使粉末涂料产品产生色差的主要原因

    使粉末涂料产品产生色差的主要原因
摘要：本文综述了使粉末涂料产品产生色差的主要原因。从粉末涂料的配方设计、原料选择、制造工艺，以及施工工艺等方面列出了解决色差问题的方法。
    1前言
    涂料的主要功能，一方面是使涂装产品有良好装饰和美化作用；另一方面是提高涂装产品的防锈、防腐和保护等作用。粉末涂装也不例外，同样为这两个目的而进行的。粉末涂装的装饰和美化作用，很重要的因素是涂膜外观和颜色问题。一般来说，涂装产品颜色要求跟用户提供的色板或色卡始终保持一致，颜色的差异要达到用户允许的涂膜颜色色差范围内。特别是用不同批次粉末涂料喷涂的不同批次涂装产品之间；用同样批次的粉末涂料，涂装不同材质、不同形状、不同大小和厚度的工件之间的涂膜色差问题，都会影响最终组装产品的涂膜色差，最后影响到涂装产品的质量。
    从粉末涂料的生产经验和粉末涂装厂的涂装经验说明，为了保证粉末涂装产品的色差，满足用户的要求，不能单靠粉末涂料制造厂或粉末涂装厂的某一方就能得到解决，必须生产和使用粉末涂料的双方密切配合才能满足涂装产品色差的要求。应该从粉末涂料配方设计和原材料的选择；粉末涂料制造工艺的严格控制；粉末涂装工艺的严格控制等三个方面共同配合才能克服涂装产品产生色差的问题。下面从生产实践中的体会，对上述三个问题谈谈我们的看法。
    2粉末涂料配方设计和原材料的选择
    粉末涂料的配方设计和原材料的选择是影响涂装产品涂膜颜色稳定性的内在的根本因素。如果这一关没有把握好，那么粉末涂料的先天性不足，用后面的措施来弥补是很难解决的，甚至是无法弥补的。因此，这一问题放在首位去考虑，然后再考虑粉末涂料制造与涂装中需要解决的问题。
    2.1粉末涂料配方设计
    粉末涂料的配方设计对粉末涂料涂装涂膜颜色的稳定性有重要的意义。
    （1）首先在粉末涂料的配方设计中，因为颜料品种的选择对涂膜颜色的稳定性起到决定性的作用，所以必须考虑到粉末涂料的烘烤温度高，目前大部分粉末涂料的烘烤温度在180℃～200℃的特点，颜料的耐热温度必须达到这个要求。对于耐候性产品用的颜料，还要考虑到耐光性和耐候性的要求，最好颜料的耐光性等级达到7～8级（8级最好），耐候性等级达到4～5级（5级最好）的要求。对于室内用产品，还要考虑到涂装产品放在有阳光的仓库中，或暂时放在户外出厂前放置时产生涂膜变色影响色差等问题，因此，颜料的耐光性又不能太差。
    其次是配方中的有些成分，例如树脂、固化剂和助剂等的热稳定性差时，在烘烤固化过程中也会使涂膜颜色不稳定，例如环氧和聚酯环氧粉末涂料中常用的环氧树脂、2-甲基咪唑、环眯多元羧酸消光剂在浅色粉末涂料中烘烤固化时涂膜容易泛黄。为了解决这个问题，在配方设计中改用树脂品种，添加抗泛黄剂，或者改用不泛黄的促进剂、或不泛黄的消光树脂等方法来解决涂膜色差不稳定的问题。
    （2）在粉末涂料配方设计中，还要考虑的问题是粉末涂料的遮盖力，应该做到涂膜厚度达到用户要求时，涂膜的遮盖力能够满足完全遮盖住底材，使底材的颜色不会影响涂膜色差。因为粉末涂料的遮盖力不好时，涂膜厚度将影响涂膜色差，所以在配方设计中充分考虑到，当达到涂膜涂装厚度时，涂膜的遮盖力要好，这样可以避免涂膜遮盖力差而产生的不同涂膜厚度的工件之间的色差问题。
    2.2原材料的选择
    粉末涂料中使用的原材料大部分是带颜色的，这些原材料质量的稳定性将影响最终涂装产品颜色的稳定性，其中颜料的影响最大。
