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中低光转印效果粉末涂料配方的研究
2021年02月13日    阅读量:1239    新闻来源:史中平 广州擎天材料科技有限公司  |  投稿

摘要:本文介绍聚酯/TGIC+消光剂和聚酯双组份共混消光两种转印配方的研究,通过聚酯树脂,消光剂的对比,对不同厂家原材料进行筛选,并对树脂DSC固化行为进行讨论和分析,结合树脂Tg的变化,解决中低光转印粉末生产时油印和转印纹路不清晰等问题。


1 前言

近年来,国家对环境保护的重视,环保条件越来越苛刻,“漆改粉”慢慢在各大厂家悄然进行,迎来粉末的发展机遇。热转印粉末涂料作为粉末涂料的重要一个分支,随着国内几大聚酯树脂厂商的研发深入和粉末同仁的不断更新,粉末热转印技术已经取得飞速的发展,现在整个国内热转印技术产业链条已经基本形成涂料在线coatingol.com

随着经济的发展,木材资源的短缺渐渐得以关注,热转印技术也逐渐深入覆盖到家具行业,全铝热转印家居的概念也不断提出,使用铝合金家具的案例也在不断产生。家用铝制品多为中低光效果,以其独特的优势性和柔和的木纹质感,受到铝合金家具产商的重点推广和应用。

中低光转印粉末涂料的制备,除昂贵的聚氨酯体消光系外,聚酯/TGIC+消光剂体系和聚酯双组份共混消光体系,以亲民的价格和靓丽多样的外观,已被广泛应用于热转印,现已发展较为成熟(包括粉末涂料制造、喷涂工艺,热转印纸和设备的制造工艺)。但实际中仍然出现雾影、油印,撕纸困难等问题,需要从配方体系,固化程度和转印工艺去控制。


2 实验部分

2.1 实验材料

热转印聚酯树脂:广州擎天等厂的若干聚酯;固化剂:TGIC;颜料:德国拜耳,江西添光钦业等,填料:硫酸钡,市售。助剂:流平剂,安息香,光亮剂,促进剂,蜡粉;热转印木纹纸:佛山纳众装饰材料有限公司。

2.2 实验仪器

SLJ-30A型双螺杆挤出机:山东凌宇通用设备有限公司;DFY-500万能中药粉碎机:温岭市林大机械;ACM-02型磨粉系统:烟台东源化工设备有限公司;AG-4442光泽仪:德国毕克;SURE COAT小型静电喷涂设备:诺信静电喷枪;GPH-30高温烘箱:爱斯佩克环境仪器(上海)有限公司;DSC差示扫描量热倪上海和展仪器科技有限公司;热转印机器烫画机:飞龙科技发展有限责任公司。

2.3 粉末涂料及其涂层的制备

按照相应的配方设计,树脂300g,固化剂TGIC按配方比例,填料:200g,流平剂:3.5g,光亮剂1.6g,安息香1.8g,促进剂:1.2g,聚四氟乙烯蜡:2.6g,颜料适量。分别称量原材料,预混合,熔融挤出制成压片(Ⅰ区温度为:80~105℃;Ⅱ区温度:100~120℃)。粉碎过180目筛,制得粉末。粉末用高压静电喷枪喷涂样板,将制得的样板200℃/10min固化,制得热转印样板(热转印温度200℃,时间180s)。


3 结果与讨论

3.1 聚酯/TGIC+消光剂配方设计讨论

3.1.1 树脂选用

中光型聚酯/TGIC热转印粉末涂料的光泽一般在40%~60%,配方设计时采取聚酯/TGIC+消光剂的设计模式。如表1,试验选取国内外4种不同厂家市场较为成熟的热转印树脂,树脂厂商给出的参数指标差异较小(主要有93/7和92/8两种树脂体系),在选用热转印树脂不同配比时各有优缺点,但做成配方后性能各异,有较大差别。

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根据转印特性要求,要选用反应活性高(即酸值高),粘度低,流平性好,消光效果优异的树脂。但树脂交联密度快、固化程度高与树脂好消光在反应动力学上相互矛盾,一般固化快的树脂比较难消光。实验配方中添加2.0%左右的消光剂,消光性能各有差异,转印效果和流平性也各不相同。通过对比,选择转印树脂D,其性能兼顾反应速度快、消光效果好,并且在转印时撕纸效果、油印和流性都非常好。

3.1.2 消光剂的选用

聚酯/TGIC型消光机理:通过在消光剂在熔融固化过程中与粉末自身形成的固化体系反应速度互配,固化后表面形成凹凸不平的涂膜表面,当光线入射到涂膜表面时,发生漫反射,达到消光目的。根据资料,如表2,市售的消光剂主要分以下几种:蜡+有机锌盐消光体系,改进聚丙烯树脂+聚乙烯蜡消光体系和丙烯酸树脂+硫族微粒消光体系,消光剂类型不同,在树脂固化时起的协同反应不同,树脂反应完涂层中的残留各不相同,不同消光剂对转印效果有较大影响。

