Металлические порошковые покрытия

Металлические порошковые покрытия, использующие декоративные и функциональные свойства металлических пигментов, таких как перламутровые и алюминиевые серебряные порошки, являются ключевой технологией обработки поверхностей в строительстве и производстве мебели.

Что такое металлические порошковые покрытия?

Металлические порошковые покрытия представляют собой порошкообразные составы, в которых в качестве основных пигментов используются металлические порошки (например, алюминий, цинк, медь). Подробная информация приведена ниже:

Состав

• Смола: Главный пленкообразующий компонент. Варианты включают эпоксидные, полиэфирные и гибридные эпоксидно-полиэфирные смолы.
• Отвердитель: Запускает процесс сшивания со смолами при нагревании для образования пленки. Обычно используются отвердители на основе аминов.
• Пигмент: Металлические порошки, такие как алюминиевые, цинковые, медные и из нержавеющей стали, придают особый металлический блеск и декоративность.
• Наполнитель: Улучшает свойства пленки, такие как твердость и износостойкость. Примерами являются сульфат бария, карбонат кальция и тальк.
• Добавки: Улучшают процесс нанесения и характеристики пленки, включая выравнивающие агенты, дегазаторы и ускорители отверждения.

Характеристики

• Экологичность
• Декоративность
• Защитные свойства
• Долговечность
• Простота нанесения

Виды металлических порошковых покрытий

По типу металлического пигмента

• Алюминиевый (серебрянка): Алюминиевая пудра бывает всплывающего (leafing) и невсплывающего (non-leafing) типа.
• Медно-золотой тип: Медно-золотая пудра выглядит ярко, но обладает слабой устойчивостью к атмосферным воздействиям и температурам, поэтому редко применяется для наружной отделки алюминиевых профилей.
• Цинковый тип: Покрытия на основе цинка обладают коррозионной стойкостью и часто используются для защиты стали.

По внешнему виду пленки

• Гладкий тип: Гладкая поверхность пленки, с вариантами от высокоглянцевой до матовой.
• Текстурированный тип: Включает текстуры «молоток», «песок», «апельсиновая корка», кракелюр, морщины, бархат и т. д.

По функциональности

• Декоративный тип: Улучшает внешний вид изделия с помощью разнообразия цветов и текстур.
• Защитный тип: Ориентирован на защиту металлических основ благодаря устойчивости к атмосферным воздействиям и коррозии.

По пленкообразующему веществу

• Термопластичные порошковые покрытия: Включают полиолефиновые, поливинилиденфторидные, полиамидные, поливинилхлоридные и термопластичные полиэфирные покрытия.
• Термореактивные порошковые покрытия: Примерами являются эпоксидные, эпоксидно-полиэфирные и полиэфирные покрытия.

Выбор металлических пигментов и разработка рецептуры

Сравнение свойств распространенных металлических пигментов

Перламутровые пигменты

• Структура: Состоят из слюды, покрытой оксидами металлов, такими как TiO₂ и Fe₂O₃, создающими переливающиеся цвета за счет интерференции света.
• Влияние размера частиц: Более крупные частицы (>50 мкм) усиливают мерцание, но снижают укрывистость; более мелкие частицы (<20 мкм) обеспечивают сильное покрытие и мягкий блеск.
• Пределы добавления: Избыток крупного перламутрового пигмента может вызвать шероховатость пленки, поэтому его добавляют в количестве ≤1.5%.

Алюминиевая пудра (серебрянка)

• Всплывающий тип: Обработанная стеариновой кислотой, она поднимается на поверхность покрытия, обеспечивая сильный металлический эффект, но слабую коррозионную стойкость. При размере частиц <10 мкм добавление должно составлять ≤1%.
• Невсплывающий тип: Покрытая диоксидом кремния или акрилом, она равномерно распределяется в пленке, обеспечивая отличную атмосферостойкость. Добавление может варьироваться от 5% до 20%.

Медно-золотая пудра

Изготавливается из медно-цинковых сплавов, её золотистый оттенок обусловлен защитным поверхностным слоем. Однако она обладает слабой атмосферостойкостью и в основном используется внутри помещений.

Ключевые аспекты разработки рецептуры

• Смешивание: Смешивание перламутровых пигментов и алюминиевой пудры позволяет сбалансировать декоративность и атмосферостойкость, однако общее добавление должно быть ≤1.5%.
• Оптимизация базового порошка: Смолы с высокой температурой стеклования (Tg) (например, системы полиэфир/TGIC) могут расширить температурные диапазоны бондирования (50 - 60℃ для гладких порошков, 65 - 70℃ для текстурированных песком).
• Контроль затрат: Лучше использовать меньше типов металлических пигментов и минимальное их количество для укрывистости.

