高庆福，甘灯河，邓剑辉，欧阳建群
(广州擎天材料科技有限公司，广州510860)
摘要：根据橘纹形成原理，制备了合适的皱纹剂，探讨了树脂黏度与体系反应速率对纹理效果的影响，研制了具有优异耐溶剂性、耐盐雾性和施工稳定性的IT设备专用橘纹粉末涂料。
关键词：粉末涂料 橘纹 黏度 缩孔 耐溶剂性
0 引言
橘纹粉末涂料，又称皱纹粉或花纹粉，是一种固化后涂层表面能出现有规律的凹凸花纹的美术型粉末涂料，因其具有很强的装饰性，已经广泛应用于缝纫机、复印机、电控柜、小型电机等外壳的涂装。由于粉末涂装的环保优点以及便利性，已在不少高端信息技术（IT）设备上开始使用橘纹粉末涂料进行涂装。但是，这些IT设备上涂装的粉末涂料与以往橘纹粉末涂料相比，无论其外观还是性能都有更高的要求。因此仅采用现有方法难以制备出满足使用要求的IT 产品用橘纹粉末涂料。本研究针对IT 产品的使用要求、特性，从粉末涂料配方设计上讨论该产品的制备原理及方法。
1 试验部分
1.1 原材料
橘纹粉末涂料所用原料及基础配方如表1所示。
1.2 试验设备
1.3 试验方法
按配方称量原材料，混合均匀，用双螺杆挤出机挤出，破碎后高速粉碎机粉碎，过180 目标准筛，获得底粉。将皱纹剂按一定比例与底粉干混合，所得的粉末涂料采用静电喷涂，固化条件为180℃/15min，然后进行各项测试。
2 结果与讨论
从原理上看，粉末涂料在熔融流动状态下的表面张力与花纹的效果有着紧密的联系，而影响表面张力的因素主要是树脂本身（熔融黏度及水平流动）、纹理助剂、以及粉末的反应特性。以下就适用于IT 设备上的橘纹型粉末涂料的制备及影响因素进行系统的讨论。
2.1 皱纹剂的选择
皱纹剂的使用方法一般有内挤出与外混两种，两种做法各有优劣：内挤型皱纹剂主要用于制造大皱纹，污染较小；但是其纹理调节能力差，难以制得细而清晰的皱纹，并且由于皱纹剂处于涂层内部，喷涂厚度稍有不足即会出现缩孔现象。外混型皱纹剂能产生立体感很强的皱纹花纹，但是与深色底粉混合时有白色杂点，并且一般的商用皱纹剂产品污染性强，喷涂时难以做到快速切换。从这一点来说，对于产品类型繁多的IT 产品的涂装而言，必定需要频繁切换粉末涂料，产品的污染性强会加大喷涂作业的难度及降低生产效率。更为不利的是，由于目前一般采用的皱纹剂主要有热塑性聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚四氟乙烯等，相对于粉末涂料本身，这些物质密度相对较低、质量较轻、而且粒径细，因此在喷涂与回收过程中，容易与底粉组合物分离，使局部添加量发生了变化，打破了体系内表面张力的相对平衡状态，导致纹路发生变化甚至产生露底现象。
基于以上分析，本研究采用外混自制皱纹剂的方式进行橘纹粉末涂料的研制，自制皱纹剂配方如表2 所示。相对于一般商用皱纹剂，自制皱纹剂具有表面张力可调的特点，能针对不同粉末涂料体系制作表面张力适合的皱纹剂。由于填料的加入，自制皱纹剂的密度与底粉相当，喷涂及回收过程都不易分离，有良好的工艺稳定性。而且，自制皱纹剂组分颜色与底粉相同，不会出现杂点类外观缺陷。
表3 是同一底粉配方添加不同皱纹剂的对比。
从表3 可以看到，采用自制的皱纹剂制得的粉末涂料既有内挤皱纹剂型的较低干扰性和施工稳定性，又具有外加皱纹剂型的纹理立体的优点。由于其不容易出现缩孔的特性，保证了制得的粉末涂料耐盐雾腐蚀性能较好，即对基材提供了较好的保护。另外，外混商用橘纹粉的耐溶剂性较差，这是因为这种皱纹剂相对分子质量较低，而且仅上浮在涂层表面，未与体系发生化学反应。而自制皱纹制剂和内挤皱纹剂低分子物被涂膜包裹起来，显示出较佳的耐溶剂性。
2.2 树脂的选择
树脂是粉末涂料成膜物的最重要组成部分，它的性能参数对皱纹的形成有决定性影响，根据树脂熔融黏度、水平流动对橘纹的影响，筛选出适用于橘纹粉末制备的树脂。
从表4 实验数据可以看出，在胶化时间相当的条件下，粉末体系黏度在适宜的范围内，黏度高的起花纹较小，黏度低的起花纹较大。而黏度特别高时难以出现连续的橘纹，样板外观表现为一个个凹坑。分析其原因，粉末涂料受热熔融时，涂层开始铺张，而浮于涂层表面的皱纹剂由于表面张力较低，熔融膜不能充分润湿这些物质，从而产生纹理。当熔融黏度较低时，低表面张力物质引起的凹坑更大，从宏观表现出较大的皱纹，但当体系的黏度过高，阻力过大，无法形成波浪，因而难以观察到连续的橘纹纹理。其示意图如图1 所示。
2.3 胶化时间的影响
前面已经论述了体系黏度对皱纹纹理有重要的影响。而体系黏度与其反应速率及胶化时间有密切的关系。当加热烘烤时，熔融黏度随加热时间的延长而下降。此时，涂膜开始形成橘纹。涂料交联固化开始后，涂料的熔融黏度开始上升，涂料流动减缓，交联固化反应达到一定程度后，涂料就停止了流动，从而把纹理效果及时“冻结”。
胶化时间的变化表明，过短的胶化时间使体系黏度上升过快，涂膜还没来得及形成纹路就被凝结住。而且，过短的胶化时间在生产过程中难以控制、同时极大影响粉末的贮存稳定性。从橘纹大小的结果来看，过长的反应时间，即使黏度很低的情况下，依然难以形成皱纹。这是因为，由于体系不反应，涂膜依然处于流平阶段，体系内部的表面张力逐渐趋于平衡，丧失形成纹理的驱动力。综上所述，较短的胶化时间有利于获得立体感较佳的橘纹效果。通过促进剂改变其反应速率，表5 为反应速率对橘纹形成的影响试验结果。
3 结语
采用特制的皱纹剂能够较为便利地调节表面张力大小，能更好地匹配不同底粉，获得工艺稳定性佳、耐溶剂性、耐盐雾性好的橘纹粉末涂料；黏度较低但流动较小的树脂有利于皱纹的形成；辅以促进剂改变固化反应速率，得到的皱纹表面效果好，纹理立体感强。
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