浅谈防盗门制造业用水性转印清漆的制备

0 前 言 转移印技术因操作过程中的环保特性和高效印刷制作的特点,已在防盗门制造业得到广泛应用。转移印工艺过程中通常需要在转印完成的工件表面喷涂清漆,因此在转移印技术快速发展的同时…

0 前 言
转移印技术因操作过程中的环保特性和高效印刷制作的特点,已在防盗门制造业得到广泛应用。转移印工艺过程中通常需要在转印完成的工件表面喷涂清漆,因此在转移印技术快速发展的同时,其清面漆的使用量也越来越大,但现阶段大多采用溶剂型清漆,其中的挥发性有机化合物(VOC)含量约为50%,对环境及人体健康造成危害,并易引起火灾等事故。因此,开发一种适应于该技术应用配套的水性涂料将有较大市场前景,同时也为环保做出相应贡献。但是由于水具有较高的表面张力不容易润湿颜填料,在制备的过程遇到不少难题,同时由于水的高表面张力,在涂装的过程中容易出现缩孔等涂膜弊病,为了该行业涂料的水性化的顺利实施,需要克服不少难题。
 
1 水性转印清漆
1.1 水性转印清漆的组成
简单地讲水性转印清漆组成主要包含成膜物质、助溶剂、助剂、去离子水等,具体结合防盗门行业的特点,水性转印清漆又分为高光、半光、亚光等几类产品,差异主要体现在消光剂的用量上。
1.2 水性转印清漆的基础配方(见表1)
水性转印清漆配方

2 水性转印清漆原材料筛选
2.1 成膜物质筛选
在成膜物质的选择方面,考虑到防盗门行业和转移印技术的特点,实验设计开发了一款适合室内外使用的水性丙烯酸树脂,交联树脂选用进口树脂,确保产品质量稳定。
2.2 消光剂的筛选
消光剂是使涂膜表面产生预期的粗糙度、明显降低其表面光泽的一类涂料助剂,以非常细的悬浮物分散在涂料中,成膜时这些悬浮物分布在涂膜表面,降低涂膜表面光的镜面反射性,形成粗糙面而达到消光作用。主要品种有金属皂、蜡,还有功能型体质颜料如硅藻土、合成二氧化硅。其消光原理为:光泽是物体表面对光的反射特性,当入射光线照射涂膜表面时,会发生反射和散射。涂膜表面平整,反射部分越大,光泽度越高;反之若涂膜表面凹凸不平,非常粗糙,则散射部分增大,光泽较低,即产生消光的效果,见图1。
表面粗糙度对光线的影响
在涂料中由于消光剂的加入使涂膜变得粗糙不平整,造成光线的漫反射以削弱反射光强度,从而达到消光目的。理论上讲,消光剂加入后若使涂膜表面越粗糙,则其消光效果越好。结合实际应用,本次实验筛选了如下消光剂,具体结果如表2所示,实际应用中根据需要选定。
几种消光剂性能效果
2.3 润湿分散剂的筛选
润湿分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液,用量一般为0.1%~0.5%。润湿分散剂是在润湿颜填料表面后吸附于其上,以双电层、物理屏蔽、氢键等作用使之分散稳定化,颜料分散稳定化是颜料颗粒间相互吸引和相互排斥的平衡。含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物为将颜料亲和基团嵌段共聚于高分子链上,如BYK公司的180、190或EFKA、TEGO等公司类似产品。
2.4 消泡剂的筛选
消泡剂多为聚醚改性的聚硅氧烷溶液,可选用EFKA、BYK公司的产品,用量一般为0.05%~0.3%。为了达到预期的消泡效果,需要结合树脂体系进行筛选。
2.5 流平剂筛选
流平剂为有机硅类流平剂,包括聚甲基硅氧烷;或含氟表面活性聚合物,如Tego-410、BYK-340等,用量一般优选0.1%~0.3%。筛选流平剂时不能只考虑正常施工时的流平效果,一定要兼顾返工时的重涂问题,所以尽量不用或者少用含二氧化硅的流平剂。
2.6 基材润湿剂的筛选
针对前面已经提到防盗门行业底材的特殊性,基材润湿剂的选择非常重要;一旦选择不合适,会造成水性转印清漆与底材润湿不良,涂膜不舒展;更有甚者与底材配套附着力不好,出现局部或者大面积脱落等。另一方面这里的基材润湿剂要和上面的润湿分散剂区别开来,润湿分散剂针对的是颜填料的润湿分散,而基材润湿剂是针对底材发挥作用。基材润湿剂一般为聚醚硅氧烷类的,根据不同的体系筛选合适的基材润湿剂。
2.7 助溶剂的筛选
为了提高树脂的水溶性,调节水性涂料的黏度和涂膜的流平性,必须加入少量的亲水性有机溶剂,包括醇醚类,如丙二醇甲醚、丙二醇等,考虑到当前环境压力,建议用量优选5%~8%。
 
3 水性转印清漆的技术指标
目前来讲该行业所需产品为半光居多,所以这里主要讨论半光水性转印清漆喷涂后相关性能指标,其他的只是光泽的差异,不在此一一赘述。由于现场都是立喷立烤,为了更好地模拟现场施工,本实验也采用立喷立烤,然后进行相关的性能检测。
3.1 喷涂施工
喷涂方式为立喷(闪蒸和烘烤都是立放),具体喷涂要求见表3。
 喷涂指标要求
3.2 涂膜性能检测(见表4)
水性转印清漆的性能指标

4 应用实例
通过现场不断调试及前期进行的相关试验,水性转印清漆目前已经在浙江永康地区某制门厂成功应用,包括防盗门配套的紫红修色、黑线修色也已全部实现水性化,日产量千樘门,客户反馈良好。北方某知名防盗门品牌也已做完小试、中试,等待时机批量上线。生产线及成品门图片如图2、图3所示。
正在喷涂水性涂料 水性涂料成品门

5 结 语
防盗门涂装行业所用化工原料涉及到磷化、防腐底漆及转移印后罩光清漆。据了解在南方地区传统磷化已经被逐步淘汰,升级为无磷底材处理技术;底漆已经成熟应用粉末涂料,基本都能满足环保要求;而到目前为止转移印后所用罩光漆几乎都是溶剂型涂料,大部分是醇酸氨基烤漆,含有大量的有机挥发溶剂,特别是苯系物,对环境和施工工人造成极大的危害。通过现场应用验证,水性转印清漆在性能上甚至超过了溶剂型涂料,而且直接用水稀释,具有安全、环保等明显优势。相信随着国家对环保的重视,配套法律法规的健全,伴随着人们环保意识的增强,应运而生的转移印后水性转印清漆必然会成为防盗门制造业的首选和行业涂装发展趋势。

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