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粉末涂料及金属粉末涂料在建筑领域的应用探讨

时间:2019-10-16    点击: 次    来源:粉末涂料网    发布:粉末涂料网 - 小 + 大

摘要:综述了国内外建筑用粉末涂料行业标准及开发现状,重点报告了金属效果粉末涂料在铝型材和幕墙上应用的一些难题。

一是解决涂膜的耐化学性能特别是耐酸碱性问题,一般的金属铝粉颜料是不能满足其要求,只有那些经过特殊处理的金属颜料才能达到要求,但价格较贵。

第二是解决喷涂阴阳面及表面发花的问题。特别是金属颜料含量大,色差大金属感强的配方问题更多。本文就这两个问题进行一些探讨。

1、金属粉末涂料的制造工艺及特点介绍
    
粉末涂料由于完全不含有机溶剂,在固化时VOC(挥发性有机化合物)的排放量低,目前已成为最环境友好的涂料体系之一。

粉末涂料较之液体油漆在环保和使用性能方面具有优势,近几十年来粉末涂料作为涂料工业的新技术得到迅速发展。

20世纪60年代粉末涂料首先在欧洲发展起来,直到20世纪80年代才在中国兴起,但如今中国粉末涂料的年使用量已经超过欧洲。

粉末涂料除具有防腐和耐候性外,还具有很好的美观装饰性。
    
金属粉末涂料制造工艺
    
(1)挤出法:即在挤出之前,对片状金属颜料进行类似其它颜料的处理,然后与其它所有原料 混合。缺点是除特殊配方外,绝大多数的金属颜料在挤出过程中会被粉碎。
    
(2)干混法:简单、经济,国内大部分厂家都用这种方法,然而由于金属颜料的导电性能好,使得涂料的带电性减弱,施工性能变差,例如,金属颜料的分离、喷枪短路等等。也由于金属颜料只是松散地混合在底色粉中,它在整个涂料中是孤立的组分。干混法,金属颜料的加入量在1.5 –6%左右,如太多就不容易喷涂。
    
(3)邦定法:邦定工艺包括一种特殊的混料程序. 这种特殊程序用于解决底粉和金属颜料间的附着问题,使得金属颜料与底粉连结在一起.颜料在配方中添加量:1%~20%。

2、建筑粉末涂料的类型特点介绍,以及与氟碳油漆之间性能比较
    
建筑用粉末涂料具有普通氟碳漆一样优良的耐侯性,耐化学性能,还有其本身特有的优点,比较如下:


    
此外还要着重指出比较两者之间的环保及安全特性,特别是在施工过程中,粉末涂装由于无VOC排放,其对施工人员的危害要远远小于油漆。也使得施工更安全,减少溶剂燃烧和爆炸的可能性。


3、建筑粉末涂料的相关标准及认证介绍

a.由于粉末涂料的特性,耐侯性粉末涂料有其特有的一些参照标准和认证,在建筑用粉末涂料行业,我们一般将其分为四个等级,对应相等的产品,下面以TIGER公司的产品举例。



比较这些标准,其中Qualicoat的认证体系注册比较完善,它分别对型材厂的工艺和粉末涂料制造商的涂料产品进行认证。

目前Qualicoat已通过了500多个粉末认证,油漆系统才有2个,因此在铝材行业,粉末涂料是大有可为。

但目前国内Qualicoat认证还是集中在1级和2级。Qualicoat Class3的认证还不多,这是因为Qualicoat Class3的粉末为氟碳体系。

国内除一些大的粉末厂外还很少有涉及,这需要我们工程技术人员在原料开发和配方设计上做更多的努力。TIGER作为建筑粉末涂料的开拓者,成为国内唯一获得QUALICOAT所有1、2、3级别证书的粉末涂料供应商。
    
b.建筑用金属效果粉末涂料的一些主要性能要求:



4、金属效果建筑粉末涂料制造及施工难点,解决方案

a)建筑粉末涂料用金属颜料种类不多,选择范围小,性能差。

用于粉末涂料的金属颜料有许多品种,大体上分为 4 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,应用于粉末涂料后,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。
    
能够满足建筑需求的金属颜料种类更少,现在只有耐候级别的珠光粉和少部分铝粉。珠光粉的选择也比较苛刻,必须是经过特别包裹的耐侯级别产品。

珠光粉的优点在于珠光粉色相较多,耐化学性能好,缺点金属质感不强,相比铝粉差距太大。
    
在铝粉方面,由于铝颜料的活泼性,极易与水及碱性物质反应,按照建筑行业的标准,灰浆实验和洗涤剂等实验是不能通过的,前几年建筑粉末涂料金属效果都很差,与油漆差距大,这也使得粉末涂料在很多建筑项目上无法与其竞争。

