CN109277276A - Pvdf氟碳粉末涂装方法及pvdf氟碳粉末涂装用底粉 - Google Patents

Pvdf氟碳粉末涂装方法及pvdf氟碳粉末涂装用底粉 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂装技术领域，具体涉及一种PVDF氟碳粉末涂装方法及PVDF氟碳粉末涂装用底粉。其中本PVDF氟碳粉末涂装方法包括：将热固性粉末作为底粉涂装在基材表面；在底粉固化之前，将PVDF氟碳粉末作为面粉涂装在底粉表面；以及将面粉和底粉一起烘烤固化，成功实现PVDF氟碳粉末的两涂一烤工艺；该发明较细的粉末粒径的底粉和以较薄的底粉涂层厚度，解决了PVDF氟碳粉末涂层的附着力不够好的问题。

Description

PVDF氟碳粉末涂装方法及PVDF氟碳粉末涂装用底粉
技术领域
本发明属于涂装技术领域，具体涉及一种PVDF氟碳粉末涂装方法及PVDF氟碳粉末涂装用底粉。
背景技术
随着全球环境保护意识的加强，粉末具有经济、高效、环保和省能(常称4E：Economical，Efficient，Environmental，Energy Saving)等优点而得到飞速发展，越来越多的液体涂料被粉末替代，带来很好的环保效益和经济效益。可是，还有很多领域仍然在大量使用也液体涂料，这是应为在这些领域，粉末涂装还存在各种技术问题，妨碍了粉末的应用。
PVDF(聚偏氟乙烯)氟碳涂料是一种耐候性能非常优越的金属建筑涂料，由于其卓越的耐紫外线分解能力，能够几十年在室外使用抵御严酷的太阳光照，几乎不变色。PVDF氟碳涂料被广泛用于高档金属建筑物，被称为金属建筑罩面涂层中的极品。遗憾的是，目前的PVDF氟碳涂料仍然是以液体涂料为主。氟碳粉末因为一系列的技术问题还没有替代液体涂料。这些技术问题中，单涂层氟碳粉的附着力差就是妨碍氟碳粉大量使用的一个主要问题。液体PVDF氟碳涂料，通常采用湿碰湿的两涂一烤或者三涂一烤工艺，第一层是专门设计的具有很好抗腐蚀性能和优异的附着力的底漆，这层底漆一方面能够与金属基材紧密附着，同时与面漆之间具有很好的相容性，在底漆喷涂后经过约10分钟的表干，在底漆上面喷涂第二层PVDF氟碳面漆。如果是含铝粉的金属漆，还可以在上面喷涂第三层透明PVDF氟碳清漆，最后进入炉子中三层一起烘烤固化。而粉末涂层都是单涂层体系，单涂层的PVDF氟碳粉末涂层的附着力不够好，很容易出现附着力不好而发生涂层脱落事故。早期的PVDF氟碳粉末的涂装，也需要涂两层，但必须将第一层底粉喷涂并烤干之后，再进行第二层的喷涂和烘干。遗憾的是，这种先喷涂底粉、烘干之后再喷涂PVDF氟碳粉末的氟碳粉末涂装工艺并没有被市场接受，主要有两个明显的缺点，一是涂层太厚，成本增加，二是两涂两烤的工艺使能源消耗翻倍，生产效率大大降低。