    从目前粉末涂料中使用的颜料产品中，国产颜料占的比例大，但是由于多方面的原因，同一种产品在不同厂家之间，一个厂家同一种产品不同批次之间颜料产品的颜色差别较大，如果在生产中不及时进行调色工作，对产品涂膜颜色带来很大的影响。用不同产地和型号的金红石钛白粉，分别用羟烷基酰胺（HAA）和TGIC固化聚酯粉末涂料涂膜色差的影响实验结果见表1。其结果表明，不同厂家的钛白粉在白色同一种粉末涂料中的涂膜色差有的差别不大，有的差别较大；对于同一种钛白粉在HAA固化和TGIC固化聚酯粉末涂料中的涂膜色差也有明显的差别，说明固化剂品种对涂膜色差也有影响。
    表1不同规格钛白粉对白色HAA和TGIC固化聚酯粉末涂料涂膜色差的影响
    编号1234567
    产地镇江日本石原重庆美国杜邦美国杜邦进口甘肃
    型号R940R930R244R902R706R822R215
    聚酯/HAA色差△E2.342.562.742.974.174.393.60
    聚酯/TGIC色差△E1.231.141.502.832.502.511.60
    另外，在配方中用量较多的树脂和填料（特别是天然产品）的颜色变化，虽然没有像颜料影响大，但
    是有的品种对涂膜色差带来明显的影响。在表2中列出了不同厂家沉淀硫酸钡、碳酸钙和高岭土对绿色TGIC固化聚酯粉末涂料中对涂膜色差的影响
    表2不同品种和规格的填料对TGIC固化聚酯粉末涂料涂膜色差的影响
    编号12345678
    产地山西南丰河北辛集湖南军峰河北辛集常州福建河南巩义江苏
    品名沉淀硫酸钡沉淀硫酸钡沉淀硫酸钡重质碳酸钙轻质碳酸钙高岭土高岭土高岭土
    色差△E12.7612.8612.6512.2712.6414.0512.43—
    光泽87.090.889.078.063.566.469.332.4
    从表2的结果表明，沉淀硫酸钡之间的色差很小，碳酸钙之间的色差也不大，但是高岭土之间的色差很大，高岭土与沉淀硫酸钡和碳酸钙比较时涂膜色差也很大，说明不同填料之间的色差是不能忽视的。
    为了避免原材料对色差的影响，采购原材料时对用量多的颜料，例如钛白粉等尽量一次多采购同一批次的产品；对于用量少，但经常用的颜料尽量一次多采购，这样可以减少生产中调色次数，有利于涂膜颜色的稳定性。
    如果对树脂和填料的生产厂家进行重新选择，或者原来厂家产品不同批次之间的颜色有明显色差时，及时把原材料对涂膜色差的影响也要做一些必要的试验和检测，对配方进行必要的调整。
 3粉末涂料制造工艺的影响
    在粉末涂料制造过程中，对粉末涂料涂膜颜色有影响的因素中，一是设备的清机问题；二是原材料混合工艺的控制；三是熔融挤出混合工艺的控制等问题。
    3.1设备的清机问题
    在粉末涂料制造中，主要设备包括①高速混合机；②熔融挤出混合机和冷却破碎设备；③微细粉碎和分级过筛设备。当粉末涂料的颜色品种不同时，一定要对这些设备进行认真清机，特别是颜色的差别大的品种之间更要彻底清机，防止前一品种的颜色污染后一品种的颜色。对有条件的单位，最好按深、中、浅三种颜色对生产设备分类后安排生产，这样可以避免清机不彻底而带来的涂膜色差问题。
    3.2原材料预混合工艺的影响
    在粉末涂料制造过程中，高速混合机是常用的原材料预混合设备。高速混合机的混合时间，对颜料的分散有明显的影响，这种影响使混合时间不同的粉末涂料，涂膜颜色也有明显的差别，特别是分散性差的颜料，例如炭黑、酞箐蓝、酞箐绿等颜料就更明显。因此，在制造粉末涂料时，对同一种产品，一定要固定混合时间进行混合。因为不同容量的混合设备的混合效果也有差别，所以对同一种产品，尽量固定生产设备，而且必须固定混合时间进行生产。
    3.3熔融挤出混合工艺的影响
