CN111040603A - 金属粉末涂层用拉丝涂料及其制备方法、拉丝涂装工艺 - Google Patents

金属粉末涂层用拉丝涂料及其制备方法、拉丝涂装工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于粉末涂装技术领域,具体涉及一种金属粉末涂层用拉丝涂料及其制备方法、拉丝涂装工艺。其中本拉丝涂料包括:水性树脂:50‑90份;颜料:50‑90份;硅烷耦合剂:0.3‑10份;有机溶剂:50‑90份;以及水:50‑90份。有机溶剂,能够与水混合喷涂后快干,然后进行拉丝;高含量的颜料可以降低涂层的致密度,更容易被部分破坏掉,形成拉丝纹理;加入硅烷耦合剂,不仅在常温下可以增加与底层金属粉末涂层的附着力,还可以提高拉丝涂料与上层透明聚酯粉末涂层的粘接力,从而实现了金属基材拉丝涂装的“油改粉”。

Description

金属粉末涂层用拉丝涂料及其制备方法、拉丝涂装工艺
技术领域
本发明涉及粉末涂装技术领域,具体涉及一种金属粉末涂层用拉丝涂料及其制备方法、拉丝涂装工艺。
背景技术
金属基材通过拉丝涂装工艺生产拉丝效果的涂层,是一种应用非常广泛的涂装方式,大量应用于门业、铝型材门窗,金属幕墙和金属家居等行业。在我国每年有几十亿元的拉丝用油漆销售,目前金属基材的拉丝涂装承受较大的环保压力,并希望进一步降低生产成本。放弃传统的油性涂料而采用环保节能的粉末涂料进行涂装,即拉丝涂装的“油改粉”,成为发展方向。
众所周知,粉末涂料具有环保、节能、高效和优质,以及低成本等优点。凡是能够采用粉末涂装的行业,都已经尽量采用粉末涂装替代液体涂装。随着超细粉末涂料的发明和应用,粉末涂装也能够做出像液体涂层一样的平整度和薄度的涂层,再加上金属粉末涂料的技术也在不断进步,限制涂装领域“油改粉”的三大粉末涂料难题,即平整度、薄度和金属效果,基本上被解决。金属拉丝涂装的油改粉,成为了一个热门研发的课题。
传统的拉丝涂装生产工艺是一种“四涂三烤”的涂装生产工艺。具体如下:第一道工序是粉末涂层的涂装,包括粉末喷涂和烘烤;第二道工序是仿铜油漆的涂装,包括喷涂和烘烤;第三道工序是拉丝自干漆的喷涂,当拉丝漆中的溶剂在空气中挥发干燥后进行拉丝;第四道工序是清漆的涂装,同样也包括喷涂和烘烤。在整个“四涂三烤”工艺中,除了第一道粉末涂装在喷涂和烘烤过程中没有溶剂挥发外,其他的三道工序都有大量的有机溶剂挥发,以及相当量的油漆喷落。有机溶剂的挥发和燃烧都对环境造成很大的危害,同时喷漏的油漆通常需要用水来沉降处理,也带来很大的环境污染问题。使用油漆喷涂,特别是第二道工序的拉丝自干漆的喷涂和在空气中挥发,都伴随着很强烈的有机溶剂气味,对工人的身体也造成很大的危害。因此,传统的拉丝涂装生产工艺不仅污染严重,而且安全危害大,迫切需要更换和改进,才能实现金属基材拉丝涂装的“油改粉”。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属粉末涂层用拉丝涂料及其制备方法、拉丝涂装工艺。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种拉丝涂料,包括以下质量份数的原料:水性树脂:50-90份;颜料:50-90份;硅烷耦合剂:0.3-10份;有机溶剂:50-90份;以及水:50-90份。
进一步,所述水性树脂包括聚氨酯水性树脂、丙烯酸水性树脂中的一种或几种组合。
进一步,所述颜料包括:炭黑、氧化铁黑、铁红、铁黄中的一种或几种组合。
进一步,所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种组合。
进一步,所述拉丝涂料的原料还包括:分散剂和防沉降剂。
