涂料文獻：戶外低光木紋粉末涂料研制及應用

   全球涂料網(wǎng)訊：

   摘要】文章著重介紹了熱升華轉(zhuǎn)印木紋粉末和立體手感木紋粉末的成膜機理、涂料體系、涂裝工藝技術(shù)等。指出這兩種戶外低光木紋粉末涂料在我國應用前景廣闊。

    1、前言

    粉末涂料是具有“5E”優(yōu)點的非終端應用產(chǎn)品，經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展已經(jīng)非常成熟。作為裝飾性粉末涂料中的重要一元，熱轉(zhuǎn)印粉末涂料廣泛應用于建筑領(lǐng)域，如鋁型材、幕墻、防盜門等。現(xiàn)今熱轉(zhuǎn)印粉末涂料在一般工業(yè)、家用電器等裝飾應用領(lǐng)域也獲得成功應用。作為繼熱轉(zhuǎn)印粉末涂料之后興起的立體手感木紋粉末涂料已在國內(nèi)悄然發(fā)展。

    木紋粉末涂料起初只是熱升華轉(zhuǎn)印粉末涂料應用最多的一種，現(xiàn)已成為熱轉(zhuǎn)印粉末涂料的俗稱�，F(xiàn)今的木紋粉末涂料已不簡單是熱升華轉(zhuǎn)印粉末涂料的代稱，也包含了立體手感木紋粉末涂料，木紋粉末涂料的內(nèi)涵得到延伸。立體手感木紋粉末涂料是多涂層粉末涂料中較為特殊的一種。戶內(nèi)應用的熱升華轉(zhuǎn)印粉末涂料技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)非常成熟，特別是防盜門市場的開發(fā)與應用造就了一大批戶內(nèi)(環(huán)氧/聚酯型)熱轉(zhuǎn)印粉末涂料生產(chǎn)商。然而戶外應用的熱轉(zhuǎn)印粉末涂料技術(shù)仍然被外資企業(yè)所掌控，戶外低光熱轉(zhuǎn)印粉末涂料尤為如此。國內(nèi)企業(yè)對立體手感木紋粉末涂料的研發(fā)很少，更談不上批量生產(chǎn)。因此到目前為止，戶外低光澤耐候型粉末涂料的研制仍然困繞著國內(nèi)大批的制粉企業(yè)，從文將對戶外低光木紋粉末涂料進行深入探討。

    2、戶外低光澤熱升華木紋粉末涂料比較及選擇

    在我國，戶外應用的粉末涂料品種主要是聚酯/TGIC型、聚酯/β-HAA型以及聚酯/丙烯酸型，外資企業(yè)中還有聚酯/異氰酸酯型（俗稱“聚氨酯型”）。其實能用于戶外的產(chǎn)品遠不止這些，本文結(jié)合國內(nèi)市場狀況，僅對上述四種化學體系在熱升華轉(zhuǎn)印木紋粉末涂料中的應用進行探討。這里所說的“低光澤”是指60?光澤儀測得的光澤在40%以下的涂膜光澤。

    本研究采用的聚酯樹脂源于氰特(Cytec)、帝興(DSM)、安微神劍等公司；丙烯酸樹脂源于東莞中添、寧波志華等公司；固化劑取自德固薩、拜耳、汽巴、寧波南海等企業(yè)；助劑由科萊恩、ESTRON、寧波南海、浙江志華、廣州澤和等提供；顏料選用科萊恩、汽巴以及科美斯(KLORMAX)等公司產(chǎn)品，填料為國內(nèi)企業(yè)提供。

    試驗選用的擠出機為國產(chǎn)雙螺桿擠出機，靜電噴槍為國產(chǎn)，小粉碎機為國產(chǎn)咖啡或中藥粉碎機，烘烤爐為國產(chǎn)電熱衡溫烘箱，熱轉(zhuǎn)印機為國產(chǎn)專用燙畫機，燙畫機實物圖形及操作見圖1和圖2。

    2.1聚酯/異氰酸酯粉末涂料

    俗稱聚氨酯粉末涂料，主要以戶外無光至高光熱升華轉(zhuǎn)印粉末涂料出現(xiàn)于我國市場。配方中的樹脂基料最早采用的是DSM公司的P-6504（中低羥值）、P-1444(高羥值)樹脂；異氰酸酯固化劑采用的是德固薩的BF1530或BF1400�，F(xiàn)在Cytec、廣州產(chǎn)協(xié)高分子等公司均能提供相應的樹脂，拜耳公司也有相應的異氰酸酯固化劑產(chǎn)品。羥基官能聚酯樹脂與異氰酸酯搭配，可以得到高光澤粉末涂料，同樣羥基樹脂與異氰酸酯搭配也可以得到低光澤粉末涂料，熱升華低光聚氨酯粉末涂料配方如表1所示。

