前言：金屬效果粉末涂料，在整個(gè)裝飾性粉末中，應(yīng)用面越來越廣，是目前美術(shù)型粉末的主流。

能夠用于粉末涂料的金屬顏料有許多品種，大體上分為4類。即鋁銀粉顏料、珠光顏料、銅金粉顏料和其它金屬顏料(如鎳粉、不銹鋼粉等)。

每一類金屬顏料又包含很多色相的產(chǎn)品，應(yīng)用于粉末涂料后，便使得粉末多姿多彩，極大地豐富了粉末涂料的品種和裝飾性。

由于粉末涂料的4E特性，越來越多的液體涂料正向粉末涂料轉(zhuǎn)變。金屬效果粉末涂料現(xiàn)在主要應(yīng)用于戶內(nèi)外金屬家具、燈具、工藝品、油煙機(jī)、嬰兒車、運(yùn)動(dòng)器材以及汽車等行業(yè)。

金屬效果粉末涂料的生產(chǎn)工藝基本可以分為：熔融擠出法，后混法，熱粘接法。而最新的化學(xué)粘接法。流化床粘接法也引起了研究者的興趣。

1、金屬效果粉末涂料的生產(chǎn)工藝

1.1熔融擠出法

將金屬材料和基料、助劑一起經(jīng)過擠出機(jī)的剪切混合擠壓。在加熱、熔化、混合期間使其全部形成膠囊。

這種方法使鋁薄片在得到良好分散的同時(shí)還得到牢固的粘結(jié)力，經(jīng)噴涂后容易獲得均勻的金屬閃光效果，且金屬材料用量大大降低，對(duì)噴涂設(shè)備的要求也明顯降低。

但是在混合和高速粉碎的過程中會(huì)失去金屬光澤。當(dāng)金屬薄片的用量比較大時(shí)。這個(gè)問題更明顯，不僅失去了金屬光澤，而且還危及到耐候性。

在隨后的粉碎階段，金屬薄片可能會(huì)被破碎，使金屬曝露在空氣中，增加了著火和粉塵爆炸的危險(xiǎn)。

1.2后混法

基粉經(jīng)粉碎后與鋁粉在低速攪拌下進(jìn)行干混。不會(huì)損壞金屬薄片。但是在施工應(yīng)用時(shí)，由于金屬粒子之間很少或不能粘在一起，而且金屬粒子與基粉的帶電性能和比重的差別較大，很容易從粉末涂料基料中分離出來。

在靜電噴涂時(shí)通常會(huì)促成霧化物發(fā)生分離，導(dǎo)致涂膜不均勻并出現(xiàn)“鏡框”。這些漆膜缺陷都是電暈放電電壓的改變引起的。

該法的缺點(diǎn)為干混金屬粉末涂料的過噴粉不能回收再利用。上粉率低和批次間顏色差異大。

金屬粉添加量過高易產(chǎn)生吐粉和堵塞噴槍頭現(xiàn)象；過低則無鏡面效果，一般其用量為基粉的0～3．0％。

1.3熱粘接法

自從1977年金屬粉的粘接技術(shù)有記載以來。熱粘接技術(shù)已有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。最先是金屬粉制造商Benda—lutz公司提供熱粘接服務(wù)，后來包括AkzoNobel和Tiger等粉末涂料公司都將熱粘接技術(shù)成功地應(yīng)用于粉末涂料的生產(chǎn)中。

熱粘接法由干混法和熱處理法所構(gòu)成。在此技術(shù)中，將粉末涂料底粉加熱到玻璃化溫度以上，在惰性氣體保護(hù)下，在攪拌下加入金屬粉，使它粘結(jié)在軟化的粉末涂料粒子的表面上，避免了粘有金屬的粉末涂料結(jié)塊，增加了聚合物的反應(yīng)活性。

這種工藝通常是在具有控溫夾套的高速混合機(jī)中完成金屬“粘接”，在短時(shí)間內(nèi)施加高剪切力，沒有明顯的溫升。

但是如果施加太高的剪切力會(huì)存在金屬薄片破碎的傾向，為了制得高質(zhì)量的產(chǎn)品，工藝條件最好控制在一定的范圍之內(nèi)。

熱粘接的金屬效果粉末涂料制成后經(jīng)i寸旋風(fēng)分離器測(cè)量其損失的情況表明：熱粘接法的損失少，易得到均一的均勻金屬色澤。其他優(yōu)點(diǎn)還有粉末利用率接近100％，與普通粉末一樣。

