CN111040604A - 适于粉末涂料的拉丝涂装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于粉末涂装技术领域，具体涉及一种适于粉末涂料的拉丝涂装工艺，包括：制备金属粉末涂层，即在基材表面喷涂金属粉末涂料，并进行一次烘烤；制备拉丝涂层，即在金属粉末涂层表面喷涂拉丝涂料；拉丝处理；在拉丝涂层表面喷涂透明粉末涂料；以及进行二次烘烤。通过“三涂两烤”即可实现粉末涂装金属基材的拉丝生产新工艺，简化了拉丝工艺，具有环保、高效的优点。

Description

适于粉末涂料的拉丝涂装工艺

技术领域

本发明涉及粉末涂装技术领域，具体涉及一种适于粉末涂料的拉丝涂装工艺。

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，大量应用于铁门、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。随着环保压力的增大，金属基材的拉丝涂装，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。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，逐渐替代液体涂装。但粉末涂料由于粉体粒径太粗，无法做到像液体涂料一样的平整度和薄度，同时粉末涂料做金属粉也有很大的局限，这些问题，都妨碍了拉丝涂装油改粉的顺利实施。

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，同时喷掉落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，实现金属基材拉丝涂装的“油改粉”。

粉末途中具有很好的环保效益，要用粉末涂装去替代液体涂装和拉丝工艺，技术研发面临几个较大的问题。首先，传统工艺必须先涂一层底粉，在底粉涂层上面再喷涂和烘烤一层仿铜油漆。如果用粉末涂装替代仿铜油漆，拉丝油漆会渗透进入粉末涂层里面，致使拉丝生产工序无法进行；所以，需要解决在粉末涂层上面进行拉丝的溶解性问题。既要拉丝涂料不渗透进粉末涂层，还需要拉丝涂层具有足够的附着力，避免在操作过程中拉丝涂层脱落。其次，传统的金属粉末涂料很难达到仿铜漆那种很强的金属质感，没有足够的金属质感，拉丝涂层的效果就达不到要求。第三，用透明粉去替代透明油漆，也需要解决透明粉与拉丝涂料的附着力问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适于粉末涂料的拉丝涂装工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适于粉末涂料的拉丝涂装工艺，包括：制备金属粉末涂层，即在基材表面喷涂金属粉末涂料，并进行一次烘烤；制备拉丝涂层，即在金属粉末涂层表面喷涂拉丝涂料；拉丝处理；在拉丝涂层表面喷涂透明粉末涂料；以及进行二次烘烤。

进一步，所述金属粉末涂料包括：粉末基料、与粉末基料粘连的包覆金属颜料；其中所述包覆金属颜料包括以下质量份数的原料：金属颜料：100份；包覆树脂：1-20份；以及溶剂：100-400份。

进一步，所述粘连的方式包括：将金属颜料、包覆树脂、溶剂混合，形成颜料树脂混合液；向包覆腔内通入循环气流；将颜料树脂混合液以平面状向四周喷出，以形成雾珠；以及向包覆腔内喷出粉末基料；当雾珠与粉末基料混合碰撞后，粘连在一起并随循环气流扩散，即在扩散过程中，溶剂挥发导致包覆树脂包覆在金属颜料表面，并与粉末基料粘连。

进一步，所述金属颜料的质量占比金属粉末涂料为5％-20％。

进一步，所述粉末基料包括：聚酯粉末涂料、环氧粉末涂料、环氧聚酯混合型粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、氟碳粉末涂料中的任一种。

进一步，所述包覆树脂的组分与粉末基料保持接近或一致。

进一步，所述拉丝涂料包括以下质量份数的原料：水性树脂：50-90份；拉丝颜料：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。

进一步，所述拉丝颜料包括：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，所述透明粉末涂料包括：聚酯粉末涂料、环氧粉末涂料、环氧聚酯混合型粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、氟碳粉末涂料中的任一种。

本发明的有益效果是，本发明的拉丝涂装工艺包括制备金属粉末涂层、制备拉丝涂层、拉丝处理、在拉丝涂层表面喷涂透明粉末涂料、进行二次烘烤；通过“三涂两烤”即可实现粉末涂装金属基材的拉丝生产新工艺，简化了拉丝工艺，具有环保、高效的优点。

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。

拉丝涂装工艺的机理：

(1)金属粉末涂料的改进。

对金属颜料表面进行树脂包覆处理，并使其与粉末基料粘连，使包覆金属颜料中的金属颜料的带电性及其与粉末基料的相容性保持相同或相近，从而解决二者之间的带电性差异和几何形状差异，提高金属粉末涂料的金属质感。

