影响橘纹漆效果的因素分析

0 前 言
橘纹漆是美术漆的一种,具有独特的橘纹效果,花纹美观,具有高装饰性。且涂膜坚韧,光泽好,不粉化。并具有优异的耐候性,良好的耐化学性和耐水性,良好的耐冲击性和耐磨性,对掩盖粗糙的表面有一定的帮助。其广泛应用于机床、印染机械、纺织机械、塑机、保险柜、仪器仪表、医疗机械、电机、电动工具、防盗门等领域或重要工程的钢结构或铝表面作高性能面漆。本文就橘纹漆的制备及影响橘纹漆效果的因素进行了分析和探讨。

1 试验部分
1.1 色浆制备
橘纹漆根据客户的需要而做成各种颜色,而橘纹漆的色浆在整个体系中的比例是不能随意变动的。由于实验色浆在整个体系中的比例占整个配方的40%~55%,因此要求色粉具有足够的遮盖力、展色力,所以在生产时要大量选用遮盖力好的无机颜料。表1是几种常用色浆的配方。由于色浆种类不一致,所以要考虑用与之对应的分散剂调配,才能把浆的细度磨下来。将表1中的各原材料按比例投入缸中,充分搅拌均匀,上砂磨机研磨,细度要求≤15μ m,备用。细度要求一定要严格控制,才能得到较好效果的橘纹漆。
表1 几种常用色浆的参考配方

1.2 助剂的调配
由于助剂在整个产品配方中的使用量是非常少的,为了更准确地控制使用量,一般要先将助剂用溶剂稀释成一定比例的浓度,见表2。
1.3 光油的制备
光油是由树脂、助剂、溶剂配制而成,只需要充分搅拌均匀即可达到所需要的细度。参考配方见表3。

表2 助剂的调配

1.4 固化剂的配制
橘纹漆是由含羟基树脂与异氰酸酯固化剂交联反应,形成丙烯酸聚氨酯才能成膜,为了添加方便,固化剂也需要用溶剂配成一定的比例,见表4。

1.5 稀释剂的配制(见表5)
稀释剂不仅用作成膜聚合物的介质,溶解聚合物,调整黏度及流变性以适应涂装,而且对成膜质量,如涂膜性能和外观,都有重要的影响。稀释剂的选择主要取决于溶剂的溶解能力、沸点、挥发性、黏度、表面张力、闪点、毒性和价格等。橘纹漆需要选用适配的稀释剂才能形成良好的橘纹效果。

1.6 橘纹漆的配制(见表6)
表6 橘纹漆配制参考配方

将表6中各个半成品投入制漆缸中,充分搅拌,最好用蝶形搅拌机,使其充分混合;调整黏度,检验,过滤,包装。
1.7 试板制备
(1)马口铁板,2.0 m m厚,用600目的砂纸打磨好。
(2)按m(橘纹漆)∶m(固化剂)=4∶1的比例,用稀释剂稀释成喷涂黏度为30~40 s,用常规空气喷涂喷板,80 ℃/30 min烘干,取出检验。

1.8 橘纹漆的主要技术指标及检测结果(见表7)
表7 橘纹漆的主要技术指标及检测结果

2 影响橘纹漆效果的因素分析
2.1 色浆的影响
橘纹漆是靠不同颜色的色浆相互搭配而调和成不同的色相,但同时橘纹漆中色浆总的含量应该在一定的比例范围,不能太多,也不能太少。若色浆太多则相对树脂含量减少,影响橘纹漆成膜性能;太少则遮盖力不足,也影响橘纹漆的美观。实验结果见表8。

2.2 助剂的影响
2.2.1 橘纹剂的影响
橘纹剂产生的机理是:涂料在流平时,由于橘纹剂的表面张力小于正常的涂料涂膜的表面张力,分散于涂膜各点的橘纹剂改变了涂膜的局部张力,表面小的地方产生一处处凹坑,最终涂膜表面呈“凹”状分布而呈现橘纹效果。涂膜表面花纹凹凸不平,不仅外观立体感强,且机械性能优异,纹路重现稳定。根据不同的纹路大小,来选择合适的橘纹剂种类和用量是整个配方的关键。
2.2.1.1 橘纹剂种类的影响(见表9)