所以国外少数铝粉供应商经过研发推出了耐侯性铝粉,在铝粉颗粒上经过多次包裹(丙烯酸树脂+SiO2),提高其耐化学性能,经过在粉末涂料应用测试,完全能满足建筑的要求。
    
b) 金属颜料与底粉的状态不稳定性
    
由于底粉与金属颜料完全独立(见下图右)。国内现用的干混法,由于设备的限制,颜料在底粉分散不均匀,喷样板时颜色效果受电压、雾化和出粉量的影响,小样与生产混料之间的差异大,造成配方不稳定。

也由于金属颜料的导电性能比树脂高,金属颜料的添加量不能太多,加人量在1.5–6%左右,如太多就不容易喷涂,造成很多效果不能配制,限制了粉末涂料的使用。
    
bonding工艺包括一种特殊的混料程序. 这种特殊程序用于解决底粉和金属颜料间的附着问题,使得金属颜料与底粉连结在一起(见下图左).让金属颜料具有同树脂一样的带电性能,突破了金属颜料量的限制,在配方中添加量: 1%~20%。



c) 金属效果粉末涂料在客户施工的不稳定性
    
建材行业用到粉末涂料以铝型材、天花板和幕墙板为主,铝型材有四面需要喷涂且长度一般在6米左右,而天花板和幕墙板面积较大。

这都增加了喷涂时的不确定性,特别是金属效果的粉末涂料,由于金属颜料与底粉间的色差,很容易造成下列问题:
    
1)铝型材四个面的颜色及料头与中间颜色不一致,我们称之为“阴阳面”。
    
2)天花板或幕墙板,两块板之间或一块板的中间与四周颜色不一样,我们称之为“发花或云斑现象”。
    
3)喷涂时板材表面变粗糙,类似砂纹表面,特别是在边角部位。
    
4)经过客户的1、2级回收系统后,回收粉与新粉间色差大,客户自己无法通过添加新粉或直接使用回收粉。
    
总结起来,这4个问题都与金属颜料有关,所以通过配方和工艺的选择,改善金属颜料带来的弊端,就彻底解决这些问题。
    
1)制造工艺:通过挤出和bonding工艺,解决金属颜料和底粉的分散问题。挤出法由于挤出机的高剪切,使得颜料被破坏,所以一定要选择经过特别处理的金属颜料,例如ECKART的powdersafe体系。

bonding工艺,通过在设备的选择和程序的设置,在最大程度的保留金属效果的同时将金属颜料与底粉尽可能的黏结在一起。

通过这两个工艺可以有效的解决喷涂时由于金属颜料堆积造成的变糙,发花现象。
    
2)配方选择:包括底粉、金属颜料、分散助剂的选择。
    
合理的底粉设计和制造是整个配方的关键点之一,通过树脂、固化剂、助剂的配比,稳定制造工艺。

金属颜料的选择是配方的灵魂,需要注意两点:

1. 金属颜料颜色尽量与底粉保持一致,减少色差,会有效的避免阴阳面及发花云斑现象;

2. 是金属颜料一定要满足标准满足建筑标准要求,如果灰浆实验测试比较繁琐,可以通过10%盐酸,5%NAOH等化学试剂快速的检测金属颜料是否满足耐化学性要求。
    
化学试剂液滴按一定浓度滴于粉末涂料样板上,达到要求的时间后,样板用水冲洗干净目测观察试剂滴过的表面,比较铝粉的损失。
    
分散剂的选择则是整个配方的亮点,一个有效的分散剂能够稳定制造工艺,提高喷涂时的分散性,带电性能。为整个配方设计锦上添花。
    
3)加强检验:
    
检验的目的是验证金属效果粉末涂料的稳定性,提前发现瑕疵,减少到客户再出现问题的几率。一般通过模仿客户现场的条件,例如验证涂料的带电性能,回收后的颜色稳定性。

也可以通过比较粒度或电镜直观的观察金属颜料与底粉间的黏结效果。方法因人而异,重要的是通过方便快速的测试法方法稳定制造工艺。


5、结语
    
由于建筑粉末涂料的综合性能优异,随着全球对环保的要求越来越高,人民生活水平的不断提高,粉末涂料应用领域也逐步扩大,市场发展的步伐加快,特别是金属效果的粉末涂料,由于其绚丽的效果与环保兼备的特性,市场需求预期高。

当然其还存在一些需要改进优化的地方,我想在广大粉末涂料企业技术工程人员的潜心努力下,金属效果建筑粉末涂料必将成为建筑涂料行业的一颗璀璨明星。


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