又一方面,本发明还提供了一种拉丝涂料的制备方法,包括:制备浓缩色浆;将有机溶剂和水混合,形成有机水溶液;以及将浓缩色浆、硅烷耦合剂加入有机水溶液中进行稀释,形成所述拉丝涂料。
进一步,所述制备浓缩色浆包括:取水性树脂、分散剂、颜料、防沉降剂和水,进行混合;研磨至细度为20微米以下;以及过滤,形成所述浓缩色浆。
进一步,所述稀释的倍率为4-6倍。
另一方面,本发明还提供了一种拉丝生产工艺,包括:喷涂金属粉末涂层;将前所述的拉丝涂料喷涂在金属粉末涂层表面;
室温下放置,待拉丝涂料中的水分完全挥发后,进行拉丝,以形成拉丝涂层;在拉丝涂层表面喷涂透明聚酯粉末涂料;以及200℃烘烤10分钟。
本发明的有益效果是,本发明的金属粉末涂层用拉丝涂料及其制备方法、拉丝涂装工艺通过能够与水混合快干的有机溶剂,在涂料中加入高含量的颜料,降低涂层的致密度,更容易被部分破坏掉,形成拉丝纹理,加入硅烷耦合剂,在常温下可以增加与底层的附着力,从而实现了金属基材拉丝涂装的“油改粉”,提高了金属粉末涂层的拉丝效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的金属粉末涂层用拉丝涂料的制备工艺流程图;
图2是本发明的拉丝涂装工艺的工艺流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
“油改粉”拉丝涂装的工作机理:
粉末涂装具有很好的环保效益,用粉末涂装去替代液体涂装和传统的拉丝工艺是一个很有价值的研发课题。最关键的是采用一道金属粉末仿铜涂层替代原来的第一道和第二道工序,即底粉和仿铜油漆的“两涂两烤”的两道工序。很显然,能够用一次环保节能的粉末涂装来代替传统的拉丝工艺,不仅生产成本大大降低,而且具有非常明显的环保效益。但要实现粉末涂料的拉丝涂装工艺,必须要解决拉丝油漆与金属粉末涂层的相溶性的问题。在仿铜油漆涂层上喷涂油性的拉丝漆,拉丝漆能够很快干燥,并进行拉丝,可以轻松拉出清晰的丝纹。其原因在于拉丝油漆与仿铜油漆涂层之间存在一定的附着力,但并没有相互溶解在一起,在压力下是可以擦掉的,这也是进行拉丝的前提。但粉末涂层上喷涂上拉丝油漆后,油漆深深地渗透进入粉末涂层,因此,无论如何拉丝都无法擦掉表面的拉丝涂层,无法实现拉丝涂装的生产。此外,拉丝油漆也是污染性很大的涂料。
而本申请的金属粉末涂层用拉丝涂料通过有机溶剂,能够与水混合喷涂后快干,然后进行拉丝;在涂料中加入高含量的颜料,降低涂层的致密度,更容易被部分破坏掉,形成拉丝纹理;加入硅烷耦合剂,不仅在常温下可以增加与底层金属粉末涂层的附着力,还可以提高拉丝涂料与上层透明聚酯粉末涂层的粘接力,从而实现了金属基材拉丝涂装的“油改粉”。
实施例1
本实施例1提供了一种拉丝涂料,包括以下质量份数的原料:水性树脂:50-90份;颜料:50-90份;硅烷耦合剂:0.3-10份;有机溶剂:50-90份;以及水:50-90份。
可选的,所述拉丝涂料包括以下质量份数的原料:水性树脂:60-80份;颜料:75-85份;硅烷耦合剂:0.5-1.5份;有机溶剂:55-75份;以及水:65-85份。
可选的,所述水性树脂包括聚氨酯水性树脂、丙烯酸水性树脂中的一种或几种组合。例如日本昭和POLYSOL AP-7010水性涂料树脂,是一款乳液的水性树脂。又如,3M公司的聚氨酯水性树脂PU-3600,为纯溶于水的聚氨酯。水性树脂不会像传统的油性拉丝漆一样很容易溶入粉末涂层中。用传统的油性拉丝漆只能用在油性仿铜漆上面,而粉末涂层上用水性涂料则不会溶解进去,有助于进行拉丝。
可选的,所述颜料包括:炭黑、氧化铁黑、铁红、铁黄中的一种或几种组合。不仅帮助着色,还会增加涂层被擦掉的可操作性。通常颜料含量越多,涂层的致密性就越差。传统涂料的颜基比只有30%,黑色涂料通常只有10%-20%。但本申请的拉丝涂料的颜料含量需要达到50%-90%或者更多。使用的颜料有炭黑、氧化铁黑、无机复合颜料黑等黑色颜料,也可以使用一些棕色和换色的无机颜料,如铁红和铁黄等。
