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摘要:介紹了邦定金屬粉末涂料的制備機理、類型、生產(chǎn)工藝及其設(shè)備，分析了對邦定金屬粉末涂料品質(zhì)的影響因素和效果檢測，探討了邦定金屬粉末的應(yīng)用領(lǐng)域，并預(yù)測了它的發(fā)展前景。
金屬效果粉末涂料是在普通粉末基礎(chǔ)上，結(jié)合金屬顏料，通過混合工藝所制備的一種美術(shù)型產(chǎn)品。邦定金屬粉末涂料在普通的金屬粉末涂料基礎(chǔ)上使用特定的工藝，達到普通金屬粉末涂料不能達到的效果。邦定金屬粉末涂料中金屬顏料與底粉粘結(jié)良好，沒有分離的問題，易得到均勻的金屬色澤，解決了金屬顏料堆積問題，且批次間穩(wěn)定性好，利用率高，大大降低了金屬粉末涂料的綜合使用成本。
1 制備機理
金屬粉末涂料的邦定工藝是一種可控的熱粘結(jié)技術(shù)。其原理是利用底粉受熱升溫后，有一定的高黏軟化階段，此時，金屬顏料粒子在高速攪拌混合的作用下，粘附或者嵌入到底粉顆粒中。
2 常用類型
從工藝的角度而言，需要應(yīng)用邦定工藝進行再次加工的粉末涂料都稱之為邦定粉末涂料。由于大多是金屬色，也經(jīng)常被稱為邦定金屬粉末涂料。按成膜物類型，可分為環(huán)氧、聚酯、聚氨酯、丙烯酸、氟碳及混合型等體系。根據(jù)其工藝特點及應(yīng)用情況，可以按其涂膜外觀和顏色效果進行分類:(1)金屬點綴效果;(2)細銀覆蓋類:仿電鍍效果、光澤達500GU的高仿電鍍銀;(3)閃(粗)銀覆蓋效果;(4)金色覆蓋效果;(5)彩色珠光覆蓋效果;(6)其他美術(shù)型混色效果。如圖1所示。
3 設(shè)計思路
粉末涂料的適用領(lǐng)域非常廣泛，在制備邦定粉末的時候要結(jié)合客戶告知的條件和要求，根據(jù)其產(chǎn)品使用的領(lǐng)域、底材特性和粉末涂料施工方法等確定該金屬邦定粉末的底粉類型和金屬效果類型，然后進行配方設(shè)計和工藝設(shè)備選擇。底粉不僅要滿足最終產(chǎn)品的功能用途，還需兼顧有利于邦定工藝控制的因素。金屬顏料的選擇不僅要滿足產(chǎn)品金屬效果的要求，同時也要兼顧產(chǎn)品的功能性要求。根據(jù)產(chǎn)品的金屬效果需求，確定所需邦定設(shè)備和工藝控制要求。
根據(jù)之前確定的要求，有針對性地制定檢驗驗證項目和方法，特別是邦定后底粉與金屬粉之間粘結(jié)效果的檢驗，以確保最終產(chǎn)品的功能用途、表面的金屬效果和噴涂施工應(yīng)用達到客戶期望。
4 制備工藝
4.1工藝流程
邦定金屬粉末涂料工藝流程可分為底粉制備和邦定加工兩段，如圖2所示。
底粉制備:按照配方進行配料，將樹脂、固化劑、顏填料和助劑等物料進行預(yù)混料，然后熔融擠出混合物，經(jīng)壓片機將擠出的熔融產(chǎn)物擠壓成薄片，并及時冷卻，將冷卻后的薄片進行破碎和細粉碎，粉碎后的粉末顆粒按要求進行篩分，最終得到底粉。
邦定加工:將底粉、金屬粉及其他添加劑投入邦定鍋，進行高速攪拌升溫，邦定粘結(jié)。粘結(jié)完成后，迅速將物料放入冷混鍋中進行低速攪拌冷卻。加入松散助劑，放料篩分，成品包裝。
4.2 常用的邦定設(shè)備
不同邦定粉末對邦定設(shè)備的要求也不同，根據(jù)產(chǎn)品類型和成本可以考慮不同的邦定設(shè)備。常用的邦定設(shè)備有以下幾種類型。
4.2.1 經(jīng)過簡易改裝的高速攪拌鍋的偽邦定機