采用Corona靜電槍噴涂時(shí)不會(huì)有金屬顏料堆集和堵塞槍口的問題。沒有霧化或噴涂造成的邊框問題。金屬顏料選擇范圍寬。

金屬顏料含量可以很高，有些粉末涂料的金屬效果已接近或超過了液體涂料。金屬顏料與底粉沒有分離的問題。

1.4化學(xué)粘接法

通過在金屬粉與粉末涂料基粉之間添加聚合物來形成化學(xué)鍵，稱為化學(xué)粘接法。

美國(guó)鋁粉公司的研究報(bào)告認(rèn)為：對(duì)金屬粉表面進(jìn)行有機(jī)硅化學(xué)改性后再半接枝一定的官能團(tuán)或者以樹脂封裝金屬粉形成膠囊，這些官能團(tuán)能與粉末涂料中的樹脂形成鍵合，此時(shí)金屬粉與粉末涂料底粉形成一致的帶電性。

通過對(duì)官能團(tuán)的選擇，可以使金屬粉與粉末涂料底粉反應(yīng)或熔合。這些官能團(tuán)部分參與粉末涂料的交聯(lián)從而形成均一的涂膜。

對(duì)于不同體系的粉末涂料，其改性的官能團(tuán)是不一樣的，可包括：胺類，異氰酸酯類，羧酸類，含羥基化合物等。

根據(jù)粉末涂料中底粉的樹脂類別設(shè)計(jì)不同官能團(tuán)處理金屬粉。這種方法通過金屬粉和樹脂的緊密聯(lián)系，提高了金屬效果粉末涂料的相容性。從而提高了金屬效果粉末涂料的平整度和顏色穩(wěn)定性。

1.5流化床粘接法

最近，在Hosokawa粉末技術(shù)研究院的研究員所提供的一篇論文中描述了一種新的方法。這種新方法包括在適當(dāng)?shù)幕洗嬖谙拢瑢⒔M分進(jìn)行流化床粘接，操作溫度低于粉末涂料的玻璃化溫度。

在該研究中所使用的材料是聚酯粉末清漆，平均粒徑為35 btm，涂有聚合物的非剝離鋁薄片的平均橫截面是16／-tm，厚度在十至幾百納米。

液態(tài)基料是陰離子型水性PU乳液，平均粒徑130 nm；固體含量40％；pH 8．O；20℃時(shí)的粘度為160mPa·s，能用水稀釋，與所選用的粉末涂料是匹配的。

流化床粘接設(shè)備由一套帶有噴嘴的圓柱型設(shè)備組成，在該設(shè)備的底部，嵌入使熱空氣流化的裝置，在床層的上方裝有脈沖振蕩袋式過濾器用以捕獲小粒子并將回收的粒子返回流化床。

在流化床的底部還安裝了2個(gè)用以加入液體基料的非固定噴嘴，可將lO～20 btm的基料微滴噴進(jìn)流化床中。

例如：將粉末涂料和鋁薄片按質(zhì)量比95：5配制，用40。C的熱空氣流化，然后以4 mL／min的流速將液態(tài)基料噴進(jìn)流化床中，大約噴15 min，基料的含量約為粉末涂料質(zhì)量的0．3％。

隨后用6o。C的熱空氣將床中的材料干燥5 min左右，使床的溫度可達(dá)40。C，最后引入室溫空氣，將溫度降至30。

C以下，便制得了產(chǎn)品。制備1 kg粘有金屬的粉末涂料樣品大約需要25 min。生產(chǎn)規(guī)模的流化床粘接系統(tǒng)每小時(shí)大約能生產(chǎn)150 kg粘有金屬的粉末涂料。

用實(shí)驗(yàn)規(guī)模的設(shè)備操作時(shí)，每批需要25 min。材料的配比為粉末950 g，鋁50 g，基料60 g(固體加水，固態(tài)基料為2．68 g)。

用生產(chǎn)規(guī)模的設(shè)備生產(chǎn)，每批需要60 min，原材料配比為粉末142．5 kg，鋁粉7．5，固體基料402 g，即9 000 g乳液。

為了便于對(duì)比，用相同的鋁薄片采用干混法制備粉末涂料，將已制得的粘接粉末涂料噴涂在不銹鋼家具門鎖上，由各自系統(tǒng)中收集過噴粉，采用感應(yīng)耦合等離子原子發(fā)射光譜測(cè)定鋁薄片的含量。

在不同電壓下噴涂用流化床粘接的粉末涂料，所得涂膜鋁薄片分布均勻，涂層外觀不隨電壓變化而改變。

而干混法制得的涂料，所得涂膜鋁粉分布不均勻，當(dāng)電壓增加時(shí)金屬薄片集中在邊緣。而用流化床粘接的粉末涂料就不存在分散和粘結(jié)牢度的問題。