可选的,所述硅烷耦合剂例如但不限于南京道宁化工有限公司的DN-630,即一种水性硅烷偶联剂。类似的产品市场上很多,需要根据水性树脂进行试验挑选,以增加与底层的附着力。由于拉丝涂料通常不会与底层的金属粉末涂层相溶,在短时间内也不会产生很强的反应,形成紧密的附着力,因此需要在拉丝涂料中添加硅烷耦合剂,作为附着力增进剂,在降低拉丝涂层致密性以便于拉丝操作的同时,通过高颜基比使得自干的拉丝涂层能够通过拉丝得到清晰的拉丝纹理,而且,在进一步喷涂透明粉和高温烘烤固化之后,拉丝涂层能够与底层的金属粉末涂层和上层的透明聚酯粉末涂层在高温下反应形成紧密的附着力。
可选的,所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种组合。水拉丝涂料的溶剂主要是水,水在喷涂过程中挥发很慢,通常很难达到使用的需求(如自然快干后拉丝),因此需要在拉丝涂料中加入快干的有机溶剂,帮助快速挥发。一般的,甲醇比乙醇更容易挥发,但对人的危害性很大;异丙醇挥发较慢,效果不好;因此,所述有机溶剂优先为乙醇。
可选的,所述拉丝涂料的原料还包括:分散剂和防沉降剂;可以帮助颜料更加均匀地混合。所述分散剂例如但不限于日本诺普科公司的水性涂料分散剂5027,是一款乳液的水性涂料树脂。所述防沉降剂例如但不限于广州雅创新材料有限公司的水性防沉流挂剂B-10,具有较好的作用,在需要时,也可以加入适量硅酸镁锂作为拉丝涂料的防沉触变剂。
本实施例1的金属粉末涂层用拉丝涂料加入有机溶剂,能够与水混合喷涂后快干,然后进行拉丝;在涂料中加入高含量的颜料,可以降低涂层的致密度,更容易被部分破坏掉,形成拉丝纹理;加入硅烷耦合剂,不仅在常温下可以增加与底层金属粉末涂层的附着力,还可以提高拉丝涂料与上层透明聚酯粉末涂层的粘接力,从而实现了金属基材拉丝涂装的“油改粉”。
实施例2
见图1,在实施例1的基础上,本实施例2提供了一种拉丝涂料的制备方法,包括:制备浓缩色浆;将有机溶剂和水混合,形成有机水溶液;以及将浓缩色浆、硅烷耦合剂加入有机水溶液中进行稀释,形成所述拉丝涂料。
可选的,所述制备浓缩色浆包括:取水性树脂、分散剂、颜料、防沉降剂和水,进行混合;研磨至细度为20微米以下;以及过滤,形成所述浓缩色浆。
可选的,所述稀释的倍率为4-6倍。所述有机水溶液中有机溶剂的质量比为50%。
关于拉丝涂料的组分含量及具体实施过程参见实施例1的相关论述,此处不再赘述。
实施例3
见图2,在实施例1或2的基础上,本实施例3提供了一种拉丝生产工艺,包括:喷涂金属粉末涂层;将前所述的拉丝涂料喷涂在金属粉末涂层表面;
室温下放置,待拉丝涂料中的水分完全挥发后,进行拉丝,以形成拉丝涂层;在拉丝涂层表面喷涂透明聚酯粉末涂料;以及200℃烘烤10分钟。
关于拉丝涂料的组分含量及具体实施过程参见实施例1-2的相关论述,此处不再赘述。
实施例4
(1)制备颜料含量为80%的浓缩黑色浆。
取水性树脂1千克(日本昭和POLYSOL AP-7010)、分散剂10克(诺普科公司NP-Dispersant 5027)、炭黑5千克(卡伯特)、防沉降剂20克(广州雅创新材料有限公司的防沉流挂剂B-10)、适量水,用篮式砂磨机进行研磨,研磨到细度为20微米以下。过滤,制备出颜料含量为80%的浓缩黑色浆。
(2)拉丝工艺。
取上述浓缩黑色浆100克,加入1克的硅烷耦合剂(南京道宁化工有限公司DN-630),用4-6倍的50%的乙醇水溶液做稀释剂,形成颜料含量为80%的拉丝涂料。用喷枪喷涂到金属粉末涂层表面,在室温下放置,待水挥发完全干燥后,用百洁布压紧拉丝,在表面的黑色涂层上形成拉丝纹理。检测拉丝涂层的附着力,当拉丝涂层合格时,在拉丝涂层上面喷涂一层透明聚酯粉末涂料,在200度的烘烤炉子内烘烤10分钟,完成拉丝工艺。用冲击、杯突和画格法检查涂层的层间附着力和致密性,包括拉丝涂层与底层金属粉末涂层和与上层透明聚酯粉末层的附着力。