    從表1可以看出，低光澤聚氨酯粉末涂料配方通常需要高低羥值的兩種聚酯樹脂，在成膜物質(zhì)總量一定的情況下調(diào)整兩種樹脂的比例可使涂膜光澤降低，最低光澤可達5%左右。這種配方結(jié)構(gòu)明顯不同于常見的粉末涂料配方，體系構(gòu)成比較復雜。常用低羥值樹脂的羥值為25~35mgKOH/g，中低羥值樹脂的羥值為40~50mgKOH/g，高羥值聚酯樹脂的羥值為280~320mgKOH/g，它們與異氰酸酯交聯(lián)劑(如BF1400)的配方比例分別為85:15、80:20和40:60，顯然羥值越高所用固化劑(封閉異氰酸酯或縮脲二酮)越多。低羥值樹脂以Cytec公司的CRYLCOAT®2890-0、2891-0、2845-0以及2920-0、4833-0為代表，樹脂羥值為30~35mgKOH/g。中低羥值樹脂以CRYLCOAT®E04060為代表，樹脂羥值為50mgKOH/g左右。高羥值樹脂以CRYLCOAT®2814-0、E04076為代表，樹脂羥值為280mgKOH/g左右。

    在高羥值聚酯樹脂用量相同的情況下，配方A與配方B因采用的是低羥值聚酯樹脂，所需固化劑較少，而配方C和配方D采用了中低羥值聚酯樹脂，固化劑用量明顯增多。試驗表明，配方A與配方C的60?光澤為15%~25%，而配方B與配方D的60?光澤為10%以下(無光)。實踐應用也表明，在無高羥值聚酯樹脂存在時所制備的粉末涂料產(chǎn)品光澤至少在60%以上，隨著高羥值樹脂用量的增加涂層光澤快速降低，當降到一定程度(峪底)后涂膜光澤反而增加，直至配方中全部采用高羥值樹脂時涂膜光澤達到另一個頂峰。涂膜機械性能將隨高羥值聚酯樹脂用量的變化而改變，通常涂膜的耐沖擊性與彎曲性能隨高羥值聚酯樹脂用量的增加而下降，涂膜硬度隨之上升，涂膜耐化學品性能隨之上升。

    近年來隨著聚酯/異氰酯酯粉末涂料的發(fā)展，市場上出現(xiàn)了封閉異氰酸酯和縮脲二酮(內(nèi)封閉)異氰酸酯固化劑，以及羧基與異氰酸酯基共存的雙官能團固化劑（拜耳公司的CrelanVPLS2181/1，產(chǎn)品的理想結(jié)構(gòu)見圖3），通過與含環(huán)氧基的交聯(lián)劑(如TGIC或PT910/912)搭配同樣能得到光澤10%以下的粉末涂料。因國內(nèi)尚沒有出現(xiàn)相應的粉末涂料產(chǎn)品應用，此處不再贅述。

    然而，此類體系獲得消光或無光粉末涂層效果的機理是非常復雜的，其應用也不像單一體系那樣廣泛，應用的基本要求（如運輸、生產(chǎn)重現(xiàn)性、良好機械性能、經(jīng)濟性等）均不能完全滿足傳統(tǒng)工藝要求。最新開發(fā)成功了一種氨酯粉末涂料消光方法，可以調(diào)整涂膜光澤，并具有非常好的流平性。這是一種化學消光體系，可以獲得不同光澤程度的聚氨酯粉末涂料，且能提高涂膜機械性能，具有優(yōu)異的流平性和耐候性。這種新的聚氨酯消光體系采用無定形羥基官能聚酯樹脂與特種羥官能結(jié)晶型聚酯樹脂搭配，消光效果與交聯(lián)劑類型（封閉異氰酸酯或縮脲二酮）無關(guān)。

    德固薩公司推出了特種結(jié)晶型樹脂產(chǎn)品EP-R4030，并已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和推向市場。該產(chǎn)品專為低光澤、超耐候粉末涂料設計，樹脂羥值30，熔點110℃。添加量占配方中樹脂總量的35%~45%時能提供低光澤效果和柔韌性（見圖4）。用其配制的低光澤(5%~25%)涂膜具有超耐候性和良好的柔韌性，涂膜光澤有非常優(yōu)異的批次間穩(wěn)定性。

    眾所周知，使用無定型聚酯與結(jié)晶型聚酯的混合物可以使粉末涂料獲得優(yōu)異的流平性和機械性能。然而，這些混合物典型的涂膜外觀效果是高光澤。使用特殊的結(jié)晶樹脂(如德固薩的結(jié)晶聚酯樹脂)，可以獲得消光~無光的聚氨酯粉末涂料，有效提高了涂膜的機械性能和保持了良好的貯存穩(wěn)定性。