這種設(shè)備由各粉末廠自行改裝或委托設(shè)備商改裝，大部分是由塑料行業(yè)的高速混合機改造而成，該設(shè)備更適合大顆粒物料，局限性較大。
4.2.2 熱傳導(dǎo)式邦定鍋配套冷混鍋的第一代邦定機
該加熱型粉末涂料邦定機加熱方式可分為外壁夾套的熱水循環(huán)傳導(dǎo)和外壁夾套的導(dǎo)熱油循環(huán)傳導(dǎo)。熱水循環(huán)傳導(dǎo)加熱，特點是升溫較快，但熱水的熱量容易耗損，從而導(dǎo)致控制溫度不均勻，而且邦定一次需要時間較久，效率不高。熱油加熱的優(yōu)點是控制溫度均勻，熱容量高，在常壓之下就可以到達很高的溫度，其熱量損耗小，可以降低生產(chǎn)成本，但是加熱速度較慢，溫度也不容易調(diào)整控制。該類型邦定機以國產(chǎn)的SLB－500為代表。
4.2.3 自摩擦式邦定鍋配套冷混鍋的第二代邦定機
自摩擦式邦定鍋利用槳葉攪拌使粉末被動升溫，但是這樣容易破壞大粒徑金屬粉，以進口的亨息爾為代表，國內(nèi)多家粉末設(shè)備商進行模仿和國產(chǎn)化運用，價格更低廉。
4.2.4 在熱傳導(dǎo)和自摩擦基礎(chǔ)上改進的新一代邦定機
以深圳置勝隆公司的ZSL－200為代表，按不同產(chǎn)品特點和需求進行改進。
4.3 金屬粉末的邦定過程
不同設(shè)備廠家提供的邦定設(shè)備和工藝特點雖然各有不同，但金屬粉末的邦定過程一般包括3個基本過程，3個過程的靈活性是邦定設(shè)備先進性的體現(xiàn)。
4.3.1 黏貼過程
目前最常用的方法就是讓粉末涂料在混料缸中高速混合數(shù)分鐘，讓粉末涂料在摩擦中均勻升溫。當達到樹脂的軟化點溫度時，金屬粉末顏料將在短時間內(nèi)附著在樹脂顆粒的表面上。在這個過程中，精確控制混合容器內(nèi)氣體的安全比和混合容器的溫度是非常重要的，不同批次、不同配方的粉末涂料的軟化點是不同的，因此精準確定粉末涂料的軟化點和玻璃溫度非常重要。
4.3.2 冷卻過程
高速混合后排出的粉末涂料應(yīng)盡快處理，使其溫度降低到常溫以下。低速混合器通常用于冷卻過程中，要確保低速混合器的容量足夠大，以滿足批量混合物的冷卻需求。
4.3.3 分篩過程
隨著邦定過程中金屬粉末持續(xù)升溫，會有一些粉末顆粒不可避免地形成團簇，導(dǎo)致結(jié)團。因此，要對成品金屬粉末涂料進行篩分去除大顆粒。通常使用100～120目篩網(wǎng)進行過篩處理。
5 影響涂料質(zhì)量的因素
5.1 金屬顏料對邦定金屬粉末的影響
常見的金屬顏料有鋁銀粉、銅金粉和珠光云母粉。鋁銀粉分為浮銀和非浮銀2種。浮型鋁銀粉易浮到涂層表面形成金屬表面層，但耐化學性和耐候性不太理想，非浮銀的傾向性不強，但它們與基粉結(jié)合效果良好，物理性能表現(xiàn)出色，涂層的性能較好，可以獲得較好的金屬效果。銅－金粉的成分主要是銅或銅鋅合金。為了獲得更好的銅－金效應(yīng)，銅粉顆粒表面經(jīng)常覆蓋一層保護膜來達到保護膜厚的效果，從而影響光的反射和衍射，使其表面產(chǎn)生金、紅、青銅或綠金的顏色效果。
云母粉的橫截面與珍珠的結(jié)構(gòu)相似，基于這一原理，云母粉在云母片上覆蓋有高折射率的金屬氧化物，高折射率金屬氧化物和低折射率云母芯片平行排列，以產(chǎn)生可見的彩虹色。如果控制金屬氧化物的厚度和比例，云母粉在色彩上的體現(xiàn)將更加豐富多彩。
5.2 邦定溫度對金屬粉末涂料的影響
