动器材等行业。 根据调查，国内粉末涂料市场大部分金属粉存在质量问题，一是批次间颜色和花纹不稳定，二是喷涂性能较差。 同其它粉末一样，金属粉的开发和生产及喷涂也有其自身的规律，下面按金属粉的种类和生产工艺逐一探讨，并在最后介绍一下生产金属粉的新工艺——热粘接技术。 2 铝银粉 铝粉颜料分为浮型和非浮型两种。浮型铝粉加入粉末涂料中，在烘烤后大多能于涂层表面形成连续相，有时有镜面效果。非浮型铝粉由于特有的闪烁性，在粉末涂料中一般不呈连续相，而是象星星一样独自闪烁。 2.1 闪烁性非浮型铝粉 这种铝粉通常粒径＞20μm，表面一般都经过包膜处理，包覆材料主要是有机硅。非浮型铝粉粒径越粗，则闪烁效果越好。由于其表面经过包覆，具有较好的耐酸碱性，有一定的户外耐久性。 添加了非浮型铝粉的粉末涂料可以喷涂洗衣机外壳、摩托车发动机外壳等高要求工件。后混非浮型铝粉的添加比例很宽，10%左右的用量对粉末喷涂性尚无太大影响。目前国内粉末厂应用较普及的非浮型铝粉是德国爱卡公司的PCR系列产品。 2.2 浮型铝粉在粉末涂料中的应用更为普及 浮型铝粉在高倍显微镜下观察多呈薄片状，平均粒径一般＜20μm，粒径越小金属感则越强，遮盖力也越大。 金属感最强的应是镀铬效果，这种效果的金属粉在目前的市场上最受欢迎，开发和生产镀铬效果的粉末涂料必须从底粉配方和铝粉的选择上着手，配方1可作参考。 配 方 1 原料名称 备注 P6060 45 DSM树脂，酸值55mgKOH/g E-12 25 环氧树脂，黄山锦峰 GLP503 5 流平剂，奉化南海 BENZOIN 0.5 消泡剂 TiO2 3.5 金红石型钛白粉 WAX 0.5 PE蜡 BaSO4 21 超细硫酸钡 C Black 0.0012 炭黑 配方1选用P6060，是由于该树脂的熔融粘度很小，与E-12型环氧配伍生产的底粉流平度高，光泽也非常高。蜡的作用主要是提高粉末表面的耐擦伤性。 要得到镜面效果，必须选用合适的铝粉，推荐爱卡公司的PC100和班得鲁（BENDA-LUTZ）公司的AL2081，一般添加比例为1.5%，添加量过高易产生吐粉和堵塞喷枪头现象，用量过低则无镜面效果。 对其它粒径的浮型铝粉（粒径大多在10~20μm）而言，添加比例在1.5%~2.0%时也能得到非常好的银色效果。这类铝粉添加量较小时(如＜1%)，由于铝粉量偏少，不能充分遮盖住底粉，经常出现发花现象，有时也会出现细小的条纹。 2.3 美术型粉末涂料主要采用浮型铝粉 这里的美术粉主要为砂纹、锤纹、皱纹（绵绵漆）和裂纹等粉末涂料。典型的美术粉为黑底银花，底粉为锤纹，按照生产工艺，产生锤纹粉主要有两种方法，一是后加浮花剂，二是内挤锤纹剂。 用后加浮花剂法生产美术粉时，花纹容易调整，但美观性较差，喷涂过程容易产生花纹分布不均匀的弊端，粉末的回收利用也很困难。 内挤锤纹剂法如果工艺掌握得当，可以得到规整美观的花纹，而且立体感强，在工件各个部位花纹较为均匀一致，粉末回收利用率高。推荐的配方见配方2。 配 方 2 原料名称 备注 聚酯 56 低酸值混合型聚酯，酸值35mgKOH/g E-12 24 604环氧，当量750， 黄山锦峰 Cab-551-0.2 0.045 醋丁纤维素，美国伊士曼公司 WAX 0.3 PE蜡 填料 20 可选择碳酸钙或硫酸钡 C Black 1 蓝相炭黑 由于是内挤锤纹剂，花纹在挤出阶段即基本定型，所以控制挤出条件非常重要。醋丁纤维素的熔点为140℃左右，不同的挤出温度对其分散性有明显的影响，它在粉末中的添加比例对花纹也有很大影响，一般添加量＜0.035%时，花纹会很大，容易露底；添加量＞0.08%时，花纹将变小而稳定。 上述底粉中加入0.3%~0.5%浮型铝粉，如苏伦克的PP1170，即可得到花纹清晰，黑白分明，立体感强的黑底银花效果。 配方2为高光泽型金属粉。无光型的金属粉也很受欢迎，但生产花纹大而美观的无光型铝银粉却存在技术难度。如果采用内挤法生产，由于底粉的高粘度使锤纹剂的分散和固化时的流动受到限制，因此花纹通常不规整，花纹也较小。 