实施例5
实施例5与实施例4的区别在于,
在(2)拉丝工艺中,取浓缩黑色浆100克,加入14.3克的AAp-7010树脂,加入1.2克的DN-630硅烷耦合剂,制备成颜料含量为70%的拉丝涂料。
实施例6
实施例6与实施例4的区别在于,
在(2)拉丝工艺中,取浓缩黑色浆100克,加入33克的AAp-7010树脂,加入1.4克的DN-630硅烷耦合剂,制备成颜料含量为60%的拉丝涂料。
实施例7
实施例7与实施例4的区别在于,
在(2)拉丝工艺中,取浓缩黑色浆100克,加入60克的AAp-7010树脂,加入1.6克的DN-630硅烷耦合剂,制备成颜料含量为50%的拉丝涂料。
实施例8
实施例8与实施例4的区别在于,
在(1)制备颜料含量为80%的浓缩黑色浆中,取水性树脂1千克(3M公司的聚氨酯水性树脂PU-3600),制备成颜料含量为80%的拉丝涂料。
实施例9
实施例9与实施例5的区别在于,
在(1)制备颜料含量为80%的浓缩黑色浆中,取水性树脂1千克(3M公司的聚氨酯水性树脂PU-3600),制备成颜料含量为70%的拉丝涂料。
实施例10
实施例10与实施例6的区别在于,
在(1)制备颜料含量为80%的浓缩黑色浆中,取水性树脂1千克(3M公司的聚氨酯水性树脂PU-3600),制备成颜料含量为60%的拉丝涂料。
实施例11
实施例11与实施例7的区别在于,
在(1)制备颜料含量为80%的浓缩黑色浆中,取水性树脂1千克(3M公司的聚氨酯水性树脂PU-3600),制备成颜料含量为50%的拉丝涂料。
实施例12
(1)制备40%炭黑和40%硫酸钡的浓缩深灰色浆。
取水性树脂1千克(3M公司的水性聚氨酯树脂PU-3600)、分散剂10克(诺普科公司NP-Dispersant 5027)、炭黑2.5千克(卡伯特)、超细硫酸钡2.5千克、防沉降剂20克(广州雅创新材料有限公司的防沉流挂剂B-10)、适量水,用篮式砂磨机进行研磨,研磨到细度为20微米以下。过滤,制备层颜料和填料总含量为80%(40%炭黑和40%硫酸钡)的浓缩深灰色浆。
(2)拉丝工艺。
取上述浓缩深灰色浆100克,加入1克的硅烷耦合剂(南京道宁化工有限公司DN-630),用4-6倍的50%的乙醇水溶液做稀释剂,形成颜料和填料总含量为80%的拉丝涂料。用喷枪喷涂到金属粉末涂层表面,在室温下放置,待水挥发完全干燥后,用百洁布压紧拉丝,在表面的黑色涂层上形成拉丝纹理。检测拉丝涂层的附着力,当拉丝涂层合格时,在拉丝涂层上面喷涂一层透明聚酯粉末涂料,在200度的烘烤炉子内烘烤10分钟,完成拉丝工艺。
实施例13
(1)制备颜料含量为80%的浓缩红色浆。
取水性树脂1千克(3M公司的水性聚氨酯树脂PU-3600)、分散剂10克(诺普科公司NP-Dispersant 5027)、铁黑5千克(Bayer公司)、防沉降剂20克(广州雅创新材料有限公司的防沉流挂剂B-10)、适量水,用篮式砂磨机进行研磨,研磨到细度为20微米以下。过滤,制备层颜料含量为80%的浓缩红色浆。
(2)拉丝工艺。
取上述浓缩红色浆100克,加入1克的硅烷耦合剂(南京道宁化工有限公司DN-630),用4-6倍的50%的乙醇水溶液做稀释剂,形成颜料含量为80%的拉丝涂料。用喷枪喷涂到金属粉末涂层表面,在室温下放置,待水挥发完全干燥后,用百洁布压紧拉丝,在表面的黑色涂层上形成拉丝纹理。检测拉丝涂层的附着力,当拉丝涂层合格时,在拉丝涂层上面喷涂一层透明聚酯粉末涂料,在200度的烘烤炉子内烘烤10分钟,完成拉丝工艺。
对比例1
对比例1与实施例12的区别在于,