由表9比较可见,在用量相同的情况下,S P-902是效果最好的。

2.2.1.2 橘纹剂用量的影响
根据上述实验,选用S P-902橘纹效果更加美观,原材料易得并且价格便宜,对比不同用量下的橘纹效果,见表10。

由表10可知,橘纹剂的用量在0.5%时最合适。

2.2.2 固化催化剂的影响
固化催化剂主要应用于反应交联型涂料。双组分聚氨酯橘纹漆是基于多异氰酸酯与多羟基树脂之间的反应,交联生成含有氨基甲酸酯键的高聚物的反应。

从式中可知,R代表芳基或脂肪烃基。在工业上可以是加成物型、三聚体型或缩二脲型等。R′O H中的羟基也有伯羟基或仲羟基,其反应速度是不一样的。为了加快施工后的成膜固化速度,一般要添加催化剂。D B T D L聚氨酯固化剂促进剂是有机锡化合物溶液,用于双组分聚氨酯橘纹漆中促进异氰酸酯与活性氢的反应,效果明显。

2.2.3 消泡剂的影响
要达到理想的消泡效果,消泡剂应具有比其他物质具有较低的表面张力,不相容性或轻微不相容性,高效率的扩散速度,易混掺,惰性等特征。实验中,通过对5600、5500、5300、6500几款消泡剂加入光油中进行相容性试验、抑泡性试验和消泡试验进行比较。结果见图1、图2、图3。


从图1可以看出,5500和5300在添加量为0.1%~0.3%时,其与光油的相容效果一致,优于其他品种;在添加量为0.5%时,5300效果最好,6500效果最差。从图2可以看出,5500和6500抑泡性最,5600最差。从图3得出,在添加量为0.1%时,5500与6500消泡时间最短,其次是5300;在添加量0.3%~0.5%时,5300消泡时间明显减短,而5500和6500依然保持较短的消泡时间。
综合考虑以上因素,配方中选择5500作为最佳消泡剂使用。

2.2.4 分散剂的影响
大多数涂料用分散剂多为低相对分子质量(1 000~50 000)、含有羧酸基团的聚合物的铵或碱金属盐。一般分子量大的分散剂可在颜料表面形成较厚的吸附层。分散剂使用得当,不但能防止颜料的沉淀,使涂料具有良好的储存稳定性,而且能改善流平,防止涂料浮色发花,提高遮盖力、着色力,降低色浆的黏度,提高研磨效率,增加研磨色浆中颜料的含量。
2.3 稀释剂的挥发速率对橘纹效果的影响
混合溶剂(稀释剂)的挥发速率等于各溶剂组分的挥发速率之总和。大多数混合溶剂由于其分子结构的不同,不能看作理想溶剂,因而溶剂在其混合物中的挥发速率不能等于其纯组分的挥发速率。根据试验的结果,以醋酸丁酯的挥发速率为1,冬季挥发速率控制在1.7~2.0合适,小于1.7挥发速率太慢,施工的时候要用枪吹才能表干,并且涂膜表面流平好,橘纹效果不易形成;大于2.0就挥发太快,橘纹不好控制,效果差。夏季挥发速率控制在1.0~1.7比较好。

2.4 施工条件的影响
橘纹漆的施工条件比较苛刻,影响因素比较多,若施工环境或施工方法不当都会造成橘纹不能形成,或者形成后的橘纹效果不美观。
2.4.1 施工环境的影响
在橘纹漆施工过程中,要严禁与水、油、酸、碱等物质接触,涂装温度需在0~40 ℃,施工环境相对湿度不得大于80%,不允许在雨、雾、雪等天气下施工,若采用喷涂法施工,压缩空气必须经除油、除水处理。
2.4.2 施工方法的影响
橘纹漆与固化剂的比例以4∶1为宜,也可以根据用户需要适当作调整。固化剂少硬度差,反之则硬而脆。涂料一经配合,必须在6 h内用完,以免黏度升高或胶凝报废。需进行两次喷涂才能显现出橘纹效果。第一道喷涂时用普通喷枪,用配套稀释剂调黏度至涂4#杯20 s左右,与常规喷涂相同。喷完第一道后放置10 m i n左右,调整喷涂黏度为30~40 s,根据需要花纹大小选用不同口径的喷枪和调整气压,喷距为50 cm以上。

3 结 论
通过实验,调整配方以及生产施工工艺,所研制的橘纹漆综合性能好,具有独特的橘纹效果、花纹美观、高装饰、有优异的耐候性、涂膜坚韧、光泽好;不粉化、良好的耐化学性和耐水性;良好的耐冲击性、耐磨性。该涂料广泛应用于各种金属机械表面。

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