所以开发花纹大而美观的无光型铝银粉，必须在底粉上作调整，可以采用的方法是，在配方中加入部分羟基聚酯，利用它与环氧树脂等的不相容，来减少消光剂的添加量，使底粉的粘度适当降低，或在配方中加入低粘度的羧基聚酯如天松的CE1099，通常只要加入15%~20%的CE1099即能得到较大的花纹，参考配方如配方3和配方4所示。 配 方 3 原料名称 备注 E-12 50 环氧树脂 ，黄山锦峰 EL-1200 25 羟基树脂，广州南方 603-1A 4.5 消光剂， 奉化南海 Wax 0.3 PE蜡 BaSO4 20 粗硫酸钡 C Black 1 炭黑 配 方 4 原料名称 备注 E-12 55 环氧树脂 黄山锦峰 CE-1099 20 低酸值聚酯，天松集团 P-68 4.8 消光剂，肇庆羚安 Wax 0.3 PE蜡 BaSO4 19 粗硫酸钡 C Black 1 炭黑 配方3和4的烘烤条件为200℃/10min（金属底材温度），底粉光泽＜5%。 上述两种底粉后混铝粉和浮化剂都易得到较大的花纹，但在立体感和花纹形状上有细微差别。建议采用苏伦克的铝粉PP1170，添加比例为0.5%左右。浮花剂的用量视情况而定。浮花剂的品种选择十分重要，最好一次性多粉碎一些，采用较粗的筛网过筛，多保留一些粗粉。 2.4 其它美术粉(砂纹粉或绵绵漆) 后加入铝银粉一般效果不太明显，这是由于它们的花纹很细密，铝粉不能充分定向排列，闪亮性受到不同程度的削弱或抑制而造成的。这类美术粉的生产相对来说要容易一些。 3 珠光粉末涂料 珠光颜料具有类似于自然界贝壳、鱼类、飞禽等的珍珠闪光效果，是常规颜料所不能代替的。 最初的珠光颜料由鱼鳞制成，后来陆续出现了人工合成氯化银、碱式碳酸铅和砷化合物珠光颜料，这一系列珠光颜料由于毒性太大，使用范围受到了严格限制。 现在普遍推广的珠光颜料为系列云母钛和云母铁，具有无毒、光稳定性好、色相丰富、综合性能优良等特点。 珠光颜料色相丰富，按照色泽大致可分为银白、虹彩（干涉色）、金黄、金属色（青铜、枣红、紫红、古铜等）四类。 粉末厂的技术人员在调整配方时，必须考虑珠光颜料的颜色和粒径的稳定性，否则会影响到最终产品的颜色和品质。 珠光颜料供应商比较多，国外以德国默克公司为代表，国内则以常州华珠颜料公司为代表。 这里介绍几个典型的加珠光颜料的粉末配方，考虑到珠光颜料的价格对粉末成本的影响，这里采用常州华珠的部分珠光颜料作分析。 3.1 古铜锤纹粉 高光型，底粉同配方2，后混珠光颜料F-052，用量0.8%~1.0% 即可。 无光型，底粉采用配方3或配方4，后加珠光颜料F-050(用量0.5%)，或F-052(用量0.8%)，以及浮花剂(用量0.5%)。 3.2 松绿锤纹粉 高光型，底粉同配方2，加珠光颜料G-035，用量0.8%~1.0%。 无光型，采用配方3或配方4，加珠光颜料G-035，用量1.0%~1.4%，浮花剂用量0.6%。 3.3 紫缎锤纹粉 高光型，底粉同配方2，加珠光颜料 G-019，用量0.8%~1.0%。 无光型，可用配方3或配方4作底粉，加珠光颜料G-019，用量1.2%~1.5%，浮花剂用量0.5%。 3.4 金色砂纹粉 采用黑色砂纹作底粉，推荐配方为参考配方5。 配 方 5 原料名称 备注 聚 酯 5 8 低酸值纯聚酯，酸值35mgKOH/g T105M 3.2 HMMA型固化剂，奉化南海 PV-88 0.12 二氧化硅吸附型纯流平剂 TF-1830 1.5 砂纹剂，德国路博润 Wax 0.6 PE蜡 BP-881 1.2 有机膨润土 BaSO4 35 沉淀硫酸钡或重晶石 C Black 1 炭黑 上述底粉直接后混2.5%的珠光颜料H-030即能获得典雅富丽的金色效果。 珠光颜料的品种很多，可以很方便地调出各种各样色调的粉末，银白系列珠光颜料的闪烁性比非浮型铝粉差，在要求耐强酸碱的场合尽量选用珠光颜料。另外在要求粉末耐候性好的情况下，也要优先考虑采用珠光颜料。 4 铜金粉 用于粉末涂料的铜金粉实际上不含金，主要成分是金属铜，因掺杂不同比例的锌或锡等而获得多种色相，加入粉末涂料中后，可呈现从丝柔直至粗亮的金色效果。 铜金粉发光柔和，色调亲切，古朴美观，多用于金属家具、灯具和工艺品的涂装。 选择铜金粉除色相外，要多考虑其耐热性。铜金粉颜料可直接与底粉混合，添加比例视具体情况而定，其色泽和闪光性比珠光颜料要弱一些。