尽管PVDF氟碳粉末的研发已经进行了30多年，但如何解决PVDF氟碳粉末涂层与基材的附着力差的问题，成为PVDF氟碳粉末能否尽快替代液体氟碳涂料的关键。附着力是高档建筑涂料最重要的指标，附着力不好，产品就无法应用。为此，找到提高氟碳粉涂层附着力的方法成为一个意义重大的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种PVDF氟碳粉末涂装方法及PVDF氟碳粉末涂装用底粉，通过先涂装热固性底粉、然后在热固性底粉上涂装PVDF氟碳粉末，最后烘烤固化，大大减少了底粉的涂层厚度，提高了氟碳粉涂层的附着力。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种涂装方法，包括如下步骤：步骤S1，将热固性粉末作为底粉涂装在基材表面；步骤S2，在底粉固化之前，将PVDF氟碳粉末作为面粉涂装在底粉表面；以及步骤S3，将面粉和底粉一起烘烤固化。
可选的，所述底粉与面粉相溶，以使底粉和面粉在烘烤时交联固化，增加面粉与基材的附着力。所述底粉可以与面粉即时混溶，在涂装底粉后即可涂装面粉，期间不需要时间间隔。此外，由于底粉为透明粉或有色粉，在烘烤固化之前，喷涂时掉落的底粉可以和面粉一起回收混在一起，也不影响面粉的再次使用，避免了浪费。
可选的，在步骤S1中，所述底粉为热固性粉末，其颗粒直径为15～30微米；以及底粉的涂层厚度为1～22微米，可以直接涂装在基材表面，尤其是金属基材。优选的，所述热固性粉末的颗粒直径为15～20微米；以及底粉的涂层厚度为1～10微米。通过降低底粉的粒径和厚度，可以增加底粉和PVDF氟碳粉末的相溶容性，减少底粉和PVDF氟碳粉末固化时的差异，在几乎不影响涂层表面均匀度的条件下，实现两涂一烤的新工艺。
在步骤S2中，所述PVDF氟碳粉末包括但不限于各种PVDF氟碳粉末，例如：各种颜色的素色PVDF氟碳粉末、加入各种珠光颜料和铝粉的金属PVDF氟碳粉末、透明PVDF氟碳粉末等。可以根据根颜色的需求，加入相应的颜料和助剂，如白色、蓝色等。可选的，所述PVDF氟碳粉末可以包括下列重量份数的物质：PVDF氟碳树脂：7份；热塑性丙烯酸树脂：3份；以及颜料填料和助剂等(例如：流平剂、钛白粉、钴蓝、黄色颜料、珠光颜料、包覆铝粉)共计：0.2～4.2份。
在步骤S3中，将涂装底粉和PVDF氟碳粉末的基材放入240℃的烘烤炉中烘烤15分钟，至底粉和PVDF氟碳粉末的涂层完全固化。
在本申请中，涂装的方式可以是手工喷涂，也适于自动喷涂生产线。在实际喷涂生产线上，自动静电喷枪加前补手动喷枪可以在同一个喷房内进行底粉和PVDF氟碳粉末两涂层的涂装，并能自动回收喷落粉末，喷涂底粉不需要专门的喷粉房。当喷涂基材为预处理好的铝单板，底粉为颗粒直径为17微米的透明聚氨酯超细粉末，底粉喷涂厚度大约为3-8微米，个别地方(如静电吸附较强的棱角处)达到10微米以上。喷涂底粉后立即喷涂PVDF氟碳粉末，PVDF氟碳粉末的厚度大多在35-60微米之间，个别地方更高。喷落的底粉和PVDF氟碳粉末自动经过旋风分离器回收到流化桶中继续使用；喷涂好的铝单板自动进入隧道烘烤炉烘烤固化。产品涂层的外观平整光滑，没有异样，以及涂层附着力经过彻底完全达到国标要求，解决了PVDF氟碳粉末由于附着力差无法大量生产应用的最大难题，极大地推动了PVDF氟碳粉末的工业化应用。
众所周知，PVDF氟碳粉末最大的技术难题就是附着力不够的问题。PVDF树脂是热塑性的树脂，传统配方中都加入了30％的丙烯酸树脂，加入丙烯酸树脂是起到增加柔韧性、加强涂层机械性能的作用。为了与PVDF充分熔合，加入的丙烯酸也是分子量很高的热塑性丙烯酸。熔融后的涂层不具备常规热固性涂料的那种附着力，而附着力不够很可能带来非常致命的结果，即涂层脱落。液体PVDF涂料是通过使用附着力很好的底漆，起到增加附着力的作用的。聚酯或者丙烯酸性能的底漆，在湿润的情况下再喷上PVDF面漆，二者虽然性能不同，但在加热时因为有溶剂的存在，底漆和面漆是能够相溶并紧密结合在一起的，不会出现层间附着力的问题。