    圖5是采用結(jié)晶型聚酯樹脂VESTAGON®EPR-4030替代無定型聚酯樹脂配制的聚氨酯粉末涂料，其固化條件與涂膜機械性能的關(guān)系。所設計的超耐候聚氨酯具有160lb.in的高耐沖擊性和10%~90%的光澤變化范圍。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)固化溫度與擠出條件對涂膜光澤影響很小。超耐候性低光粉末涂料經(jīng)3000h暴露試驗仍保持了絕大部分涂膜光澤。

    聚酯/異氰酸酯粉末涂料消光體系具有非常高的交聯(lián)密度，熱升華轉(zhuǎn)印時不粘紙。對熱升華油墨的吸收能力較好，轉(zhuǎn)印圖案清晰。因此，從轉(zhuǎn)印工藝與效果來看，聚氨酯粉末涂料非常適合于熱升華轉(zhuǎn)印。然而，由于市場上異氰酸酯固化劑、高羥值聚酯樹脂的售價高得離譜，造成低光聚酯粉末涂料價格超出了國內(nèi)市場能夠接受的程度，因此推廣非常困難，市場占有率并不大。但粉末涂料熱轉(zhuǎn)印的許多應用領(lǐng)域仍然需要聚氨酯粉末涂料。

    2.2聚酯/丙烯酸粉末涂料

    用羧基封端的聚酯樹脂與GMA丙烯酸樹脂(帶環(huán)氧基)配制無光耐候的戶外粉末涂料，該項技術(shù)在我國已經(jīng)非常成熟。東莞中添的T-308、寧波志華的AR607等均屬此類丙烯酸樹脂（見表2）。與此類GMA丙烯酸樹脂配伍制備無光粉末涂料的羧基聚酯樹脂主要是酸值33~38mgKOH/g(中低酸值)和24~26mgKOH/g(低酸值)的樹脂，酸值16~24mgKOH/g的聚酯樹脂一般不推薦使用。配方中丙烯酸樹脂與羧基聚酯樹脂的配比為1:3~1:4。

    GMA丙烯酸樹脂是含縮水甘油基的丙烯酸酯共聚物，反應活性基團為環(huán)氧基，化學結(jié)構(gòu)如圖6所示。

    此種GMA丙烯酸樹脂與聚酯樹脂相容性嚴重不足，盡管產(chǎn)品體系中存在環(huán)氧基與羧基的反應，但最終涂層的光澤非常低（2%以下），形成了戶外極無光粉末涂料體系。實際應用中并非所有產(chǎn)品都需要如此低的光澤，人們通過加入羧基或烷基酰胺(即DDDA、TGIC或HAA)來調(diào)整涂膜光澤，涂料配方見表3。

    試驗與應用結(jié)果表明，端羧基聚酯與丙烯酸樹脂的配比以3:1~4:1最佳，配合少量β-HAA、TGIC、DDDA(十二雙酸)、B31等反應調(diào)節(jié)劑以控制涂層光澤及物理機械性能。通過調(diào)節(jié)配方結(jié)構(gòu)與配比可實現(xiàn)3%~30%涂膜光澤變化，涂層外觀光滑細膩。不可否認的是，到目前這種體系仍然存在許多問題，如在10%~30%光澤范圍，無論是制粉還是涂裝施工均或多或少存在光澤不穩(wěn)定現(xiàn)象。丙烯酸樹脂對聚酯樹脂存在某種選擇性，若品種選擇不當無法實現(xiàn)光滑油膩的表面。另外改消光體系的表面抗刮傷性較差，容易產(chǎn)生劃痕。因此，此類產(chǎn)品目前僅推薦用于一般工業(yè)產(chǎn)品涂裝，不推薦用于建筑鋁材等高綜合性能要求的粉末涂料產(chǎn)品。

    鑒于聚酯/丙烯酸消光體系存在以上問題，國外粉末原材料市場推出了同時包含羥基與羧基官能團的雙反應活性官能團聚酯樹脂，它們分別與異氰酸酯和消光丙烯酸樹脂反應，通過加入酸反應調(diào)節(jié)劑(如TGIC，PT910/912等)來調(diào)整涂膜光澤。其他改進方法包括采用高光丙烯酸與消光丙烯酸兩種樹脂來調(diào)整涂層光澤；或采用含雙活性官能團聚酯樹脂與雙活性官能團(環(huán)氧基與羥基)丙烯酸樹脂的多重固化體系；或采用異氰酸酯交聯(lián)聚酯樹脂中的羥基和丙烯酸樹脂中的羥基，通過體系中同時存在的多種交聯(lián)固化反應來實現(xiàn)消光目的。

    聚酯/丙烯酸消光體系的優(yōu)化與改進，無疑促進了該體系從無光體系向消光體系的拓展，改善了制粉與涂裝生產(chǎn)的穩(wěn)定性，使粉末涂料的某些性能大幅度提升。由此帶來的負面影響是產(chǎn)品配方設計更加復雜，某些涂料或涂膜性能會降低或喪失。

