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        樹脂量、涂膜厚度對防火門用抗折彎砂紋涂料有什么影響?,涂料在線,coatingol.com
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        樹脂量、涂膜厚度對防火門用抗折彎砂紋涂料有什么影響?
        2022年03月30日    閱讀量:     新聞來源:粉末登場  |  投稿

        摘要

        砂紋型粉末涂料在防火門上噴涂固化后,用折彎機折彎加工時性能差,涂膜容易出現開裂、掉皮等現象。


        通過對聚酯樹脂固化條件、樹脂總量、涂膜厚度、助劑的加入量調節以及粉末產品的粒徑大小等因素的綜合分析,制備防火門用抗折彎砂紋粉末涂料。


        防火門的外表是使用涂料進行裝飾和防護的涂料在線coatingol.com。粉末涂料涂裝相對傳統的溶劑型涂料涂裝具有生產效率高、工藝簡單、環境友好、原材料利用率高、易實現自動化涂裝等優勢,因此越來越多的廠家選用粉末涂料作為防火門涂裝的首選。


        防火門傳統粉末涂料涂裝工藝為:鈑金剪折沖焊→酸洗磷化→填充→膠合→折彎→粉末涂裝→烘烤固化。


        該工藝先將門板加工成型最后再進行涂裝,可避免加工過程中對涂膜造成的破壞,對粉末涂料柔韌性能要求低。


        但由于防火門膠合工藝需要在夾層中添加蜂窩紙、巖棉、玻璃棉、硅酸鋁等材料,工件質量增大,吊裝困難。


        夾層還會吸收大量的熱量,延長了工件升溫時間,降低生產效率。新的防火門涂裝工藝為:鈑金剪折沖焊→酸洗磷化→粉末涂裝→烘烤固化→填充→膠合→折彎成型。新工藝要求粉末涂料具有高柔韌性、抗折彎性能。


        防火門上應用的粉末涂料產品多種多樣,平光粉、皺紋粉、砂紋粉和轉印粉等均有涉及。砂紋型粉末涂料花紋美觀、裝飾性強,還可以彌補和遮蓋工件表面粗糙、不平整等缺陷,該類粉末涂料廣泛應用于防火門涂裝。


        砂紋粉末涂料由于紋理的形狀在折彎時形成密集應力集中點,折彎后形成裂痕,大量微小裂痕造成涂膜的開裂、掉皮。


        粉末涂料理想的固化條件為工件升溫到190~200℃后保溫10~15min。由于防火門工件較大,連續生產作業時工件固化溫度和時間受到限制,經過對多廠家實際測量,實際固化條件在185℃、10min,冬季施工溫度和時間更低,固化條件在180℃、8min。


        本文從以上兩個難點出發,制作高柔韌性能的砂紋粉末涂料,一是0T折彎不開裂(涂層在彎曲面外側,180°對折)。


        二是適用苛刻的固化條件,固化條件在180℃、8min滿足大部分的用戶應用。本文以聚酯樹脂為基料,通過配方調節和生產工藝控制,以期獲得質量穩定的抗折彎砂紋粉末涂料。


        1 實驗部分


        1.1 主要原材料


        聚酯樹脂(SJ4#E、SJ4700、SJ4800):工業級,安徽神劍;固化劑(TGIC):工業級,鞍山潤德;流平劑(KC758):工業級,安徽景成化工;硫酸鋇(沉淀硫酸鋇):工業級,嘉信化工;硅灰石(800目):工業級,上海輝潮;砂紋劑(816):工業級,杭州中順;有機膨潤土:工業級,安吉;柔韌劑(F-105):工業級,蘇州帕特納。


        1.2 實驗設備及儀器


        電子天平(TC3K):常熟市雙杰測試儀器廠;雙螺桿擠出機(SFJ-32N):煙臺遠豐機械有限公司;多功能粉碎機(YB-700):永康市速鋒工貿有限公司;高壓靜電噴(CQ-SJ5):深圳市成企鑫科技有限公司;電熱鼓風干燥箱(WGL-125B):天津市泰斯特儀器有限公司;激光粒徑分布儀(BT-9300H):丹東市百特儀器有限公司;涂膜沖擊器(QCJ):天津鴻聚利試驗設備廠;涂膜劃格儀(QFH):天津市精科材料試驗機廠;T型彎曲試驗機(QZW):精科;杯突試驗儀:德國BYK;耐濕熱試驗箱:英國sheen;鹽霧試驗箱(F-120S):東莞市精卓儀器有限公司;膜厚測試儀(4500B):尼克斯。