而传统的粉末涂料无法像液体涂料那样实现两涂一烤的涂装方式，主要是因为底涂的热固性树脂的固化与面涂的PVDF热塑性固化机理的巨大差异，在底漆固化时产生的反应和收缩，与面漆不匹配，从而导致底层和面层的平整度很差，甚至底层暴露出来。其实，底漆的作用只是一个承上启下的作用，一面依靠热固性基团与金属基材紧密结合，一面又与上面的涂层混熔连接在一起。因为热塑性的PVDF氟碳粉末和热固性底粉之间交联方式不一样，会出现涂层的不相容进而导致涂层的斑纹等不均匀现象。因此，在液体涂装已经很成熟的两涂一烤或者三涂一烤的工艺，在粉末涂装工业中无法实现。
本申请的涂装方法先在基材表面涂装热固性粉末作为底粉，然后在底粉固化前涂装PVDF氟碳粉末作为面粉，最后烘烤固化，成功实现PVDF氟碳粉末的两涂一烤工艺；不仅大大减少了底粉的涂层厚度，节约了成本，还提高了PVDF氟碳粉末涂层的附着力。
进一步，所述热固性粉末为聚酯粉末、聚氨酯透明粉末、丙烯酸粉末、聚酯环氧混合粉末中的一种或几种。
具体的，所述聚酯粉末包括下列重量份数的物质：聚酯树脂：2.5～7份；固化剂：0.2～1份；安息香：0.01～0.08份；钛白粉：0～5份；以及流平剂：0.03～0.15份。
所述聚氨酯透明粉末包括下列重量份数的物质：聚氨酯树脂：2.5～7份；己内酰胺封闭二异氰酸酯：0.1～1.5份；钛白粉：0～1.5份；铁红：0～2份；以及流平剂：0.1～0.5份。
所述丙烯酸粉末包括下列重量份数的物质：丙烯酸树脂：4～9份；葵二酸：0.1～1份；钛白粉：0～1份；铬绿：0～2.5份；以及流平剂：0.05～0.3份。
所述聚酯环氧混合粉末包括下列重量份数的物质：聚酯树脂：20～40份；环氧树脂：25～35份；固化剂：0.1～1份；光亮剂：0.5～1.5份；流平剂：0.5～3份；以及消泡剂：0.3～0.8份。
又一方面，本发明还提供了一种PVDF氟碳粉末涂装用底粉，包括：聚酯粉末、聚酯透明粉末、丙烯酸粉末、聚酯环氧混合粉末中的一种或几种。
进一步，所述聚酯粉末、聚酯透明粉末、丙烯酸粉末、聚酯环氧混合粉末适于包括如前所述的涂装方法中相应重量份数的物质。
本发明的有益效果是，本发明的涂装方法先在基材表面涂装热固性粉末作为底粉，然后在底粉固化前涂装PVDF氟碳粉末作为面粉，最后烘烤固化，成功实现PVDF氟碳粉末的两涂一烤工艺；不仅大大减少了底粉的涂层厚度，节约了成本，还提高了PVDF氟碳粉末涂层的附着力。
具体实施方式
在本申请中，所述涂装方法中的PVDF氟碳粉末可以选用多种组分和制备方式制备。具体的制备过程如下：在190℃下，将PVDF氟碳粉末挤成片料，然后在液氮粉碎机中粉碎至粒径为17微米左右，得到PVDF氟碳粉末。同样的方法，还可以制备透明粉、白色等其他颜色的PVDF氟碳粉末，通过加入适当数量的各种金属颜料，经过绑定后制备各种金属颜色的PVDF氟碳粉末，如表1中样品1-4所示。另外，样品5为未加任何颜料的氟碳透明粉。在样品5中加入金属颜料，就可以制备成金属颜料，例如：样品6和样品7都是氟碳金属色。