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5 金属粉末涂料的工艺要点
     5.1 金属颜料的选择提示
     · 浮型铝粉尽量不要用于要求耐碱的场合。
     · 普通的铜金粉不耐温，适用前应先做试验。
     · 浮型铝粉和铜金粉不能用于耐候的场合。
     · 根据现有的经验，铝粉和铜金粉尽量选用进口产品，这样可更好地保证粉末品质的稳定性。
      
     5.2 配方调整提示
     ·　在平面型金属粉末中，要充分展现金属效果，应适当提高底粉中的树脂份比例，流平剂的量也可适当增加。填料最好选用硫酸钡，且粒径越细越好。
     ·　挤出过程中必须防止细小凹陷的产生，这是由于配方中树脂份过高，粘度低，易受到干扰所致，否则在混合金属粉时会出现花点。
     ·　以透明或半透明粉作底粉，加入金属粉后，须留意金属颜料的遮盖能力，遮盖力不足，在喷涂复杂工件时就易出现交叉或拐角处的露底问题。
     ·　在正常情况下，金属颜料的添加量有一定的限度，浮型铝粉宜小于2%，非浮型铝粉添加比例可高一些(8%~10%)。珠光颜料的用量应小于3%，而铜金粉的用量与非浮型铝粉相似，添加比例允许高一些。
     ·　金属颜料受潮结块后则不宜在使用。
     ·　锤纹类的金属粉末，在开发或生产前，应多了解客户的工件形状、厚度以及烘烤条件，依客户的具体情况来调整花纹，不然会出现与客户要求的花纹不一致的情况。
     ·　底粉中应加入适量的蜡，以增加涂层的抗划伤性。
     ·　除特殊要求外，金属颜料尽量不要与底粉一起挤出，那样将严重破坏金属效果。