        1.3 抗折彎砂紋粉末涂料參考配方


        根據客戶施工環境和固化條件,確定抗折彎砂紋粉末涂料參考配方,具體如表1所示。

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        1.4 粉末涂料的制備


        按照表1配方稱取原材料,充分預混合后在擠出機中熔融擠出,擠出機轉速50Hz,一區溫度95℃,二區溫度105℃,冷卻后壓片,初破碎后用多功能粉碎機破碎,過手篩制得粉末涂料。


        1.5 性能測定


        將制取的粉末涂料分別使用靜電噴槍均勻涂覆在尺寸為50mm×120mm×0.3mm馬口鐵板上,膜厚控制在(60±10)μm,噴涂后放入固化爐中烘烤固化,180℃、保溫8min后取出樣板。


        樣板置于(23±2)℃及相對濕度50%±5%的恒溫恒濕環境中,按標準測試各項性能。參照GB/T1732—93《漆膜耐沖擊測定法》,采用涂膜沖擊器(QCJ)進行測試。


        參照GB/T13448—2006標準第7部分彎曲試驗的測試方法,采用T型彎曲試驗機進行測試。參照ISO8130-8:1994《粉末涂料第8部分:熱固性粉末涂料貯存穩定性的評定》,采用電熱鼓風干燥箱(WGL-125B)進行測試。


        2 結果與討論


        2.1 聚酯樹脂的選擇


        粉末涂料行業中使用的聚酯多是飽和型的,由多元醇和多元酸通過聚酯化反應合成,體系繁多,用途各異。從端基的結構分為端羧基聚酯樹脂和端羥基聚酯樹脂。


        端羧基聚酯的酸值從20~100mgKOH/g酸值不同性能不同,應用于不同的粉末涂料中。


        本文采用的為低、中酸值(20~45mgKOH/g)的聚酯用異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)作固化劑制備耐候性優異的聚酯粉末涂料。但TGIC屬于限制類產品,今后使用中須注意。


        選取3種不同反應速度的聚酯樹脂,按照參考配方在180℃、8min條件下固化反應。在相同條件下進行耐沖擊性、膠化時間、0T彎曲、貯存穩定性的測試,選取適應的聚酯樹脂,實驗結果如表2所示。

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        由表2可以看到,SJ4800的固化速度緩慢,在180℃、8min條件下涂膜沒有充分反應,耐沖擊性和0T彎曲很差。


        SJ4#E的固化速度相對較慢,在180℃、8min條件下涂膜沒有充分反應,耐沖擊性和0T彎曲相對較差。


        SJ4700反應速度快,在180℃、8min條件下能充分固化,耐沖擊性和0T彎曲通過,但是SJ4700的活性高,貯存穩定性差。


        將SJ4#E、SJ4700兩種聚酯按質量比1∶1混合搭配,得到的涂膜在180℃、8min條件下,耐沖擊性和0T彎曲通過,貯存穩定性無變化。


        綜上所述,選用聚酯SJ4#E、SJ4700(1∶1)制作砂紋粉為宜。


        2.2 樹脂量選擇


        樹脂量的控制可由顏基比調節。樹脂量加量少時,增加了粉末涂料的熔融黏度,降低了分子運動速度和固化速率,延長固化時間,涂膜在規定條件下固化不足,機械性能差。


        選取3種不同含量的樹脂份,按照參考配方在180℃、8min條件下固化反應。在相同條件下進行光澤、砂紋效果、0T彎曲的測試,選取適應的樹脂量,實驗結果如表3所示。

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        由表3可以看出,樹脂量為50%時噴涂出的板面砂紋粗糙,光澤低,0T彎曲開裂。樹脂量為60%時噴涂出的板面砂紋細膩,光澤較低,0T彎曲無開裂。


        樹脂量為70%時噴涂出的板面砂紋平滑,光澤亮,0T彎曲無開裂。其他條件不變的情況下,隨著樹脂量的提高粉末的上粉率逐漸增加,體系的黏度越低,表現出的砂紋效果越差,光澤越高,失去了磨砂的效果。


        樹脂量太低,粉末上粉效果差,砂紋的粗糙度更強,0T彎曲易開裂。適宜的樹脂量能夠控制材料成本。


        綜上所述,60%的樹脂量應用在防火門抗折彎砂紋粉末的綜合效果最好。


        2.3 涂膜厚度


        涂膜厚度是檢測被保護工件實際應用和質量的重要測量方法,厚度的大小對被涂工件的各項性能有重要影響。


        選取3種不同噴涂厚度的樣板,按照參考配方在180℃、8min條件下固化反應。在相同條件下進行硬度、砂紋效果、耐沖擊性、0T彎曲的測試,確定適當的膜厚,實驗結果如表4所示。