    此類粉末涂料具有較好的耐彎曲性、耐沖擊性、耐候性、耐熱性與抗黃變性。但這類粉末涂料只能做低光澤涂膜，涂膜光澤可調(diào)范圍較窄，通常不大于10%（60?光澤儀）。

    2.3聚酯/TGIC粉末涂料

    聚酯/丙烯酸消光體系無疑可以替代聚酯/異氰酸酯低光（10%以下）熱轉(zhuǎn)印粉末涂料，使10%以下低光熱升華轉(zhuǎn)印粉末涂料的成本大幅降低，有力促進了我國熱轉(zhuǎn)印粉末涂料的應用。然而，對于光澤10%~40%范圍熱轉(zhuǎn)印粉末涂料幾乎成了盲區(qū)，配方設計師對此束手無策。我們借鑒復合（Compounded）型粉末涂料中的干混(Dry-blend)技術(shù)開展試驗研究，最終確立了配方設計方案及應用方案。此類產(chǎn)品的試驗配方如表4所示。

    表4列出了涂膜光澤10%~30%范圍的最佳粉末涂料配方。蠟粉消光配方的關(guān)鍵在于樹脂選擇與蠟粉添加量，涂膜光澤可在10%~60%的較寬范圍內(nèi)調(diào)整，但消光蠟粉對聚酯樹脂有一定的選擇性，對粉末涂料擠出工藝和設備有一定要求，隨消光蠟粉用量的增加，粉末的干粉流動性與貯存穩(wěn)定性下降。蠟粉消光配方的優(yōu)點在于涂層外觀平整光滑，應當選擇吸油量高的填料，如消光硫酸鋇等。

    方案I配方是傳統(tǒng)TGIC干混體系配方。方案IA和IB配方中樹脂酸值比較接近，交聯(lián)固化速度差異較小，因此若不加蠟基消光劑則涂層光澤高達30%左右；添加1%~2%質(zhì)量分數(shù)的消光蠟粉協(xié)同消光，涂膜光澤降低(10%~30%)，當然蠟粉的添加量明顯低于單一組份的消光體系。IA和IB配方體系需選擇吸油量高的填料，如消光硫酸鋇等。方案I所用高酸值樹脂以DSM公司的UralacP2220、P5500(酸值46~53mgKOH/g)和Cytec公司的CRYLCOAT®2414-0、2490-2、4420-0(酸值47~51mgKOH/g)為代表。

    方案II配方的特點是快慢組分聚酯樹脂的酸值差異加大，交聯(lián)固化速度差距呈幾何倍數(shù)增加。配方IIA中低酸值聚酯樹脂的酸值降至25mgKOH/g，涂膜表面效果非常粗糙。配方IIA的優(yōu)點在于使粉末涂料擺脫了蠟粉的困擾，可以設計成無蠟粉配方，對面涂無負面影響。低酸值聚酯樹脂酸值的下降，使干混體系對填料的要求降低，使用任何類型的填料對涂膜光澤幾乎無影響。那么這類消光體系的涂膜光澤如何調(diào)節(jié)？試驗表明，采用IIB配方或IIC配方與IIA配方干混，兩者的涂膜光澤存在明顯差異，后者涂膜光澤比前者低10%以上。意味著只要調(diào)整快反應組分配方樹脂(即高低酸值聚酯樹脂混拼)就可實現(xiàn)涂膜光澤調(diào)整目標。然而方案II中的高酸值樹脂與TGIC固化并不是一件輕松的工作，過快的反應速度很容易導致擠出過程中的物料膠化，最終得到砂紋產(chǎn)品而非消光產(chǎn)品。因此，方案II中酸值72~78mgKOH/g且用于TGIC固化的聚酯樹脂非常罕見。我們希望聚酯樹脂制造商能開展相關(guān)的研究工作。

    對于單獨采用消光蠟粉消光的體系而言、方案I與方案II的涂膜光澤均可以做到10%~30%，但每種方案的粉末涂料均存在一定的優(yōu)缺點：(1)所有配方體系的固化速度均偏慢，涂層完全固化主要取決于慢反應組分，表4的消光方案中，方案I固化速度快，方案II固化速度慢，單獨采用消光蠟粉的消光體系固化速度居中，固化速度對熱升華轉(zhuǎn)印非常重要(特別是干混體系配方A的樹脂絕不能選擇酸值16~24mgKOH/g超低酸值的樹脂)；(2)蠟粉的使用，方案II可以設計成無蠟粉的配方體系，對于需要噴涂罩光漆的產(chǎn)品而言，方案II才是最佳選擇；(3)表面效果，方案I以及單純采用消光蠟粉的配方涂膜表面均非常光滑細膩，但方案II的配方涂膜表面比較粗糙。