在(2)拉丝工艺中,不加入1克的硅烷耦合剂(南京道宁化工有限公司DN-630),制备颜料和填料总含量为80%的拉丝涂料。
对比例2
对比例2与实施例13的区别在于,
在(2)拉丝工艺中,不加入1克的硅烷耦合剂(南京道宁化工有限公司DN-630),制备颜料和填料总含量为80%的拉丝涂料。
实施例14
本实施例14中对实施例4-13和对比例1-2中的拉丝涂层进行检测,并通过冲击、杯突和画格法检查涂层的层间附着力和致密性,结果如表1所示。拉丝涂层的附着力,如果出现以下情况,则表明拉丝涂层不合格。如果黑色涂层会被完全擦掉,则表明涂层附着力不好;如果拉丝涂层溶入粉末涂层中,则无法拉出丝纹,看不到底层的金属表面;检测拉丝的纹路有断开,表明拉丝涂层的致密度达不到要求。
表1制备方法中的主要组分及用量
Figure BDA0002349451860000101
Figure BDA0002349451860000111
从表1可以看出,拉丝涂层的致密性高、结合力好,则拉丝效果较差,主要是因为拉丝涂料中颜料含量过低,导致拉丝涂层的致密度增大,拉丝涂层不容易被部分破坏掉,形成拉丝纹理。结合对比例1-2和实施例12-13,可以看出,不加入硅烷耦合剂,拉丝水性涂层与底层粉末金属涂层的附着力很差,无法拉丝。
综上所述,本金属粉末涂层用拉丝涂料及其制备方法、拉丝涂装工艺通过能够与水混合快干的有机溶剂,可以提高生产效率;在涂料中加入高含量的颜料,降低涂层的致密度,更容易被部分破坏掉,形成拉丝纹理;加入硅烷耦合剂,使拉丝涂料在高温下还有进一步的活性,能够与底层的金属粉涂末层和上层的透明聚酯粉末涂层在高温下反应形成紧密的附着力,从而实现了金属基材拉丝涂装的“油改粉”,提高了金属粉末涂层的拉丝效果。
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 (9)

1.一种拉丝涂料,其特征在于,包括以下质量份数的原料:
水性树脂:50-90份;
颜料:50-90份;
硅烷耦合剂:0.5-10份;
有机溶剂:50-90份;以及
水:50-90份。
2.根据权利要求1所述的拉丝涂料,其特征在于,
所述水性树脂包括聚氨酯水性树脂、丙烯酸水性树脂中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的拉丝涂料,其特征在于,
所述颜料包括:炭黑、氧化铁黑、铁红、铁黄中的一种或几种组合。
4.根据权利要求1所述的拉丝涂料,其特征在于,
所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的拉丝涂料,其特征在于,
所述拉丝涂料的原料还包括:分散剂和防沉降剂。
6.一种拉丝涂料的制备方法,其特征在于,包括:
制备浓缩色浆;
将有机溶剂和水混合,形成有机水溶液;以及
将浓缩色浆、硅烷耦合剂加入有机水溶液中进行稀释,形成所述拉丝涂料。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,
所述制备浓缩色浆包括:
取水性树脂、分散剂、颜料、防沉降剂和水,进行混合;
研磨至细度为20微米以下;以及
过滤,形成所述浓缩色浆。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,
所述稀释的倍率为4-6倍。
9.一种拉丝涂装工艺,其特征在于,包括:
喷涂金属粉末涂层;
将权利要求1所述的拉丝涂料喷涂在金属粉末涂层表面;
室温下放置,待拉丝涂料中的水分完全挥发后,进行拉丝,以形成拉丝涂层;
在拉丝涂层表面喷涂透明聚酯粉末涂料;以及
200℃烘烤10分钟。
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