CN111057451A - 高金属质感的金属粉末涂料及其制备工艺 - Google Patents

高金属质感的金属粉末涂料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于粉末涂装技术领域，具体涉及一种高金属质感的金属粉末涂料及其制备工艺。其中金属粉末涂料包括：粉末基料、与粉末基料粘连的包覆颜料。可以提高金属颜料的带电性及其与粉末基料的相容性，使包覆颜料具有与粉末基料相同的荷电性和相似的相容性，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涂装效果，提高金属粉末涂料的金属质感。

Description

高金属质感的金属粉末涂料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及粉末涂装技术领域，具体涉及一种高金属质感的金属粉末涂料及其制备工艺。
背景技术
粉末涂装具有环保、节能、高效、优质和成本低等优点，是比较新的却发展非常快的涂料品种。粉末涂料的发展过程，也是液体涂装“油改粉”的过程。随着国家环保政策越来越严格，“油改粉”已经成为很多传统涂装势在必行的发展趋势。在涂料技术上，限制高端液体涂装“油改粉”的一个重要问题是粉末涂层的“金属效果”达不到要求。随着金属绑定技术的发明和普及，金属粉末涂装发展很快，应用越来越多。尽管金属粉末涂装的技术进步很快，但到目前为止，金属粉末涂料技术仍然处于不成熟阶段，金属粉的涂装依旧是粉末涂装生产最大的痛点。
金属粉末涂料涂装难，主要表现在以下几点。
涂装色差大。金属粉涂装色差大的原因主要是金属颜料的上粉率和粉末颗粒存在差异。上粉率的差异主要是由于金属粉和常规粉末颗粒的几何形状不一样，以及带电性能不一致。粉末在静电喷涂时，通过高压气体驱动文丘里泵将流化的粉体从管道中到达静电喷枪喷出，并在高压静电作用下被基材吸附，在此过程中有气流的作用和静电吸附的作用。成片状的金属颜料在气流的作用下很容易随气流漂浮，而各种金属颜料因为化学组成不一样，荷电能力也相差很大。如铝粉颜料，如果表面没有经过包覆处理，表面就是导电的，吸附的电荷会因为电荷之间的排斥集聚在尖端部位，很容易与空气中的其他气体分子或者粉末颗粒相撞失去带电性。再如珠光颜料，未处理时表面时不导电的，很难吸附上电荷，因而也很难上粉。
金属粉涂层出现的各种问题都是由于粉末涂装的特性引起的。金属粉末涂料与金属液体涂料在组成形态上有很大的差异。液体涂料中的金属颜料都被液态的涂料及溶剂包覆，而金属粉末涂料的金属颜料与涂料粉体之间通常是分开的独立的颗粒，而且金属颜料和涂料粉体各有不同的组成，并具有不同的几何形状、不同的带电性和不同的相溶性。粉末静电喷涂过程是靠气体将粉末喷出，同时利用高压静电吸附到工件上，粉末涂装到基材的过程中，不同性能的金属颜料和粉体在气流驱动下和静电的作用下表现不同。常规金属颜料的带电性与涂料粉体不一样。珠光颜料通常是绝缘体，很难荷电；而铝粉是导电体，荷电后电荷集中在尖端，很容易失去，非常不稳定。
近年来，金属颜料的技术发展很快，几乎所有用于金属粉末涂料的金属颜料，都进行了相应的包覆，无论是无极包覆还是有机包覆，都不同程度上缓解了金属颜料的不带电的缺陷。但只有很少的情况，能够做到金属颜料的带电性和粉体的带电性能接近。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。
另一个影响金属粉涂装的大问题是金属颜料与涂料粉体的几何形状不一样。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。要解决金属粉的问题，就必须解决上述两个问题。
金属粉绑定技术的发明和广泛应用，极大地推动了金属粉末涂装的发展。其原理就是在一定程度上解决了金属颜料和涂料粉体之间不同的带电性和几何形状。绑定技术的原理是通过高速旋转摩擦生热，使金属颜料与涂料粉体粘连在一起。绑定好的金属粉缓解了相互之间带电性和几何形状的差异。但绑定是一个很难掌握好的生产工艺，要求在涂料粉体表面融化开始却没有完全融化完成的很窄的温度和时间范围内完成金属颜料和涂料粉体的粘连，通常很难做到量产和工业化应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种高金属质感的金属粉末涂料及其制备工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种金属粉末涂料，包括：粉末基料、与粉末基料粘连的包覆颜料。
进一步，所述包覆颜料包括以下质量份数的原料：金属颜料：100份；树脂：1-20份；以及溶剂：100-400份。
进一步，所述金属颜料包括：铝粉、珠光粉、铜金粉中任一种。
进一步，所述树脂的组分与粉末基料保持接近或一致。
进一步，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。
进一步，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。
又一方面，本发明还提供了一种金属粉末涂料的制备工艺，包括：制备包覆颜料；将包覆颜料与粉末基料粘连。
进一步，所述制备包覆颜料的方法包括：将金属颜料、树脂、溶剂混合，形成颜料树脂混合液。
进一步，所述将包覆颜料与粉末基料粘连的方法包括：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，溶剂挥发导致树脂包覆在金属颜料表面，并与粉末基料粘连。
进一步，所述循环气流的温度为40-60℃。
本发明的有益效果是，本发明的金属粉末涂料及其制备工艺对金属颜料表面进行树脂包覆处理，并与粉末基料粘连，可以提高金属颜料的带电性及其与粉末基料的相容性，使包覆颜料具有与粉末基料相同的荷电性和相似的相容性，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涂装效果，提高金属粉末涂料的金属质感。
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料的制备工艺流程图。
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。
金属粉末涂料涂装工艺的机理：
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涂装效果，提高金属粉末涂料的金属质感。
实施例1
本实施例1提供了一种金属粉末涂料，包括：粉末基料、与粉末基料粘连的包覆颜料。
可选的，所述包覆颜料包括以下质量份数的原料：金属颜料：100份；树脂：1-20份；以及溶剂：100-400份。优选的，所述包覆颜料包括：金属颜料：100份；树脂：2-5份；以及溶剂：200-300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。
可选的，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。
传统的金属粉与液体金属涂料还存在一个非常大的差别，就是金属粉中金属颜料含量太高的时候，如铝粉在8％以上，珠光粉在5％以上，金属粉不仅面临金属颜料上粉难的问题，而且还存在涂层难成膜的问题。由于粉末涂装没有溶剂存在，颜料的流平和排列过程相较于液体涂料要困难很多，金属颜料的含量稍多一点，就会出现表面粗糙甚至变成沙文的现象。
因此，本实施例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涂装效果，提高金属粉末涂料的金属质感。
实施例2
见图1，在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种金属粉末涂料的制备工艺，包括：制备包覆颜料；将包覆颜料与粉末基料粘连。
可选的，所述制备包覆颜料的方法包括：将金属颜料、树脂、溶剂混合，形成颜料树脂混合液。
可选的，见图1，所述将包覆颜料与粉末基料粘连的方法包括：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，溶剂挥发导致树脂包覆在金属颜料表面，并与粉末基料牢牢粘连在一起。以及所述循环气流的温度为40-60℃，可以加快溶剂挥发。
具体的，将金属颜料、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，就是本申请对于金属颜料的包覆和绑定效果。这样，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。
关于金属粉末涂料的组分和具体实施过程参见实施例1中的相关论述，在此不再赘述。
实施例3
将100份铝粉、1份聚酯粉末树脂分散在400份乙醇中，用液体旋杯喷枪喷出形成雾珠状，在空气中与粉末喷枪喷出的聚酯粉末涂料相混，维持循环气流的温度为40℃，湿的铝粉与干的聚酯粉末涂料相撞并粘连，在飘移和下落过程中使溶剂挥发，让铝粉都被聚酯粉末树脂完全包覆，而且大部分与聚酯粉末涂料牢牢粘连在一起。
实施例4
将100份珠光粉、20份环氧粉末树脂(即环氧粉末涂料)分散在100份丙酮中，用液体旋杯喷枪喷出形成雾珠状，在空气中与粉末喷枪喷出的环氧粉末涂料相混，维持循环气流的温度为60℃，湿的珠光粉与干的环氧粉末涂料相撞并粘连，在飘移和下落过程中使溶剂挥发，让铝粉都被环氧粉末树脂完全包覆，而且大部分与环氧粉末涂料牢牢粘连在一起。
实施例5
将100份珠光粉、5份环氧粉末树脂(即环氧粉末涂料)分散在200份丙酮中，用液体旋杯喷枪喷出形成雾珠状，在空气中与粉末喷枪喷出的环氧粉末涂料相混，维持循环气流的温度为45℃，湿的珠光粉与干的环氧粉末涂料相撞并粘连，在飘移和下落过程中使溶剂挥发，让铝粉都被环氧粉末树脂完全包覆，而且大部分与环氧粉末涂料牢牢粘连在一起。
实施例6
将100份铜金粉、15份氟碳粉末树脂分散在300份乙醇中，用液体旋杯喷枪喷出形成雾珠状，在空气中与粉末喷枪喷出的氟碳粉末涂料相混，维持循环气流的温度为50℃，湿的铝粉与干的氟碳粉末涂料相撞并粘连，在飘移和下落过程中使溶剂挥发，让铝粉都被氟碳粉末树脂完全包覆，而且大部分与氟碳粉末涂料牢牢粘连在一起。
综上所述，本金属粉末涂料及其制备工艺对金属颜料表面进行树脂包覆处理，并与粉末基料粘连，可以提高金属颜料的带电性及其与粉末基料的相容性，使包覆颜料具有与粉末基料相同的荷电性和相似的相容性，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涂装效果，提高金属粉末涂料的金属质感。
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)