    在粉末涂料制造中，熔融挤出混合工艺是对配方中的物料混合分散起到关键性作用的工艺，同样对颜料的分散起到决定性的作用。试验结果表明，挤出温度、螺杆转速和加料速度都对涂膜光泽、颜色、纹理都有影响，其中螺杆转速的影响更大。因此，对于涂膜颜色要求严的产品，一定要在同样的工艺条件下进行生产，这样可以尽量避免批次之间产品的色差。如果有条件，固定一条生产线生产同一种产品是比较好的。
    4粉末涂料涂装工艺的影响
    当粉末涂装产品出现质量问题时，涂装厂家往往首先想到的是粉末涂料的质量问题问题，这也是正常的现象。实际上，粉末涂料和涂装都对粉末涂装产品质量有影响，其中粉末涂料对涂装产品质量的影响占百分之五十；粉末涂装工艺对涂装产品质量的影响也占百分之五十，其中前处理占百分之二十五，粉末喷涂和烘烤固化情况占百分之二十五。因此，粉末涂装工艺对涂膜色差也有不可忽视的重要影响，具体来说涂装设备的清机程度、粉末喷涂效果、烘烤温度和时间的控制对涂膜色差的稳定性都有一定的影响。
     4.1涂装设备的清机
    在粉末涂装中，根据用户要求，要经常更换涂装产品的颜色，那么相应地对粉末涂料品种或颜色也进行更换。当更换粉末涂料产品的颜色色差较大，喷粉系统清扫不干净，那么旧粉就污染新粉，对涂装工件的涂膜颜色产生干扰，影响涂膜色差。因此，更换涂料颜色品种时，一定要清扫干净噴粉室、喷枪、输粉管、供粉槽等喷粉系统，防止旧粉对新粉的污染，避免对涂装产品质量的影响。如果有条件，对于颜色反差较大的产品，最好在不同噴粉室或不同涂装线上进行涂装，这样有利于清扫设备，有利于提高生产效率，有利于保证涂装产品质量，能够满足涂膜色差的要求。
    4.2粉末喷涂工艺的影响
  粉末喷涂工艺是保证粉末涂装涂膜厚度的关键工序，如果涂膜厚度没有达到一定的厚度，就难以达到足够的涂膜遮盖力，那么容易带来涂装产品的颜色色差问题。因此，在粉末涂装中，一方面必须保证上粉量使涂膜有足够遮盖力的涂膜厚度；另一方面各部位的涂膜厚度均匀，特别是不同配件之间的涂膜厚度，这样才能保证装配好涂装产品的色差要求。
    4.3烘烤温度的影响
    粉末涂装的烘烤温度对涂膜的色差有很明显的影响。因为粉末涂料用有机颜料和部分无机颜料的耐热温度有一定的限制，尤其是户内用粉末涂料成分中，有些树脂、固化剂和助剂的耐热温度也不高，所以当烘烤温度超过这个温度范围时，很难达到涂膜色差要求。因此，一定要控制烘烤温度，必须保证在粉末涂料配方设计的范围内，如果超过这个温度限制，涂膜的颜色也容易超出规定色差范围。
    4.4烘烤时间的影响
    粉末涂料的烘烤时间对粉末涂料涂膜色差也有明显的影响。因为粉末涂料配方中使用的树脂、固化剂、有机颜料和助剂的耐热性有一定的限制。耐热性不仅包括耐热温度，还包括该温度下的保持时间。如果粉末涂料的烘烤固化时间过长，由于空气的氧化作用或粉末涂料成分中某些成分的热分解使粉末涂料中的部分成分发生化学变化，最终使涂膜泛黄或者由于某些副反应使涂膜变色，甚至涂膜机械性能下降，同时产生与标准色板的色差问题。因此，控制好烘烤时间也是跟控制烘烤温度一样很重要的问题。
    5结语
    粉末涂料的涂膜产生色差的原因是多方面的，首先是在粉末涂料配方设计时原材料的选择，特别是颜料品种的选择合不合理，同时涂膜在正常厚度下有没有足够的遮盖力？其次是粉末涂料制造过程中，原材料的预混合工艺和熔融挤出混合工艺是否严格控制？再则是粉末涂装过程中，是否严格控制涂膜厚度、烘烤温度和时间也是很重要的因素？还有在粉末涂料制造和涂装过程中是否把设备认真清机也是不可忽视的问题。因此，必须做好上述事情才能保证涂装产品涂膜的色差。