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        由表4可以看出涂膜厚度在50~70μm時,板面砂紋細膩,硬度、耐沖擊性符合標準,0T彎曲無開裂。涂膜厚度在70~90μm、90~110μm時,板面砂紋粗糙,硬度、耐沖擊性符合標準,0T彎曲開裂。砂紋粉噴涂越厚,表面越粗糙,0T彎曲效果越差,因此砂紋粉不適合厚涂。


        綜上所述,抗折彎砂紋粉涂膜厚度控制在50~70μm為宜。


        2.4 助劑用量確定


        柔韌性助劑在粉末產品中具有良好的耐沖擊性和拉伸性能,對產品的附著力、彎曲起到很好的調節作用。


        選取3個不同加量的比對,按照參考配方在180℃、8min條件下固化反應。在相同條件下進行硬度、耐沖擊性、砂紋效果、0T彎曲的測試,確定適應的加量,實驗結果如表5所示。

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        由表5可以看出不加入柔韌性助劑粉末的耐沖擊性和硬度能夠達到要求,0T彎曲稍差。加入0.5%柔韌性助劑粉末的耐沖擊性、硬度和0T彎曲均能達到要求。


        加入1.0%柔韌性助劑粉末的耐沖擊性、硬度和0T彎曲也能達到要求。砂紋粉自身的拉伸性能很差,隨著柔韌助劑的加入,0T彎曲拉伸效果開始變好,加入量的逐漸加大后沒有明顯變化。


        綜上所述,加入柔韌性助劑,用量在0.5%為宜。


        2.5 粒徑控制影響


        粉末涂料粒徑分布會影響涂料的流平性、上粉率、回收率。一般來說,涂層粒徑越小,越有利于其固化時的流平性,涂膜的外觀也越平整、光滑。


        同時涂料顆粒粒徑小也可以降低涂層的厚度,同等質量的涂料就可以涂裝更大面積,但是粉末涂料的粒徑也不是越小越好。


        粉末粒徑小則帶電性差,導致上粉率下降,所以需要嚴格控制顆粒的粒徑分布。砂紋粉對粒徑的要求更加苛刻,影響表面的砂紋效果和上粉率。


        選取3個不同中位粒徑的產品,按照參考配方在180℃、8min條件下固化反應。在相同條件下進行耐沖擊性、砂紋效果、0T彎曲和貯存穩定性的測試,確定合適的粒徑,實驗結果如表6所示。

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        由表6看出粒徑在28μm時,出來的砂紋細膩,0T彎曲、耐沖擊性符合標準,但貯存穩定性差。粒徑在35μm時,出來的砂紋細膩,0T彎曲、耐沖擊性符合標準,貯存穩定性無變化。


        粒徑在45μm時,出來的砂紋粗糙,耐沖擊性符合標準、0T彎曲裂,貯存穩定性無變化。相同的產品粒徑不同,在0T彎曲、耐沖擊性性能上變化不大,粒徑越大砂紋效果越粗糙,粒徑越小砂紋效果越細膩,但是粉末的貯存穩定性逐漸變差。


        綜上所述粉末產品粒徑D50控制在35μm為宜。


        3 產品性能檢測結果


        通過上述實驗確定適應產品的配方,參照HG/T2006—2006進行涂料性能檢測,具體性能檢測結果如表7所示。

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        4 結語

        (1)聚酯樹脂的反應速度對抗折彎砂紋粉末涂料的影響較大,經實驗確定聚酯m(SJ4#E)∶m(SJ4700)=1∶1搭配使用。


        (2)樹脂量、涂膜厚度對抗折彎砂紋粉末涂料有一定影響,經實驗確定60%樹脂量,涂膜厚度控制在50~70μm。


        (3)柔韌性助劑對抗折彎砂紋粉末涂料的影響較大,加入量的逐漸加大后沒有明顯改觀。確定加量在0.5%。


        (4)粒徑大小對抗折彎砂紋粉末涂料的0T彎曲有一定影響,選用中位粒徑在35μm,得到的涂膜細膩,貯存穩定性好。


        (5)通過對聚酯樹脂的篩選、樹脂用量調節、涂膜厚度對比、助劑加入量調整和粒徑的控制得到了在180℃、8min固化完全、0T彎曲好、砂紋細膩的防火門用抗折彎砂紋粉末涂料。


        標簽:工業涂料,工程建筑涂料,原材料,輔料與設備,涂裝應用,技術中心,防火涂料,樹脂,涂裝,涂料助劑
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