气雾型锤纹漆锤纹效果分析

data-full-width-responsive="true"> 气雾型锤纹漆锤纹效果分析郑义钊，张志良，凌辉，陈亮，郑吕凤( 广东三和化工科技有限公司，广东中山528429)随着涂料工业发展，锤纹漆以其独特的装饰效果受到人们的青睐，锤纹漆是一种美术型装饰性防护漆，锤纹清晰、立体感强、分布均匀，主要用于仪器、仪表等表面，特别是对表面比较粗糙的底材有更高的装饰性，市场上的双组分、烘干型锤纹漆以及大部分单组份锤纹漆，都存在操作、施工方法复杂等问题，给人们使用带来不必要的困扰。气雾型锤纹漆具有较强的实用性，干燥速度快，施工方便，成本低廉，在油漆行业具有较好的发展的前景。1 实验部分1 1 试验材料丙烯酸改性醇酸树脂，同德化工; 1 /4s 硝化棉，沈阳新船化工; 非浮型银浆2013，深圳欧凯化工; 酸性催干剂，上海长风化工; 锤纹助剂HM － 6，德谦化学; 有机膨润土BP － 186，广州彬荣化工; 甲苯、二甲苯、乙二醇丁醚，茂名石化; LPG，兴顺燃气; DME，中山凯达; CO2。以上试剂皆为工业级。1 2 试验仪器分散机( SDF400) ，莱州兴远化工机械厂; 灌封充气设备;电子天平( CP413，精度0 001 g) ，奥赛斯仪器; 压力表; 填充率测定仪。1 3 气雾型锤纹漆参考配方1 4 气雾型锤纹漆的制备丙烯酸改性醇酸树脂和流变助剂混合均匀后，在高速搅拌下加入硝化棉、酸性催干剂，然后在低速搅拌下加入非浮型铝粉和锤纹助剂，搅匀后用稀释剂稀释到粘度为15 ～ 16 s ( 涂－4 杯，( 25 1) ℃) ，过滤、然后按照料气比例( 气体为DME)1 8∶1 灌封包装，得到气雾型锤纹漆成品。2 结果与讨论2 1 树脂的选择气雾型锤纹漆树脂的选择条件比较苛刻，并不是任何一种树脂就能制备出相应较优的锤纹漆，由于本身的特殊性，必须考虑抛射剂与树脂的相容性，一般树脂与DME 相容性研究如表2 所示。单组份丙烯酸树脂与DME 相容性较优，在手喷漆中得到广泛的应用，而且其具有漆膜表干较快，丰满度高、耐候性强等优点，但是表干快必然导致其成膜受环境影响大，高温潮湿天气易发白，漆料高固含时漆膜附着力差，容易起痱子严重影响其使用性能; 醇酸树脂、聚氨酯较慢干，附着力强，光泽高，但耐候性差，且存在施工效率低等问题; 然而醇酸树脂通过丙烯酸改性后，同时具备了丙烯酸树脂和醇酸树脂的优点，干燥速度快、附着力好，不易发白，耐候性强，综合性能较优。本文以改性丙烯酸醇酸树脂作为主要成膜物质研究气雾型锤纹漆相关指标。2 2 锤纹填料的选择涂料中常用的填料有沉淀硫酸钡、轻质碳酸钙、高岭土和膨润土等，沉淀硫酸钡是一种惰性原料，化学稳定性高，具有不渗性，且易于与树脂混合研磨，提高了漆膜的硬度及耐磨性，但是其密度较大( 4 35 g /cm3 ) ，沉降作用较大易出现分层现象; 而轻质碳酸钙，但因有微量碱性，不易与酸值、羟值较大的树脂或者不耐碱的铬黄、铁蓝等合用; 高岭土和有机膨润土在涂料中均具有一定的悬浮性，能增加漆料的粘度，但是高岭土的触变性较弱对锤纹成型后固定效果较差，因此选择膨润土作为填料，既可提高锤纹漆的立体感，又不影响锤纹漆对颜料的选择。通过试验，确定膨润土银灰色锤纹漆用量为5% ～ 6%，其它色系用量2% ～ 4%，添加膨润土的锤纹漆一方面降低了成本，另一方面有提高了锤纹漆的附着力、遮盖力、耐水性，漆膜锤纹效果好。2 3 锤纹助剂的选择锤纹形成的原理: 锤纹效果产生是基于干燥过程中有目的地形成贝纳德涡，在溶剂挥发过程中出现小的局部温度、密度、粘度和表面张力梯度差时，它们就会出现。溶剂从漆膜表面挥发使漆膜上面部分粘度上升和温度下降，并使密度和表面张力增大，这导致上部分漆层沉回漆膜里，而表面张力低的下部分漆层则突破浓缩的上部分漆层并在表面铺展，使溶剂进一步挥发。因为漆膜要极力在上下部分漆层形成平衡，所以上升、铺展和沉回的过程在不断地重复，局部漩涡就会形成，它们相互不规则的六边行，这就是所谓的贝纳德涡。涂膜物质在涡的中心上升，而在涡的边缘产生下沉。涡流的速度与漆膜的粘度成反比，这种涡流在清漆中的产生与在色漆中一样多，清漆中，锤纹助剂的添加会形成类似于哑光的效果，涂料配方中添加有目的不相容物，可以形成我们希望得到的不规则表面。在含有金属颜料的色漆中，只有用非浮型的金属颜料才能得到锤纹效果( 漂浮型银浆稳定性较差，易出现漂浮不均或发暗现象) ，因为它们有特殊的润湿行为，只有这样的颜料才可以均匀地排布在整个漆膜里，漩涡携带颜料运动，这样就形成锤纹效果。