文 / 林琳艺 吴冠群 杨杰龙 雷光林 ( 福建万安实业集团有限公司 )
摘要：根据铸件底材的特性，从粉末涂料的配方设计方面着手解决铸件底材涂装中出现火山坑、颗粒或起泡的问题，并从不同胶化时间的聚酯树脂和消泡剂的类型作为研究点，优化粉末涂料的配方设计方案。
0.引言
随着国家绿色发展政策不断深化，“漆改粉”已成为未来涂装的发展趋势之一。粉末涂料的应用范围越来越广，涂装的底材也越来越多样化。由于工业产品外观设计的需要，压铸件以其可塑性强、形状多变、精度高而得到广泛应用，其中就有很大一部分产品采用粉末涂料涂装。当有砂眼或针孔的铸铁件、铸铝件、热镀锌件和热轧钢板进行粉末涂装时，在烘烤固化过程中，粉末涂料熔融流平的同时，熔融状态下的粉末涂料会封闭被涂物表面的砂眼和针孔。随着被涂装底材温度的升高，涂装底材砂眼和针孔中的空气或可挥发性物质就会遇热膨胀，同时内部压力也不断升高。当内部压力略大于熔融涂膜强度时，内部空气就会鼓破涂膜使小气泡逸出。因为粉末涂料在成膜过程中会进行固化反应，使涂料熔融黏度不断增高，最终形成固体状的涂膜，所以当小气泡中的内部压力达不到鼓破涂膜的表面时，这些小气泡将会在涂膜表面形成质点或颗粒；当小气泡中的内部压力足够鼓破涂膜的表面时，小气泡破裂，里面的空气就跑到大气中去，如果这时的涂膜因固化而失去流平性，不能弥合空气逸出而造成的小气孔，则会形成典型的火山坑，成为涂膜严重的弊病[1]。下面就压铸件用粉末涂料的消泡配方设计及加工工艺进行简单的探讨。
1.试验部分
1.1 实验材料
环氧树脂(E-12)；聚酯树脂A、B、C、D；流平剂；增光剂；沉淀硫酸钡；安息香；炭黑；聚乙烯蜡；乙撑双硬脂酰胺；聚丙烯改性酰胺蜡；微粉聚丙烯聚乙烯改性蜡；聚乙烯改性酰胺蜡；同一批次同类型铸铁件。
1.2 实验仪器
挤出机：SLJ-32，海阳静电设备有限公司；压片机：SLJ-32，海阳静电设备有限公司；筛粉机：ACM-60，海阳静电设备有限公司；静电喷枪：Optiflex 2F，金马涂装；混料
机：GHJ-50；电热流水线。
1.3 实验方法
将树脂、固化剂、颜填料、助剂按照设计的配方称量，经混合、熔融挤出、压片、破碎、筛选制成所需的粉末涂料，对同一批次同一类型的铸铁件进行喷涂。以100个工件为实
验单位，计算出火山坑、颗粒和起泡的工件个数，来进行对比分析，从而得出我们所需要的数据。由于铸件产品的特殊性，下面所做实验均采用同一批铁铸件材料。
2.结果与讨论
2.1 不同胶化时间的粉末涂料对起泡现象影响的对比
同一配方结构中，选择不同的聚酯树脂，制成不同胶化时间的粉末涂料，并喷涂同批次同类型铸铁件，来分析探讨不同胶化时间的粉末涂料对起泡现象的影响(表1)。
实验结果显示：在同类型的铸件产品上做测试，随着聚酯树脂反应速度的减慢，粉末涂料在200 ℃测试条件下，胶化时间逐渐延长。同时可以观察到，随着胶化时间的延长，涂膜出现大针孔、颗粒或者起泡的比例逐渐下降。
2.2 不同消泡剂对起泡现象影响的对比
粉末涂料消泡剂的消泡原理是通过降低涂层的熔融黏度，且降低涂层的表面张力；或者利用消泡剂与涂层有限的相容性差异，使空气或可挥发性物质加速逸出，从而避免火山坑、颗粒或起泡的产生。本次实验从各种类型的消泡剂中选取具有代表性的型号进行测试。同时为了有效地观察消泡剂的作用，本次实验选取产生起泡比例较高的聚酯树脂B和起泡比例最低的聚酯树脂D来做实验，结果分别见表2和表3。
实验结果显示：在同类型的铸件工件上做测试，添加了改性酰胺蜡类的消泡剂和微粉聚丙烯改性蜡的三种粉末涂料烘烤出来的产品表面出现火山坑、颗粒状突起、起泡等现象的机率有较大幅度的下降。由于日常生产中采用铸件底材材质的多种多样，建议大家在选择消泡剂时要多测试对比，从而选择合适的消泡剂。
3.结语
综合分析以上实验数据，再加上日常在设计铸件用粉末涂料的配方时积累的经验，总结以下几点配方设计要点：
(1) 应当选择熔融黏度低一些的树脂，或者在粉末涂料配方中加入一些可显著降低涂料熔融黏度的材料。
(2) 可在粉末涂料配方中加入一些含有极性基团的化合物，这些化合物可有效润湿底材，使熔融的粉末能快速地渗入多孔的底材，逼出空气，同时还能降低粉末涂料的熔融黏度。
(3) 可选用一些合适的消泡剂。由于消泡剂具有低相对分子质量、低黏度的特点，在粉末涂料熔融过程中，消泡剂在向粉末涂料涂膜表面迁移过程中能快速带走气泡。要克服粉末涂料喷涂在铸件上产生起泡的现象，除了在粉末涂料配方设计时进行优化，还要在涂装工艺的前处理方面进行适当改进。通常在喷涂前可将铸件产品预热温度设计高一点，预热时间设计长一点，尽可能地将铸件上的小分子物质提前释放出来。总之，铸件用粉末涂料的配方设计要点就是要尽可能快地排除底材上的空气和挥发性物质。
来源： 粉末涂料与涂装2021年第3期
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