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在试验中,涂层光泽随消光剂加入量的增多,光泽越低。中光40%~60%光泽添加量在1.5~2.5之间。实验中加入消光剂延长配方的胶化时间(即树脂的固化程度),影响粉末的固化程度,影响转印效果,如图1。在调控配方时,加入适量的促进剂进行调节粉末的固化程度,将粉末的胶化时间控制在100~180s左右,流动控制在22~25之间为宜。

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3.1.3 消光剂对树脂Tg转印效果的影响

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由表4可知,实验选取交联密度大,反应速度快的树脂D,在配方中加入不同消光剂时,对粉体Tg的影响较大,但对涂层的Tg基本无影响。选用时要选用粉体Tg高,转印效果好的消光剂A,这样粉体即可得到好的储存性,同时不会粉末放一段时间衰减,影响粉末涂层在转印时效果。

3.1.4 树脂的固化行为分析

通常转印粉固化时间为l0min@200℃当涂层撕纸有残留,转印有油印时,粉末生产厂商会提建议转印客户升高炉温10~15min@210℃,让粉体中残留的未反应的化学分子充分反应,提高粉末的交联密度,达到改善涂层转印效果的目的,可见树脂的交联密度和反应程度对粉的影响。

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根据实验我们选取树脂D,通过200℃等温固化进一步论证树脂的反应性,与其他几种进行对比。如表三所示,可看出树脂A,120s的转化率为84.75%,180s转化率为93.11%,240s的转化率为96.82%,树脂B的120s转化率为72.51%,180s树脂转化率为83.56%,240s的转化率为91.57%,树脂C的120s转化率为67.83%,180s树脂转化率为80.56%,240s的转化率为88.29%,树脂D的120s转化率为79.37%,150s树脂转化率为88.18%,240s的转化率为93,02%。由对比可知,在200℃烘烤过程中树脂D固化过程比A固化慢,较B、C快。可以保证涂层充分固化、消光和流平的同时,减少涂层热转印时涂层内部的残留分子再次迁移到涂层表面,达到好的转印效果。


3.2 聚酯双组分共混消光配方设计讨论

3.2.1 树脂的选用

铝材粉末涂料中,大多为双组份消光,这样即可以节约成本,同时也可以达到较低的光泽度(20%~30%)。普通的双组份树脂,转印时常有油印,并且严重粘纸。粉末生产厂家通过在反应慢的组分中加入适当比例的快速固化树脂,调节涂层的固化程度,已达到好的转印效果。经过近两年的转印市场的推动,擎天双组份转印树脂很快的推向市场,充分满足客户涂层的流平性,转印的色彩饱满度,外观的致密度等要求,成为双组份转印树脂的首选厂家。

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根据实验可知擎天公司改进的双组份树脂,在做聚酯/TGIC双组份消光转印时,普通配方下即可满足转印要求(如图2)。不仅能保证产品涂层的致密度,且转印的图案清晰度好,无油印(和聚氨酯低光转印效果还有一定的差别),同时还有优异的流平性能。

3.2.2 双组份树脂固化行为分析

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如表6所示,根据实验数据可知,转印效果好的擎天双组份配方A和配方B,C,D进行固化转化率比较。可知擎天双组份树脂在同等时间下的转化率优于其他三种产品,即在相同条件下树脂的固化程度和交联密度明显优于其他产品。在200℃/10min条件下能充分固化,转印可获得丰满度和鲜艳度优异的转印涂膜,并且涂膜具有良好的流平性。

3.2.3 Tg对热转印效果的影响

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由表7可知,四种配方的固化涂层的Tg分布在81~83℃之间,并无大的区别,推断树脂固化后涂层的Tg对转印效果的影响并不是太大。

3.3 填料的影响

填料是粉末涂料中必要的组成成分,常用的主要包括硫酸钡,碳酸钙,以及硅微粉等。热转印效果随着填料含量的提高,撕纸容易,转印纸不易与涂膜戮贴在一起。但在配方设计时,填料的添加量应该有个限值(通常填料量占总量的30%~40%),填料量过多会导致橘皮,喷涂面积减少等施工问题。根据客户需求,在实际生产应用时,配方中添加蓬松的填料有助于喷涂上粉或者将粉体粒径磨细达到更好的流平效果。


4 结论

制作热转印中低光粉末涂料时,对粉末的生产过程控制、配方设计、烘烤条件,转印工艺各个环节都有一定的要求,在生产中的出现的具体问题各不相同,需要生产厂家及喷涂厂家及时沟通相关配方工艺和转印等方面的问题,推进产业技术的发展,才能将热转印粉末更合理的推广应用。


标签:工业涂料原材料涂装应用技术中心粉末涂料树脂涂装
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