通过对德谦HM － 6 和国产SP － 1003、L － NX 等锤纹助剂实验分析可知，HM － 6 综合性能好，性价比高，因此以HM －6 展开实验分析。从表3 可以看出，随着锤纹助剂用量的增加，锤纹效果由不明显到明显又到不明显。这主要是因为当锤纹助剂用量太少时，单位面积内分布极少，不能互相有效牵制，易造成漆膜缩孔并出现露底现象; 随其用量的增加，锤纹助剂分布趋于连续，因而立体感变好，花纹逐渐清晰; 而当其用量继续增加时，由于单位面积内助剂点的分布过于密集，因此锤纹变得小而不清晰。结果表明，当锤纹助剂用量为0 3% ～ 0 5% 时，锤纹漆整体效果最优。2 4 抛射剂的选择LPG、DME、CO2均是自喷漆常用抛射剂，其中LPG、CO2极性较弱、压力较大，漆膜锤纹效果的控制较困难; 另外存在与树脂的相容性较差的问题，容易使得树脂析出以及变质导致产品不稳定，DME 极性相对较大与树脂相容性良好，价格便宜，故选择DME 作为锤纹气雾漆抛射剂。2 5 料气比对漆膜锤纹效果的影响按1 4 制漆工艺制备锤纹漆，净含量及气雾罐体积不变的情况下，研究不同料气比的对锤纹气雾漆锤纹效果的影响，研究结果如表4。试验结果表明，一定条件下，料气比越小漆膜锤纹效果越差，漆膜立体感不强，但干燥较快，这是由于作为漆料一部分的抛射剂增多时，粘度降低，溶剂挥发速率增快所致; 另外当抛射剂大量过剩时，还会出现树脂析出而导致产品变质，甚至引管堵塞现象，其根本原因是由抛射剂DME 本身的溶解度参数决定的，根据相似相溶原理可知，DME 过量时，体系内部的总体溶解度参数无限趋近于DME 溶解度参数，DME 本身对树脂是有限相溶的，因此产生该结果。随着料气比的增大，漆膜锤纹效果越明显，漆膜立体感增强，相对表干速率降低; 但是当料气比大于2 2∶1 时漆膜就会出现流挂现象，不利于纹路快速固定，而且当料气比达3 0∶1 时，气雾漆喷出率明显降低且出现雾化效果差等现象，因此锤纹漆最佳料气比为2 2∶1。2 6 粘度对锤纹效果的影响气雾型锤纹漆料液粘度对漆膜锤纹形成及稳定性起到至关重要的作用。一般而言，锤纹漆的料液粘度高时，锤纹较大，粘度过高漆料流动性滞阻力大，因而能够较早的冻结锤纹，从而形成较强立体感的纹路; 漆料的粘度低时，锤纹较小，漆料的粘滞阻力小而易流动，所形成锤纹小。但是粘度过度偏高时，又往往会造成喷涂困难，漆膜展铺性能不好，表面凹凸不平的情况的发生，相反粘度过小时，会导致锤纹被破坏，甚至出现流挂的情况。因此研究其漆料粘度成为重中之重。工业用散装锤纹漆一般都是使用气枪喷膜，粘度大部分控制在20 ～30 s( 涂－ 4 杯粘度) 之间，能够得到锤纹效果较好的漆膜，但此条件并不适合气雾型锤纹漆。试验以DME 为抛射剂，料气比为2 2∶1，通过稀释1 4 所制备好的锤纹漆研究其不同粘度( 涂－ 4 杯粘度) 对锤纹效果的影响，研究结果如图1 所示，一定范围内，漆膜锤纹大小随粘度的升高而变大，粘度超过20 s后，锤纹大小基本不再变化，这与体系及锤纹助剂本身的性能决定的。另外相对于气雾锤纹漆最合理的粘度为15 ～ 16 s，既能保证锤纹的最佳形态，又能解决雾化不良和流挂问题。2 7 填充率对锤纹效果的影响气雾罐体积一定时( 体积V450 mL) ，以DME 为抛射剂，料气比为2 2∶1，使用1 4 所制备好的锤纹漆研究不同填充率对气雾型锤纹漆锤纹效果的影响，试验结果如表5。由表5 可知，填充率为40% ～ 70%，气雾漆锤纹效果最好，锤纹纹路清晰立体感强，但是当填充率过高时出现锤纹效果优劣有下滑趋势，因为气雾罐体积一定条件下，填充率越大，罐子内部气相部分空间越小，抛射剂被压缩而导致压力增大，喷出雾化效果增强直接导致锤纹纹路细小，立体感变差，当填充率降低到一定程度后，压力降低，喷出的漆膜锤纹效果恢复正常。相同条件下，40% 填充率时，压力低会出现雾化不良现象，有可能导致锤纹不成形，因此在实际生产中不建议将填充率调至40%以下。3 结论通过设计锤纹漆基础配方，研究了配方中不同组分以及压力、填充率、粘度等对气雾型锤纹漆锤纹效果的影响，研究表明，锤纹助剂、漆料粘度、喷涂压力等对漆料成膜锤纹效果影响较大。另外，在不影响漆膜正常性能的情况下，漆膜锤纹纹路大小没有好坏之分，通过实验分析，可根据客户需求的不同做出相应调整，对气雾型锤纹漆发展以及开拓市场有着重要意义。