     5.3 后混合工艺
     金属粉末的后混合工艺是决定粉末质量的一个重要因素。
     砂纹、锤纹类金属粉末相对而言比较容易，有时手工搅拌几分钟，效果也还可以。但对于平面银粉类金属粉末，如何稳定地按标准样板生产却是目前制约许多粉末厂的瓶颈问题。
     用于成品粉末混合的机械设备有好几种，从混合方式上大体分为：搅拌型、翻倒型、翻倒加搅拌型和多种混合型。
     国内粉末厂普遍采用高速混料罐、转鼓式（带工字型叶桨）搅拌机、V字型搅拌机和三向旋转水冷混合机，这几种搅拌设备各有其特点。
     铝粉，尤其是浮型铝粉，粒径很细，容易结成松散的小团，采用上述几种设备与底粉一起混合时，根据观察，铝粉小团很难充分散开，铝粉添加量稍高，则极易发生吐粉现象，有时在工件上出现一些凸出的铝粉小团，严重影响了涂层的美观和质量。
     这里推荐烟台奇通化工设备有限责任公司开发的新型成品粉末搅拌机，它采用多角度的棱柱为叶桨，转动平稳，设计转速为80~120r/min，一次投料100kg，尤其适用于搅拌浮型铝粉等金属粉。据测算，在相同的时间内，它的混合效果是其它搅拌机的20倍，能达到微米级的均匀度，批次间的颜色重复性非常好。
     众所周知，铝粉颜料的主要成分是金属铝，化学性质活泼，遇热或明火会燃烧以至爆炸，在加工铝银粉时确实存在一定的危险性。采用高速混料罐或搅拌机混合时,因密封性太好，长时间搅拌时，粉末和铝粉由于摩擦等原因很容易升温，增加了燃烧或爆炸的危险性。奇通开发的搅拌机则克服了这个缺点，整个搅拌过程中温升非常小，并且装卸料方便，清洗换色20min即可。

     6 热粘接技术介绍
     热粘接技术(Bonding Technology)系采用特殊的混合设备将薄片状的金属颜料粘接到粉末粒子的表面，为金属粉末的应用开辟了更广阔的市场。
     金属颜料粘接到树脂粉末表面后，粉末在喷涂使用过程中具有许多优点，概括起来有：
     ·　粉末利用率接近100%，与普通粉末一样。
     ·　金属色泽均匀，即使单一批量大，仍能保持均匀的金属色泽。
     ·　采用Corona静电枪喷涂时不会有金属颜料堆积和堵塞枪口的问题。
     ·　没有雾化或喷涂造成的边框问题。
     ·　金属颜料选择范围宽。
     ·　金属颜料用量可以很高，有些粉末的金属效果已接近或超过了液体油漆。
     ·　金属颜料与粉末的混合均匀度更高。
     ·　金属颜料与底粉没有分离的问题。
     ·　加工过程安全，没有燃烧和爆炸的危险。
     Bonding技术在欧美已得到一定程度的推广应用，而在国内还几乎为空白，相应的Bonding设备由德国的MIXCO公司和奥地利的BENDA-LUTZ公司研制和生产，其售价约为30万美元/台，国内大多数粉末厂尚无能力购置。上面提到的烟台奇通公司正在研制，预计在明年能够投放市场。

     7 小结
     研制和开发金属效果的粉末涂料，必须掌握几个关键因素，一是配方要合理，二是要严格控制生产过程，第三是必须有合适的成品混合设备。
     金属效果粉末涂料的种类很多，这里仅涉及一些典型的品种，希望能为大家在开发这类粉末时带来一点启发。

木嘻嘻嘻

请教p6060为什么流平好？

上海滩

P6060 ???帝斯曼的60/40聚酯? 溜平还好,和它的聚酯配方有一定关系, 但价格较贵,建议还是少用,毕竟成本对国内厂家来说非常重要.