Ключевые технологии процесса бондирования (приклеивания)

Процесс бондирования и контроль параметров

Металлические порошки стабильно соединяются с базовым порошком с помощью сухого смешивания и бондирования (термического склеивания) при следующих основных параметрах:

• Температура: Корректируется в зависимости от типа базового порошка (текстурированный песок > двухкомпонентный порошок > гладкий порошок).
• Рабочая частота: Чрезмерно высокая частота может повредить слой покрытия алюминиевой пудры (например, с покрытием из диоксида кремния), снижая щелочестойкость.
• Время: 30 - 60 минут. Избыточное бондирование может разрушить перламутровые частицы, снижая эффект мерцания.

Преимущества и риски процесса

• Преимущества: Бондирование позволяет добавлять до 20% металлического порошка (по сравнению с 7% при сухом смешивании), что значительно повышает стабильность напыления и эффективность подачи порошка.
• Риски:
  • Снижение щелочестойкости: Бондирование может повредить защитный слой алюминиевой пудры. Выбирайте продукты с композитным покрытием (например, диоксид кремния + акриловая смола).
  • Колебания металлических эффектов: Несоответствие параметров между партиями (например, изменение температуры на ±5℃) может вызвать разницу в цвете. Используйте автоматизированное оборудование для контроля температуры.

Методы испытаний и контроль качества

Тестирование эксплуатационных характеристик покрытия

1. Тестирование на кислото- и щелочестойкость:
   • Щелочестойкость: Наносится 10% раствор NaOH на 15 минут. При визуальном осмотре не должно быть следов коррозии (всплывающее серебро обладает худшей щелочестойкостью, тогда как продукты с композитным покрытием — лучшей).
   • Кислотостойкость: Воздействие в течение 15 минут не должно вызывать значительных изменений (алюминий по своей природе устойчив к кислотам).
2. Испытание на стойкость к строительному раствору:

   Процедура: В соответствии со стандартом GB 5237.4 - 2017, после 24 часов коррозионного воздействия строительного раствора на покрытии не должно быть отслоений.

3. Испытание на адгезию: Метод решетчатого надреза (ASTM D3359) должен достичь стандарта 1 степени, при этом стойкость в соляном тумане должна составлять ≥1, 000 часов без образования вздутий.

Тестирование стабильности напыления

• Метод ручного напыления на панель: Отрегулируйте напряжение (30 - 90 кВ) и давление воздуха (0.05 - 0.20 МПа), чтобы проверить стабильность металлического эффекта.
• Моделирование производственной линии: Оцените влияние доли вторичного порошка (новый порошок : вторичный порошок = 3 : 1) на металлический эффект.

Анализ общих проблем производства и напыления

Тенденции отрасли и перспективы развития

Инновации в процессах

• Технология низкотемпературного бондирования: Разработка смол с Tg <50℃ для снижения энергопотребления (например, системы УФ-отверждения).
• Металлические пигменты без бондирования (Bonding-free): Алюминиевые пудры, предварительно покрытые смолой, позволяют производить прямое сухое смешивание, упрощая процесс.

Улучшение материалов

• Повышенная атмосферостойкость: Фторуглеродные порошковые покрытия обеспечивают 15-летнюю устойчивость к атмосферным воздействиям, но для устранения хрупкости требуются повышающие ударопрочность добавки.
• Экологическая сертификация: Соответствие стандартам RoHS с содержанием тяжелых металлов ≤100 ppm (например, свинца, кадмия).

Стандартизированное тестирование

В соответствии со стандартом YS/T 680 - 2023, продвигаются единые показатели, такие как стойкость к искусственному климатическому старению (≥5 лет) и износостойкость (износ по Таберу ≤50 мг).

Заключение

Контроль качества металлических порошковых покрытий, используемых для алюминия, требует согласованной оптимизации выбора пигментов, параметров бондирования и стандартов испытаний. Будущие усилия должны быть направлены на изучение энергосберегающих процессов (например, бондирование при комнатной температуре) и высокоэффективных материалов (например, алюминиевых порошков с нанопокрытием). Усиление сертификации ISO 9001/14001 также имеет решающее значение для удовлетворения двойных требований к экологичности и атмосферостойкости в таких отраслях, как строительство и автомобилестроение.