表1 PVDF氟碳粉末组分
表1中各组分的单位为重量(kg)
实施例1
所述热固性粉末选用聚酯粉末作为底粉，再配合PVDF氟碳粉末作为面粉涂装使用。具体操作如下：
(1)所述热固性粉末选用如表2所示聚酯粉末的组分制备：在110℃下将热固性粉末从挤出机挤出，然后用磨粉机打磨至粒径为18-30微米的粉末。
(2)现以表1中样品1的白色PVDF氟碳粉末和表2中的样品8的不同粒径的透明聚酯粉末为例，在铝板(样板)上检测以聚酯粉末为热固性粉末的涂装方法的涂装效果。在铝板上喷涂表2中的样品8的透明聚酯粉末大约3微米厚度作为底粉层，然后再喷涂表1中样品1的白色PVDF氟碳粉末大约40微米厚度作为面粉层，最后在240度的炉子中烘烤15分钟，取出后测试干附着力和水煮附着力。同时在铝板上直接喷涂同样的白色PVDF氟碳粉末，同样烘烤和检测，其测试标准为GB/T 23443《建筑装饰用铝单板》国家标准规定的检测方法。
表2聚酯粉末组分
表2中各组分的单位为重量(kg)
(3)如表3所示，以表2中的样品8的聚酯粉末为底粉以及表1中样品1的白色PVDF氟碳粉末为面粉，其样板检测结果：在聚酯粉末颗粒为18或27微米，底粉的涂层厚度为1～22微米，面粉的涂层厚度为34～46微米时，没有喷涂底粉的PVDF氟碳粉末涂层附着力达不到国标要求，而喷涂底粉的PVDF氟碳粉末涂层附着力完全达到国标要求。
同样，其他颜色，如蓝色、黄色、珠光金属色和铝粉金属色等的氟碳粉也和白色底粉或者透明底粉做同样的试验，得到的结果一样。
表3以透明聚酯粉末为底粉的样板涂层检测结果
实施例2
所述热固性粉末选用聚氨酯透明粉末作为底粉，再配合PVDF氟碳粉末作为面粉涂装使用，且使用的PVDF氟碳粉末为表1中样品5的珠光金属颜色。具体操作如下：
所述聚氨酯透明粉末的组分如表4所示。其中，聚氨酯透明粉末的制备方法及样板检测方法均与实施例1相同，在此不再赘述。
表4聚氨酯透明粉末组分
表4中各组分的单位为重量(kg)
在此，不再列举聚氨酯透明粉末的颗粒直径、底粉厚度和面粉厚度。表4中样品16的聚氨酯透明粉末为底粉，以及表1中样品5的PVDF氟碳粉末为面粉，其样板检测结果如下：没有喷涂底粉的PVDF氟碳粉末涂层附着力达不到国标要求，而喷涂底粉的PVDF氟碳粉末涂层附着力完全达到国标要求。
实施例3
所述热固性粉末选用丙烯酸粉末作为底粉，再配合PVDF氟碳粉末作为面粉涂装使用，且使用的PVDF氟碳粉末为表1中样品5的珠光金属颜色。具体操作如下：
所述丙烯酸粉末的组分如表5所示。其中，丙烯酸粉末的制备方法及样板检测方法均与实施例1相同，在此不再赘述。
表5丙烯酸粉末组分
表5中各组分的单位为重量(kg)
在此，不再列举丙烯酸粉末的颗粒直径、底粉厚度和面粉厚度。表5中样品21的丙烯酸粉末为底粉，以及表1中样品5的PVDF氟碳粉末为面粉，其样板检测结果如下：没有喷涂底粉的PVDF氟碳粉末涂层附着力达不到国标要求，而喷涂底粉的PVDF氟碳粉末涂层附着力完全达到国标要求。
实施例4
所述热固性粉末选用聚酯环氧混合粉末作为底粉，再配合PVDF氟碳粉末作为面粉涂装使用，且使用的PVDF氟碳粉末为表1中样品5的珠光金属颜色。具体操作如下：
所述聚酯环氧混合粉末的组分如表6所示。其中，聚酯环氧混合粉末的制备方法及样板检测方法均与实施例1相同，在此不再赘述。