    3、戶外消光體系與熱升華轉(zhuǎn)印

    我們對聚氨酯(聚酯/異氰酸酯)粉末涂料、聚酯/丙烯酸粉末涂料、聚酯/TGIC粉末涂料的消光及無光體系配方、設計思路、設計方案進行了深入探討。那么戶外低光粉末涂料應用于熱升華轉(zhuǎn)印還需要考慮以下問題。

    3.1粉末涂料成本

    粉末涂料成本與售價是影響粉末涂料市場營銷的主要因素。原材料市場成熟度、供貨情況、粉末涂料體系成熟度均影響粉末涂料的成本與售價。在同等光澤與成膜物質(zhì)含量條件下，各種體系的成本高低如下：［聚酯/縮脲二酮體系≈聚酯/封閉異氰酸酯體系］＞聚酯/丙烯酸體系＞單純消光蠟粉體系＞方案I＞方案II。聚氨酯粉末涂料消光體系比聚酯/TGIC(方案II)消光體系成本高1~2萬元/t，聚酯/丙烯酸消光體系比聚酯/TGIC(方案II)消光體系高2000~4000元/t。顯然，不同消光體系的粉末涂料成本差異很大，配方設計時應考慮客戶及市場接受能力，當然也因不能追求高性能而浪費資源。聚酯/TGIC(方案II)消光體系的成本為最低。

    3.2固化速度與脫紙（膜）或粘紙

    熱升華轉(zhuǎn)印中最常見的問題是粘紙，為此粉末原料市場上出現(xiàn)了所謂的“脫膜劑”—粉末涂料助劑。試驗表明，“粘紙”主要與產(chǎn)品體系和涂膜固化程度有關(guān)。聚酯/β-HAA體系是最易粘紙的產(chǎn)品體系，不論采用何種方法都無法解決粘紙問題。聚氨酯體系、聚酯/TGIC體系以及環(huán)氧/聚酯混合型體系均有“粘紙”現(xiàn)象發(fā)生，只要保證涂膜的完全固化，粘紙問題均可解決。也就是說“粘紙”是熱轉(zhuǎn)印粉末涂料固化不完全的一種表現(xiàn)，另外粘紙還與蠟粉選擇有一定關(guān)系。

    如前所述，戶外消光體系大都均采用了反應速度較慢的低羥值或低酸值樹脂，這類樹脂與交聯(lián)劑的固化反應非常緩慢。如羥值30mgKOH/g左右的羥基聚酯樹脂與異氰酸酯的固化反應速度明顯低于羥值45mgKOH/g的羥基聚酯樹脂，因此在聚氨酯消光熱升華轉(zhuǎn)印粉末涂料中不推薦使用低羥值樹脂。酸值24mgKOH/g的聚酯樹脂GMA丙烯酸樹脂的反應速度較慢，與TGIC的反應則非常緩慢，這種聚酯/TGIC消光粉末涂料必須在200℃下固化15min以上，否則將出現(xiàn)嚴重的“粘紙”現(xiàn)象。超低酸值(16~24mgKOH/g)樹脂在干混體系中具有較好的消光作用，但固化速度過于緩慢(膠化時間奇長)，粉末涂料在正常的固化條件下不能完全固化，導致涂層耐溶劑性非常差，有回“粘”現(xiàn)象。無論涂層機械性能如何好，只要體系中慢反應組分不能完全固化，添加任何“脫膜劑”也無濟于事，完全固化是熱升華轉(zhuǎn)印的前提條件。

    3.3蠟粉與流平促進劑

    粉末涂料配方中時常加入各種類型的低分子量、低熔點蠟粉（如聚乙烯、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚酰胺、氧化或改性蠟粉），以及乙撐雙硬酯酰胺（EBS）和流動性促進劑W-1等。蠟粉將賦予粉末涂料良好的爽滑、防結(jié)塊、耐磨、消光、脫氣及紋理等功效，然而在熱升華轉(zhuǎn)印粉末涂料中很多人非常懼怕使用蠟粉，甚至達到“談虎色變”的程度，其實蠟粉的正確使用對熱轉(zhuǎn)印粉末涂料是有益的。防盜門表面的粉末涂層經(jīng)熱升華轉(zhuǎn)印后往往需要再噴涂一層罩光漆，含蠟粉的熱轉(zhuǎn)印粉末涂層將導致清漆“滴落”，因此對于需要噴涂罩光漆或透明粉末涂料的熱升華轉(zhuǎn)印粉末涂料最好采用無蠟配方。而不需要噴涂罩光漆的鋁型材用熱升華粉末涂料，建議適量添加蠟粉以改善涂層爽滑性、耐磨性和防結(jié)塊性。上述戶外消光粉末涂料宜選用聚氨酯和聚酯/丙烯酸體系組成無蠟配方；根據(jù)消光方法和成膜物質(zhì)的不同，聚酯/TGIC體系也可選擇含蠟或無蠟配方，兩種配方的涂膜外觀明顯不同，即粗糙度與爽滑效果差異很大。