邦定溫度的范圍是樹脂開始軟化、金屬顏料粘附到樹脂顆粒表面的溫度。在這個溫度下，樹脂從粉狀變?yōu)閳F狀。在這個狀態(tài)下，維持溫度的時間非常有限。如果混料缸內(nèi)溫度不均勻，就有可能發(fā)生局部凝聚或者局部粘結(jié)無效的情況。邦定溫度對金屬顏料粘結(jié)效果的影響與金屬顏料與基體粉末比例有著直接關(guān)系。聚合物材料的玻璃化轉(zhuǎn)變受到加熱速率的影響，如果加熱速率快，需要適當調(diào)節(jié)邦定溫度;加熱溫度太慢，邦定溫度應(yīng)適當降低。
5.3 邦定時間對于金屬粉末涂料的影響
邦定時間是金屬邦定粉末制備參數(shù)中重要的參數(shù)之一，對于產(chǎn)品質(zhì)量起到關(guān)鍵性的作用。邦定時間要看具體的底粉材料和金屬顏料的添加量而定，邦定溫度到達以后，有效邦定時間一般控制在0.5～5min�？偟膩碚f，邦定時間越長越好，特別是高金屬粉含量的產(chǎn)品。但邦定時間過長，容易造成金屬粉末涂料整塊結(jié)鍋。
5.4 固化工藝對金屬效果的影響
除了高光澤和特殊質(zhì)地類型的粉末涂料以外，金屬粉末的固化過程與普通粉末的固化過程基本相同。當涂膜固化時，必須保證型材完全固化。固化爐的最高固化溫度、固化爐的加熱速度、型材表面的加熱速度和烘烤時間等直接影響涂膜金屬顏色效果，必須預(yù)先設(shè)定好，比如紋理類金屬粉末的金屬紋路在不同溫度下形成的金屬效果會有差異，因此在金屬粉末的施工上必須有嚴格穩(wěn)定的固化工藝。
6 生產(chǎn)工藝安全控制和效果檢測
6.1 生產(chǎn)工藝安全性控制
大多數(shù)金屬粉末用微細浮型銀鋁粉著色。鋁銀粉在邦定過程中和混合過程中會摩擦引起靜電，從而導(dǎo)致粉塵的著火和爆炸。
金屬粉末的安全生產(chǎn)必須認真對待并做好防護措施:
(1)嚴禁在作業(yè)的邦定車間吸煙或使用明火，(2)邦定設(shè)備要接地釋放靜電，(3)邦定中一定要充氮氣用于阻隔助燃物，(4)確保邦定生產(chǎn)環(huán)境的空氣循環(huán)，防止氮氣過多而導(dǎo)致的缺氧，(5)不得直接添加鋁銀粉，鋁銀粉要與底粉混合后加入，(6)設(shè)置危險等級。根據(jù)添加的金屬顏料的種類和添加量，危險等級如下:鋁銀粉的粒徑20μm以下、含量小于1%的;鋁銀粉的粒徑20μm以上、含量2%以上的;鋁銀粉粒徑20μm以上、含量2%以下的;加銅金粉的;加珠光體分顏料的。
6.2 邦定效果檢測方法
6.2.1 目視觀察法
邦定好的細粉末放入透明的聚乙烯袋子中，與8學空氣各占一半并束口。搖動數(shù)次之后提起袋子，拍打袋子的上半部分，如果邦定得足夠好，可以看到袋子里的粉末狀態(tài)。如果邦定不良，則由于銀粉吸附塑料袋的內(nèi)表面上，導(dǎo)致無法看到袋子中的狀態(tài)。
6.2.2 噴板觀察法
取邦定好的樣品連續(xù)單次噴涂多塊標準樣板，觀察槍頭是否有金屬粉堆積，并將所有烘烤好后的樣板一字擺開觀察，鑒定樣板是否均勻。
6.2.3 施工噴槍試噴工件法
該法是最直觀有效的方法，用客戶施工噴涂的帶流化桶的手噴槍試噴工件或標準樣板，如果樣板上有陰影或槍頭有嚴重金屬粉堆積，表明未邦定好。
6.2.4 其他方法
其他方法還有粒徑變化觀察法;電壓、氣壓變化觀察法;旋風分離測試法;電鏡觀察法等。
7 結(jié)語
雖然目前邦定金屬粉末涂料仍存在一些需要改進的問題，如邦定效果不穩(wěn)定、邦定過程中金屬粉容易團聚、不同批次之間存在色差和產(chǎn)品種類不夠豐富等，但隨著環(huán)保要求的不斷提高，粉末涂料的研究不斷深入，邦定金屬粉末涂料必將憑借其華麗的效果、環(huán)保特點及優(yōu)異性能得到充分的利用，應(yīng)用范圍也將隨之不斷拓展。