(2)拉丝涂料的改进。

有机溶剂能够与水混合喷涂后快干，然后进行拉丝；在拉丝涂料中加入高含量的拉丝颜料，可以降低拉丝涂层的致密度，使其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金属粉末涂层的附着力，还可以提高拉丝涂料与上层透明粉末涂层的粘接力，有助于拉丝效果。

(3)透明粉末涂料的改进。

在拉丝处理后，喷涂透明粉末涂料，然后进行二次烘烤，拉丝涂层能够与底层的金属粉涂层和上层的透明粉末涂层在高温下反应形成紧密的附着力，防止涂层脱落。

见图1，本实施例提供了一种拉丝涂装工艺，包括：制备金属粉末涂层，即在基材表面喷涂金属粉末涂料，并进行一次烘烤；制备拉丝涂层，即在金属粉末涂层表面喷涂拉丝涂料；拉丝处理；在拉丝涂层表面喷涂透明粉末涂料；以及进行二次烘烤，简称“三涂两烤”拉丝涂装工艺。

可选的，所述基材例如但不限于金属基材，如铁、铝型材等。

作为金属粉末涂料的一种可选的实施方式。

所述金属粉末涂料包括：粉末基料、与粉末基料粘连的包覆金属颜料；其中所述包覆金属颜料包括以下质量份数的原料：金属颜料：100份；包覆树脂：1-20份；以及溶剂：100-400份。可选的，所述包覆金属颜料包括以下质量份数的原料：金属颜料：100份；包覆树脂：3-8份；以及溶剂：150-250份。

可选的，所述金属颜料包括：铝粉、珠光粉、铜金粉中任一种。

可选的，所述粉末基料包括：聚酯粉末涂料、环氧粉末涂料、环氧聚酯混合型粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、氟碳粉末涂料中的任一种。以及所述包覆树脂的组分与粉末基料保持接近或一致。最方便的就是将粉末基料溶解后使用，一般建议使用透明的粉末基料。

可选的，所述溶剂包括乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙醇、水中的一种或几种混合。优选为乙醇，无毒且易挥发。

金属粉末涂料在涂装拉丝过程中存在以下问题：

首先，在高压静电喷涂的过程中，喷枪与基材的距离是变化不定的，距离的不同使粉体荷电能力差异很大，在静电场中，容易荷电的粉体会优先荷电，不容易荷电的金属颜料随着荷电环境的变化出现很大的荷电差异，导致金属粉上粉非常不均匀。带电性的差异是造成金属粉涂装上粉率差异的直接原因，也是影响金属粉涂装的大问题。

其次，呈片状的金属颜料和呈无定型的涂料粉体对静电的反应不一样，在气流的作用下又分别具有不同的运行轨迹。比如，在近距离气流较大时和远距离气流较小时，金属颜料被吹到工件附近的量与粉体的比例是不同的，不难解释，工件边沿和中间以及背面的金属颜料比例会有较大不同，呈现不同的表面效果。金属颜料的带电性和几何形状与涂料粉体的差异，是造成静电喷涂问题很多的根本原因。

可选的，所述粘连的方式包括：将金属颜料、包覆树脂、溶剂混合，形成颜料树脂混合液；向包覆腔内通入循环气流；将颜料树脂混合液以平面状向四周喷出，以形成雾珠；以及向包覆腔内喷出粉末基料；当雾珠与粉末基料混合碰撞后，粘连在一起并随循环气流扩散，即在扩散过程中，溶剂挥发导致包覆树脂包覆在金属颜料表面，并与粉末基料粘连。

具体的，将金属颜料、包覆树脂分散在溶剂中，用液体旋杯喷枪以平面状向四周喷出形成雾珠状，在空气中与粉末喷枪喷出的粉末基料相混，湿的金属颜料与干的粉末基料相撞并粘连，在飘移和下落过程中，溶剂挥发，让金属颜料都被树脂完全包覆，而且大部分与粉末基料牢牢粘连在一起，即便没有与粉末基料粘连的金属颜料在溶剂挥发后，形成一层致密的树脂包覆层。单独被包覆或包覆的同时与粉末基料紧紧粘连在一起的效果，形成金属颜料的包覆和绑定效果。被树脂包覆的金属颜料具有与粉末基料同样的荷电能力，并且在固化时与树脂具有非常好的相容性，因此与粉末基料粘连在一起之后，又解决了几何形状差异带来的系列问题，这也是金属粉末涂料的改进之处。

因此，本实施方式的金属粉末涂料对金属颜料表面进行树脂包覆处理，并与粉末基料粘连，利用包覆金属颜料具有与粉末基料相同的荷电性和相似的相容性，可以提高金属颜料的带电性及其与粉末基料的相容性，既可以解决金属颜料和粉体之间带电性和相容性的差别，又可以解决金属颜料和粉体之间几何形状不同带来的上粉差异，从而提高金属粉末涂料的金属质感。