鋁薄片在涂膜上的排列是在高放大倍數(shù)下測(cè)定的，對(duì)比了溶劑型金屬漆、干混粉末涂料和流化床粘接粉末涂料。

從金屬板涂膜橫截面的照片可以看出：液態(tài)涂料在施工厚度為19 gm時(shí)，鋁薄片幾乎是平行排列的，該涂層具有很高的亮度和很好的金屬效應(yīng)。

對(duì)比樣，粉末涂料的涂膜厚度約60 gm，干混法的粉末涂料涂膜鋁薄片是無規(guī)排列的，而流化床粘接粉末涂料具有很高的鋁薄片濃度，鋁薄片通常是與金屬底材平行排列，和干混法涂膜相比具有非常突出的金屬外觀，與液態(tài)金屬漆涂膜相似。

該項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)，如果配方中大粒徑鋁薄片的濃度高于5％，而且能平行排列可以獲得更好的金屬外觀。

這可能是在固化周期內(nèi)金屬薄片由于碰撞彼此干涉造成的，高濃度還能增加涂膜內(nèi)部的穩(wěn)定性。

從多批次的生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)：大約有98％的粘接材料可回收使用，大于或等于120／,tm的聚集粗粉只有2％。

還研究了在流化床內(nèi)鋁薄片和粉末涂料的分布狀態(tài)，用激光掃描技術(shù)測(cè)定了干混法材料、實(shí)驗(yàn)室流化床粘接材料、生產(chǎn)規(guī)模流化床粘接材料從上、中、下取得的樣品粒徑。

干混法粉末涂料的平均粒徑比流化床粘接粉末涂料小，部分原因是在測(cè)定粒徑時(shí)、因小的鋁薄片從粉末涂料中分離出來所造成的；

流化床粘接粉末涂料的粒徑略微大一些，但不會(huì)影響施工性能。實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)的流化床粘接粉末涂料都顯示出用這種工藝可以獲得很好的批次再現(xiàn)性。在所有的樣品中鋁含量都保持了相同的數(shù)值。

不使用液體基料，采用熱粘接技術(shù)也能制得粉末涂料，此工藝需要將各組分在50012的流化床中保持30 min，流化溫度與粉末的玻璃化溫度(55~C)很接近。

這種方法和干混法相比，能改進(jìn)涂層的性能，用熱粘接材料能得到鋁片分布均勻、沒有形成鏡框的涂膜。隨后分別測(cè)定每一種粉末在施工時(shí)過噴粉中的鋁含量，它們是循環(huán)5次后的對(duì)比結(jié)果。

干混粉末涂料在第一次噴涂后，鋁粉損失含量由4．6％降到1．8％左右，經(jīng)過5個(gè)循環(huán)周期的損失，鋁含量降到1．1％；熱粘接粉末在第一次收集時(shí)鋁粉含量由4．6％降到小于3％；

經(jīng)過5次循環(huán)后，鋁粉含量降至1．5％；用流化床粘接的粉末損失最小，從第一次到第二次回收，鋁含量分別為4．2％和3．9％，5次循環(huán)后鋁含量?jī)H降至2．1％。

金屬粉末涂料，要得到比較滿意的視覺效果，鋁粉的極限含量為4．0％。假設(shè)傳輸率為50％，添加50％的新粉到回收材料中，就能持續(xù)維持所要求的鋁粉含量。

其它類型的粉末涂料，如環(huán)氧一聚酯混合型，丙烯酸粉末涂料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與上述純聚酯粉末涂料相似。

對(duì)平均粒徑為8 ktm的聚酯粉末涂料進(jìn)行粘接，可能含有1．5％的脫落鋁薄片，和沒有脫落的類型相比，脫落級(jí)的不能防腐蝕；采用流化床粘接時(shí)防腐蝕性能得到一定改善，該工藝還有助于防止靜電噴涂時(shí)產(chǎn)生電火花。

2、結(jié)語

總體而言，增加金屬效果粉末涂料中的金屬粉的含量，以及保持批次間的穩(wěn)定性，增加粉末涂料的利用率仍是粉末涂料生產(chǎn)廠家的目標(biāo)。

但目前為止，熔融擠出法和后混法由于設(shè)備維護(hù)費(fèi)用低而成為主要制作方法，熱粘接法由于穩(wěn)定性和金屬粉的載量高已成為金屬效果粉末涂料生產(chǎn)的熱點(diǎn)。

但在國(guó)內(nèi)只有奇通公司和三立公司進(jìn)行了研發(fā)和設(shè)備生產(chǎn)。而化學(xué)粘接法和流化床粘接法研發(fā)還處于實(shí)驗(yàn)室階段和中試程度。

更新日期：2023-08-25

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