    乙撐雙硬酯酰胺(EBS)與W-1類流動促進劑主要用于改善涂層流平性，其負面效果是涂層返“粘”，涂層交聯(lián)固化速度減緩。因此EBS和W-1用于熱升華轉(zhuǎn)印粉末涂料往往導致“粘紙”現(xiàn)象。因此熱升華轉(zhuǎn)印粉末涂料中應禁止使用此類助劑。另外，熱升華紙的質(zhì)量不佳也可能造成粘紙，這里不作探討。

    3.4粉末涂料與升華油墨的耐候性

    目前戶外消光粉末涂料技術(shù)分為普通耐候型（用于一般工業(yè)）、標準耐候型（用于普通建筑鋁型材）、高耐候型（用于商業(yè)建筑）或超耐候型（用于大型商業(yè)建筑或大型工程），氟碳粉末涂料是耐候性最高的粉末涂料（不適用于熱升華轉(zhuǎn)�。�。升華轉(zhuǎn)印涂敷材料的耐候性主要取決于粉末涂料和升華轉(zhuǎn)印油墨。成膜物質(zhì)、顏填料以及添加劑的選擇是粉末涂料耐候性的決定因素，國內(nèi)生產(chǎn)的顏料尚不能滿足標準耐候型粉末涂料，特別是高耐候型和超耐候型粉末涂料的耐候標準，即使進口的有機顏料也只能滿足高耐候型粉末涂料的耐候要求，因此高耐候型與超耐候型粉末涂料建議只使用進口高性能無機顏料配制，并在配方中適量添加抗氧劑、紫外光吸收劑和受阻胺光穩(wěn)定劑（HALS），借此提高涂層耐候性。

    影響熱升華轉(zhuǎn)印涂層耐候性的另一個重要因素是熱升華油墨，涂層只能保證自身的耐候性，若油墨的耐候性不佳或升華性強，轉(zhuǎn)印的圖案在光熱作用下，可能再次熱升華致使圖案消光或褪色。因此正解選擇熱升華紙（膜）也非常重要。

    3.5涂層遮蓋力與轉(zhuǎn)印圖案

    熱升華轉(zhuǎn)印效果好的粉末涂層外觀應當是圖案的紋路清晰、顏色深淺適中、色調(diào)明快。然而在實際操作中常常發(fā)現(xiàn)熱升華轉(zhuǎn)印圖案紋路模糊、顏色深淺失調(diào)、色彩失常。用于熱轉(zhuǎn)印的粉末涂層色彩以淺色為主，與轉(zhuǎn)印油墨存在明顯的顏色差異，以使形成的圖案色彩反差大、紋路清晰。粉末涂層遮蓋力設計不合理是導致轉(zhuǎn)印圖案效果不佳的主要原因，遮蓋力過高的涂層轉(zhuǎn)印得到的圖案紋路模糊、圖案顏色偏淺。相反，透明粉末涂層轉(zhuǎn)印得到的圖案紋路非常清晰，圖案顏色偏深。因此，正確調(diào)整熱升化轉(zhuǎn)印粉末涂層的遮蓋力非常重要，一般將涂層遮蓋力設計為普通著色粉末涂層遮蓋力的0~0.8倍，個別情況會設計成0.8~1.2倍。

    另外，熱升華紙(膜)的圖案或花紋也影響最終的熱轉(zhuǎn)印效果，含升華油黑多或顏色濃的熱升華紙(或膜)會得到較深的圖案，相反轉(zhuǎn)印的圖案顏色較淺，見圖7和圖8。

    3.6戶外低光熱升華粉末涂料應用

    戶外低光熱升華粉末涂料的應用比較見表5。

    4、立體手感木紋粉末涂料

    立體手感木紋效果粉末涂料是多道涂裝（Multi-coated）粉末涂料中的一種，采用特殊的噴涂設備形成凸凹紋理、用手觸摸具有強烈立體手感的仿木紋粉末涂層。立體手感粉末涂料是對天然紋理或人工設計圖案進行仿真設計、制造與涂裝的粉末涂料技術(shù)。