上海滩

木嘻嘻嘻 发表于 2011-11-3 21:19
请教p6060为什么流平好？

P6060 ???帝斯曼的60/40聚酯? 溜平还好,和它的聚酯配方有一定关系, 但价格较贵,建议还是少用,毕竟成本对国内厂家来说非常重要

木嘻嘻嘻

呵呵，我就是想你从聚酯配方分析一下，流平好的可能原因。

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如果有人要做混金属粉的粉末涂料的话，一定要和客户说明保质期，因为铝粉很容易氧化变黑，特别是浮型的，如果有需要爱卡的铝粉可以给我发站内信

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粉末涂料专用的特殊效果颜料

     现在，越来越多的特殊效果颜料用于粉末涂料。基于其容易使用，稳定耐久性及吸引的装饰效果,在粉末涂料行业中，杭州弗沃德公司生产的粉末涂料专用珠光颜料正在该金属颜色领域中，日益受到客户的青睐。
     珠光颜料的最大应用之一就是在建材涂料，包括铝板和型材，灰色的金属色是这些应用中最常用的颜色，这种颜色是将黑色或灰色的粉末涂料与外用级的银白珠光颜料混合而成的，目前，北美地区多用液体卷板涂料，以铝颜料来营造金属效果.但是，比起铝颜料珠光颜料却有成本及耐用的优势，铝颜料或金属颜料要求涂布额外的面漆，以改善涂层耐候性和因颜料氧化而发暗情况，通常添加珠光颜料的涂层不需要罩光面漆，这样便降低了使用成本。

混合
    由于珠光颜料易碎，故不能使用传统的颜料混合程序即通过挤出机与粉末树脂混合，如果以这种方式混合，珠光颜料的片状结构会受破坏，降低光泽甚至完全失去光泽，因此我们建议采用以下的混合方法:
干混（dry-blend）这是一个专门用来处理易脆的珠光颜料的混合程序，它是指使用柔和或低剪切混合器，如P/K 转鼓或机械混合器(Henshel 或 Littleford 以低转数及短循环)，将经磨细分类的粉末涂料与珠光果颜料混合，经过均匀混合的粉料就可直接用于粉末喷涂上。
软化/粘合（也称bonding）将粉末树脂加入特殊设备中（bonding机）加热至稍高于软化点，然后与效果颜料混合，颜料粘在树脂上成为单一整体，许多粉末涂料的生产厂家提供已粘合了特殊效果颜料的粉末涂料作为其标准产品。此工艺对设备即操作参数的要求非常高。

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添加量
    干混的珠光效果颜料在粉末涂料中的理想添加量为3 %至5%，它们与粉末涂料混合产生金属色泽效果.经粘合的颜料的添加量可稍高一点，有些噴涂厂添加很少的效果颜料(如0.25% 至1.0%)，作为调色使用，总之，最终的添加量可根据所需的光泽，并可通过阶梯式的试验来确定。
    珠光效果颜料可与各种透明颜料碳黑及其它效果颜料混合使用，以获得更丰富艳丽的色彩效果。而不透明的颜料（如钛白粉）和矿物材料可能会遮盖珠光效果颜料的光泽，应避免共同使用。市场销售的大多数粉末涂料用树脂并非为透明的树脂，因此不是最适合与珠光效果颜料干混，这时，使用大粒径的颜料可以获得最好的效果，如果成本及其他方面许可，我们建议采用两步法，以取得最明亮之外观效果:(1)首先喷不透明的含色粉并部分固化; (2)将特殊效果颜料分散在透明的粉料中作罩光，并完全固化。这样，珠光效果颜料的透明性可使涂料产生深度感。另一种方法就使用经过特殊表面处理的粉末涂料专用级珠光效果颜料，该种珠光颜料会浮现涂层的表面，即增强的珠光颜料的视觉效果，同时也加强对了基材的遮盖。即使不透明颜料共同使用，也会以不同分层而各司其职，达到一举多得的功效。

应用方法
有两类应用方法:

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电晕法(CORONA)法—尽管通过干混制成的粉料看来均匀，但以云母为基材的珠光颜料的惰性特性影响了它们接受电荷的能力，而这个参数是效果颜料能否成功应用于粉末涂料的关键， 在电晕方法中，首先必须将粉体通过一个接受了负电荷的静电场，然后再粘附到带有正电荷的喷涂件上。
由于珠光颜料固有的不导电性，不易携带电荷，因此在喷涂过程中能很容易地跟带电荷的主粉体分开，这种带电性能的差异导致了珠光颜料转移效能降低，换而言之，在喷涂过程中，部分不带电荷的珠光颜料在噴涂件上跟粉体分离，掉到收集系统里，引发出一系列问题。最明显的后果就是涂层的不均匀或起斑块，没带电荷的珠光颜料堆集在折板的端口，慢慢累积成一大块，然后又突然喷在噴涂面上，如果此情况持续发生，喷涂面上珠光颜料的含量会时多时少，因而色光就不可能均匀一致。

现在市场上某些品牌的粉末涂料专用珠光颜料，以能够完全解决上述现象，即使未经bonding处理,也能形成近乎完美的色料分散粘合效果。

此外，如果在喷涂过程中粉末涂料的成分发生波动，颜料的含量与原来拟定的不同，粘不住喷涂件的多余粉末无法循环再用而造成浪费，大大降低了粉末涂料的成本优势。

如同树脂一样，珠光颜料经粘合后，可减少上述缺陷，并可考虑再循环使用。

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在施工中，注意监控控制器上的电荷或千伏(kV) 的读数是非常重要的，在大多数情况下，最理想的喷涂电压不应大于80kV，过高的电压会造成所谓”逆电离”问题，通常在对粉体进行静电处理时会产生这样的问题，原因在于此时带电荷的粉末颗粒过多，以致限制了积附在喷涂件上粉末数量，后喷在喷涂面上的粉料被先前喷的排斥，形成缩孔。

摩擦起电法—这种方法，与电晕法不同，它是运用另一作用原理使粉末涂料带上电荷，粉体在通过喷射装置时因为摩擦起电，这种经摩擦起电的方法通常应用于形状复杂的部件，在美国很少采用，在欧洲也只有大约5%的生产量采用此法，我们将另文讨论。
目前，新科技的发展使我们有机会开发更有效的应用方法，如将粉末树脂分散在水中制成浆体已经为粉末涂料生产商带来惊喜，由于粉末体系流动性和流平性因而提高，使得漆面可以取得类似液体涂料光滑的效果.

粒径与涂料性能的关系
粉末涂料的流动性能会影响其应用及效果，当颜料加入配方时,粉体的流化度可能因颜料而发生变化，因为颜料会影响粉体的整体流动性,以及粉体在料斗和传送系统中的移动性能。大粒径的效果颜料不易成团因而在容器中漩动时容易移动，这是一个优点，较小或微米级粒径的颜料本已容易结集成团，从显微镜中可看到颜料片堆积在一起，这导致粉体的流化性及在传送系统的移动效率降低，如果粉末涂料的流动性能差，会使粉末在射出喷枪无规的将成团的粉团喷到喷件上，造成涂层不均匀，相反地，过度流化会使粒径细的原料从主粉体中分离出来，在出气管中被抽走，使喷涂件的外观跟拟定的不同。

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学习了，非常感谢楼主详细而耐心的介绍。楼主辛苦了

fxydragon

“杭州弗沃德公司  经过特殊表面处理的粉末涂料专用级珠光效果颜料，该种珠光颜料会浮现涂层的表面，即增强的珠光颜料的视觉效果，同时也加强对了基材的遮盖。”

LZ能不能将该产品系列做个详细介绍？

fxydragon

fxydragon 发表于 2015-1-5 17:11
“杭州弗沃德公司  经过特殊表面处理的粉末涂料专用级珠光效果颜料，该种珠光颜料会浮现涂层的表面，即增强 ...

上网搜了一下，弗沃德的确有些特色。谢LZ！