作为拉丝涂料的一种可选的实施方式。

所述拉丝涂料包括以下质量份数的原料：水性树脂：50-90份；拉丝颜料：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。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；拉丝颜料：65-85份；硅烷耦合剂：2-5份；有机溶剂：75-85份；以及水：55-80份。

可选的，所述拉丝颜料包括：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，拉丝涂层的致密性就越差，越容易进行拉丝。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中拉丝颜料含量需要达到50％-90％或者更多。使用的拉丝颜料有炭黑、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，而金属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。

进一步，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。

拉丝涂料在涂装拉丝过程中存在以下问题：

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。

而实施方式的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；在拉丝涂料中加入高含量的颜料，降低拉丝涂层的致密度，使其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粉末涂层的粘接力，从而实现了适合金属粉末涂料的拉丝涂装工艺。

作为透明粉末涂料的一种可选的实施方式。

所述透明粉末涂料包括：聚酯粉末涂料、环氧粉末涂料、环氧聚酯混合型粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、氟碳粉末涂料中的任一种。

本实施方式的透明粉末涂料在拉丝处理后，喷涂透明粉末涂料，然后进行二次烘烤，通过硅烷耦合剂可以使拉丝涂层与底层的金属粉涂层和上层的透明粉末涂层在高温下反应形成紧密的附着力，防止涂层脱落。

综上所述，本拉丝涂装工艺通过对金属粉末涂料的改进，采用金属颜料在固化过程中上浮的新技术(即包覆金属颜料与粉末基料粘连)，使涂层的金属质感大大增强，尤其是金属颜料的含量特别高，可达5％～20％的范围，效果完全可以与液体仿铜油漆的金属效果媲美；通过对拉丝涂料的改进，加入有机溶剂、高含量的拉丝颜料和硅烷耦合剂，可以降低拉丝涂层的致密度，使其更容易被部分破坏掉，形成拉丝纹理，同时具有足够好的附着力，却不会渗入金属粉末涂层中；对透明粉末涂料的改进，可以提高附着力，尤其是在高温烘烤后与拉丝涂层形成紧密的附着力，可以确保整体拉丝涂层的机械性能和耐候性能。通过上述几个方面的改进，实现了“三涂两烤”拉丝生产新工艺在粉末涂装金属基材上的应用，简化了拉丝工艺，具有环保、高效的优点。

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)

1.一种拉丝涂装工艺，其特征在于，包括：

制备金属粉末涂层，即在基材表面喷涂金属粉末涂料，并进行一次烘烤；

制备拉丝涂层，即在金属粉末涂层表面喷涂拉丝涂料；

拉丝处理；

在拉丝涂层表面喷涂透明粉末涂料；以及

进行二次烘烤。

2.根据权利要求1所述的拉丝涂装工艺，其特征在于，

所述金属粉末涂料包括：粉末基料、与粉末基料粘连的包覆金属颜料；其中

所述包覆金属颜料包括以下质量份数的原料：

金属颜料：100份；

包覆树脂：1-20份；以及

溶剂：100-400份。

3.根据权利要求2所述的拉丝涂装工艺，其特征在于，

所述粘连的方式包括：

将金属颜料、包覆树脂、溶剂混合，形成颜料树脂混合液；

向包覆腔内通入循环气流；

将颜料树脂混合液以平面状向四周喷出，以形成雾珠；以及

向包覆腔内喷出粉末基料；

当雾珠与粉末基料混合碰撞后，粘连在一起并随循环气流扩散，即

在扩散过程中，溶剂挥发导致包覆树脂包覆在金属颜料表面，并与粉末基料粘连。

4.根据权利要求3所述的拉丝涂装工艺，其特征在于，

所述金属颜料的质量占比金属粉末涂料为5％-20％。

5.根据权利要求3所述的拉丝涂装工艺，其特征在于，

所述粉末基料包括：聚酯粉末涂料、环氧粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、氟碳粉末涂料中的任一种。

6.根据权利要求3所述的拉丝涂装工艺，其特征在于，

所述包覆树脂的组分与粉末基料保持接近或一致。

7.根据权利要求1所述的拉丝涂装工艺，其特征在于，

所述拉丝涂料包括以下质量份数的原料：

水性树脂：50-90份；

拉丝颜料：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。

8.根据权利要求7所述的拉丝涂装工艺，其特征在于，

所述拉丝颜料包括：炭黑、氧化铁黑、铁红、铁黄中的一种或几种组合。

9.根据权利要求7所述的拉丝涂装工艺，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。

10.根据权利要求1所述的拉丝涂装工艺，其特征在于，

所述透明粉末涂料包括：聚酯粉末涂料、环氧粉末涂料、聚酯环氧混合型粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、氟碳粉末涂料中的任一种。

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