    4.1特點

    立體手感木紋粉末涂料不同于熱升華轉(zhuǎn)印粉末涂料以及普通多涂層粉末涂料，其特點如下：

    （1）形成原理不同

    熱升華轉(zhuǎn)印木紋粉末涂料是通過熱升華滲透技術(shù)實現(xiàn)對自然存在的紋理進行仿真設計、制造與涂裝的工藝技術(shù)，如天然木材紋理、大理石紋理、皮革紋理以及風景、人物等圖像的仿真技術(shù)，形成無凸凹效果的涂層。而立體手感木紋粉末涂料是采用特殊的涂裝設備與工藝進行仿真的技術(shù)，一般由兩道涂層構(gòu)成。上涂層為常規(guī)粉末涂層，下涂層是具有特殊花紋(紋路)的高遮蓋力涂層，在兩道涂層的顏色視覺反差下產(chǎn)生具有仿真效果的復合涂層。因此多道涂裝仿真技術(shù)與熱升華轉(zhuǎn)印仿真技術(shù)存在本質(zhì)的區(qū)別，只是最終涂層外觀效果有相似之處。其次，立體手感木紋粉末涂料的多道涂裝技術(shù)有別于普通粉末涂料的多道涂裝技術(shù)，其面涂層是特殊設計的，不會完全覆蓋底涂層。而普通多道涂裝技術(shù)的目的在于對底涂層完全覆蓋，以“延長或保護”材料或底涂層的“使用期限”，如“富鋅重防腐環(huán)氧涂料＋超耐候涂料”雙涂層技術(shù)，是利用富鋅環(huán)氧粉末涂料的重防腐性與超耐候粉末涂料超常的耐候性而進行復合涂裝的工藝技術(shù)，面涂層必須將底涂層完全覆蓋才能增強涂層的保護作用。

    （2）涂層色彩反差大，層次感強

    立體手感木紋粉末涂料通常為2~3道涂層，即“底涂層＋花紋面涂層”，底涂層為花紋面涂層提供底色（襯托色），而面涂層是具有圖案花紋效果的涂層。底涂層與面涂層色彩相差很大，如淺棕色與深棕色（或黑色）搭配，白色與深棕色（或黑色）搭配，綠色與白色（或黑色）搭配等等，以保證最終涂層紋理清晰、明快、仿真效果好。認真研究色彩搭配對最終產(chǎn)品的應用與裝飾效果將產(chǎn)生積極的作用。

    （3）優(yōu)異的物理化學性能和超強的耐候性或防腐蝕性能

    多道涂層體系的物化性能取決于復合涂層的物理化學性能，立體手感木紋粉末涂料的各道涂層是采用相同的成膜物質(zhì)配成的，物理化學性能非常接近，只是色彩不同。如果采用超耐候的純聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、氟碳樹脂配制立體手感木紋粉末涂料，得到的復合涂層具有超強的耐候性；如果在底涂層下增加一道富鋅重防腐環(huán)氧涂層，那么得到的立體手感木紋復合涂層將同時具有超強的耐候性和超強的防腐蝕性。

    （4）以消光產(chǎn)品為主，涂膜光澤在15%~40%之間

    復合涂層的光澤最好保持一致，也可以采用低光澤底涂層＋高光澤花紋面涂層體系，后者形成的復合涂膜紋路具有光亮效果。立體手感粉末涂裝產(chǎn)品富有柔和、典雅、高貴等產(chǎn)品氣息。

    （5）涂裝設備與工藝特殊，設備成本高

    立體手感木紋效果的產(chǎn)生主要取決于涂裝設備與工藝：2~3次粉末噴涂，2次烘烤固化，底涂層可采用常規(guī)涂裝設備噴涂并加熱熔融流平，但不需要固化，否則可能造成下道固化工序的過烘烤。工件不經(jīng)冷卻便迅速轉(zhuǎn)入下道花紋粉噴涂工序，所用涂裝設備與傳統(tǒng)噴涂設備不同，必須滿足花紋形成要求。冷噴涂(靜電吸附)或熱噴涂(熔融粘附)工藝均可用于花紋面涂層施工。噴涂后的工件直接進入烘烤固化工序。

    （6）色彩與紋理有限

    立體手感木紋粉末涂層的仿真效果主要取決于噴涂設備，而熱升華轉(zhuǎn)印涂層效果的多樣性取決于粉末涂料與熱升華紙(膜)，粉末涂料與熱升華紙(膜)的色彩容易調(diào)整，涂層色彩的多樣性遠比立體手感木紋粉末高。

    （7）粉末涂料成本

    立體手感木紋粉末涂料與熱升華轉(zhuǎn)印木紋粉末涂料的成本差異不明顯，與普通粉末涂料的成本接近甚至更低。立體手感木紋粉末涂料的涂裝工藝和裝飾效果主要取決于涂裝設備，幾乎所有類型的平面型粉末涂料均可用于立體手感木紋效果涂層的制備，所以無須花費高昂的成本代價就可獲得立體手感木紋裝飾效果。

    4.2配方設計與注意事項

    目前應用最多的立體手感木紋粉末涂料是聚酯/β-HAA體系，其次是聚酯/TGIC體系，并且以消光產(chǎn)品為主。表6是聚酯/β-HAA和聚酯/TGIC消光（15%~25%）體系的基本配方。在立體手感木紋粉末涂料產(chǎn)品設計時，必須注意以下問題。