在此，不再列举聚酯环氧混合粉末的颗粒直径、底粉厚度和面粉厚度。表6中样品27的聚酯环氧混合粉末为底粉，以及表1中样品5的PVDF氟碳粉末为面粉，其样板检测结果如下：没有喷涂底粉的的涂层附着力达不到国标要求，而喷涂底粉的涂层附着力完全达到国标要求。
表6聚酯环氧混合透明粉末组分
表6中各组分的单位为重量(kg)
综上所述，本申请的涂装方法先在基材表面涂装热固性粉末(聚酯粉末、聚氨酯透明粉末、丙烯酸粉末、聚酯环氧混合粉末中的一种或几种)作为底粉，然后在底粉固化前涂装PVDF氟碳粉末作为面粉，最后烘烤固化，通过底粉与面粉的相容性，以及热固性底粉与基材的吸附作用，成功实现PVDF氟碳粉末的两涂一烤工艺；不仅大大减少了底粉的涂层厚度，节约了成本，还提高了PVDF氟碳粉末涂层的附着力，适于大量生产应用，极大地推动了PVDF氟碳粉末的工业化应用。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种涂装方法，其特征在于，包括：
将热固性粉末作为底粉涂装在基材表面；
在底粉固化之前，将PVDF氟碳粉末作为面粉涂装在底粉表面；以及
将面粉和底粉一起烘烤固化。
2.根据权利要求1所述的涂装方法，其特征在于，
所述底粉的涂层厚度为1～22微米；以及
所述热固性粉末的粒径为15～30微米。
3.根据权利要求1所述的涂装方法，其特征在于，
所述底粉为透明粉或有色粉，且与面粉相溶。
4.根据权利要求1所述的涂装方法，其特征在于，
所述热固性粉末为聚酯粉末、聚氨酯透明粉末、丙烯酸粉末、聚酯环氧混合粉末中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的涂装方法，其特征在于，
所述聚酯粉末包括下列重量份数的物质：
聚酯树脂：2.5～7份；
固化剂：0.2～1份；
安息香：0.01～0.08份；
钛白粉：0～5份；以及
流平剂：0.03～0.15份。
6.根据权利要求4所述的涂装方法，其特征在于，
所述聚氨酯透明粉末包括下列重量份数的物质：
聚氨酯树脂：2.5～7份；
己内酰胺封闭二异氰酸酯：0.1～1.5份；
钛白粉：0～1.5份；
铁红：0～2份；以及
流平剂：0.1～0.5份。
7.根据权利要求4所述的涂装方法，其特征在于，
所述丙烯酸粉末包括下列重量份数的物质：
丙烯酸树脂：4～9份；
葵二酸：0.1～1份；
钛白粉：0～1份；
铬绿：0～2.5份；以及
流平剂：0.05～0.3份。
8.根据权利要求4所述的涂装方法，其特征在于，
所述聚酯环氧混合粉末包括下列重量份数的物质：
聚酯树脂：20～40份；
环氧树脂：25～35份；
固化剂：0.1～1份；
光亮剂：0.5～1.5份；
流平剂：0.5～3份；以及
消泡剂：0.3～0.8份。
9.一种PVDF氟碳粉末涂装用底粉，其特征在于，包括：
聚酯粉末、聚氨酯透明粉末、丙烯酸粉末、聚酯环氧混合粉末中的一种或几种。
10.根据权利要求9所述的底粉，其特征在于，
所述聚酯粉末、聚氨酯透明粉末、丙烯酸粉末、聚酯环氧混合粉末适于包括如权利要求4～7任一项所述的涂装方法中相应重量份数的物质。
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