1.一种金属粉末涂料，其特征在于，包括：
粉末基料、与粉末基料粘连的包覆颜料。
2.根据权利要求1所述的金属粉末涂料，其特征在于，
所述包覆颜料包括以下质量份数的原料：
金属颜料：100份；
树脂：1-20份；以及
溶剂：100-400份。
3.根据权利要求2所述的金属粉末涂料，其特征在于，
所述金属颜料包括：铝粉、珠光粉、铜金粉中任一种。
4.根据权利要求2所述的金属粉末涂料，其特征在于，
所述树脂的组分与粉末基料保持接近或一致。
5.根据权利要求2所述的金属粉末涂料，其特征在于，
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。
6.根据权利要求1所述的金属粉末涂料，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。
7.一种金属粉末涂料的制备工艺，其特征在于，包括：
制备包覆颜料；
将包覆颜料与粉末基料粘连。
8.根据权利要求7所述的制备工艺，其特征在于，
所述制备包覆颜料的方法包括：
将金属颜料、树脂、溶剂混合，形成颜料树脂混合液。
9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于，
所述将包覆颜料与粉末基料粘连的方法包括：
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，溶剂挥发导致树脂包覆在金属颜料表面，并与粉末基料粘连。
10.根据权利要求9所述的制备工艺，其特征在于，
所述循环气流的温度为40-60℃。
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