    4.2.1配方中成膜物質(zhì)的選擇與含量

    在設計高光或標準光澤配方時，聚酯/β-HAA體系應優(yōu)先選擇酸值24~26mgKOH/g的聚酯樹脂，聚酯/TGIC體系應優(yōu)先選擇酸值32~38mgKOH/g的聚酯樹脂，這種成膜體系的交聯(lián)反應速率與綜合性能都是最佳的。在干混的聚酯/β-HAA和聚酯/TGIC體系中，慢反應組分必須選擇酸值24~26mgKOH/g的樹脂，酸值過高或過低均不合適。干混體系中的快反應組分選擇非常重要，快反應組分與交聯(lián)劑的固化速度決定了干混體系最終涂層的光澤，通常以酸值52~58mgKOH/g的樹脂和72~78mgKOH/g的樹脂搭配使用為好。搭配樹脂的酸值越高，干混體系的涂層光澤越低。

    從表6中可以發(fā)現(xiàn)，無論是聚酯/TGIC體系還是聚酯/β-HAA體系，二者所選用的低酸值樹脂、中高酸值樹脂以及高酸值樹脂的酸值范圍基本一致，特別設計的樹脂可同時滿足兩種干混體系的設計和應用要求。然而β-HAA和TGIC與相同聚酯樹脂的反應活性存在明顯差異，TGIC與低酸值樹脂的反應活性明顯低于β-HAA，但與高酸值樹脂的反應活性出現(xiàn)反常，易產(chǎn)生爆聚式反應，導致基料在擠出過程中膠化，因此酸值72~78mgKOH/g的聚酯樹脂需要特殊設計。

    4.2.2涂層遮蓋力

    立體手感木紋粉末涂料遮蓋力對涂層裝飾效果的影響要比熱升華轉(zhuǎn)印粉末涂料小很多，通常設計底涂層粉末涂料的遮蓋力與普通粉末涂料接近，而面涂層粉末涂料的遮蓋力應略高一些，目的在于使面涂層花紋更明顯。

    4.2.3上粉率

    目前立體手感木紋粉末涂料多用于鋁型材，鋁型材涂裝線基本為自動涂裝線，涂裝設備的精密度較高，故要求立體手感木紋粉末涂料具有較高的上粉率。粉末涂料設計時應考慮成膜物質(zhì)含量、粒度和流動性控制等。成膜物質(zhì)含量應在60%以上，D50平均粒徑控制在33~38?m之間，粒徑分布越窄越好。在磨粉工序中最好加入0.1%~0.3%的氣霧分散劑(如氣相二氧化硅、氣相氧化鋁)以提高粉末涂料的流動性。

    “干混”體系消光技術(shù)分為“有蠟”與“無蠟”配方，對立體手感木紋粉末涂料而言，建議選擇有蠟配方，以改善涂料的爽滑性、耐磨性、防結(jié)塊性和脫氣性。

    4.2.4涂敷與烘烤固化

    立體手感木紋粉末涂料是需多次噴涂與多次熔融固化的粉末涂料，若工藝控制不當將產(chǎn)生層間附著力差的問題。建議底涂層和中間涂層的施工中僅對粉末涂料進行熔融處理而不固化，最后與面涂層一起同時固化，不僅縮短了中間烘爐的長度，也為層間附著力提供了保障。

    4.2.5立體手感粉末涂料的應用

    國內(nèi)立體手感粉末涂料應用最早的是廣東佛山南海的戴維信鋁業(yè)公司，主要用于鋁型材產(chǎn)品涂裝，涂裝產(chǎn)品主要用于建筑門窗等，現(xiàn)在已廣泛用于門窗、家具、家用電器、交通工具等材料的裝飾和保護性涂裝，并可用于各種形狀耐高溫材料的涂裝，最終花紋圖案見圖9。

    4.2.6涂層厚度

    從圖9的立體手感木紋效果可以看到，底涂層粉末涂料的涂層厚度與普通著色粉末涂料厚度相似（60~80μm）。而對于形成花紋圖案的面涂層來說，花紋圖案的凹凸效果決定了涂層厚度，立體感越強，所需涂膜越厚。通常面涂層厚度在60~120μm之間，涂層厚度不宜過大。

    5、熱升華轉(zhuǎn)印與立體手感木紋粉末的比較

    熱升華轉(zhuǎn)印與立體手感木紋粉末涂料及涂裝工藝的比較見表7。

    6、木紋粉末涂料展望

    熱升華轉(zhuǎn)印與立體手感木紋粉末涂料是兩種不同的粉末涂料產(chǎn)品，兩者雖然在涂膜外觀上有一定的相似性，但制粉與涂裝工藝存在極大的差異。由于兩者均具有優(yōu)異的裝飾效果，將會在裝飾性涂裝領(lǐng)域進一步發(fā)展。熱升華木紋粉末涂料的發(fā)展機會主要在于改善熱轉(zhuǎn)印粉末的綜合耐候性，擴大市場應用領(lǐng)域；立體手感木紋粉末則著重于涂敷設備與裝飾圖案的開發(fā)研究。（來源：全球涂料網(wǎng)）（更多資訊請登錄：全球涂料網(wǎng) http://srglobaltrade.com/）