改善快干汽車漆漆膜外觀效果 楊春雷，周曉紅，冉紘宇 （西北永新涂料有限公司，蘭州 730046） 摘要：介紹了對(duì)快干汽車漆在大型自卸卡表面涂裝效果差的原因分析，通過調(diào)整樹脂的固體含量，選擇不同分子量的濕潤分散劑、不同極性的流平劑、不同空間結(jié)構(gòu)防沉劑、不同揮發(fā)速率的稀釋劑等多種有效手段，改善快干汽車漆漆膜的外觀效果。 關(guān)鍵詞： 大型自卸卡車；涂裝；樹脂；分散劑；改善外觀效果
0 引言 快干汽車漆由高固體醇酸樹脂作基料、助劑、顏料、有機(jī)溶劑等組成的單組分涂料�？旄善嚻嵊捕雀�、光澤好、干燥快、附著力好，具有保護(hù)功能好、裝飾性好、豐滿度好，有優(yōu)良耐候性和施工性。因此快干汽車漆產(chǎn)品在大型自卸卡車上的應(yīng)用越來越多，目前國內(nèi)大型自卸卡車底盤涂裝一般都采用底面合一的高氯化產(chǎn)品，車廂一般采用底漆加面漆的工藝進(jìn)行涂裝。由于以前大型自卸卡車車廂對(duì)涂裝效果的要求不是太高，并且部分涂裝還是在戶外施工，所以導(dǎo)致快干汽車漆在施工過程中會(huì)出現(xiàn)干噴、流掛、橘皮、光澤低等一系列漆膜弊病，因此改善快干汽車漆的表面效果十分重要。 我公司快干汽車漆主要通過樹脂、顏料、分散劑、防沉劑、二甲苯等組成。樹脂是外購的高固體中短油醇酸樹脂，其中干性植物油和脂肪酸分子中存在大量的雙鍵，經(jīng)過空氣中的氧氣反應(yīng)交聯(lián)固化，并且樹脂中殘留的羥基和羧基使漆膜具有良好的附著力。稀料為我公司專用稀料——快干汽車漆稀料，主要包括二甲苯和醋酸正丁酯。 國內(nèi)工業(yè)用漆中很大一部分主要用于大型自卸卡車車廂的涂裝，我公司快干汽車漆的年產(chǎn)量接近千t，近年來由于客戶對(duì)漆膜外觀要求的提高和產(chǎn)品本身適應(yīng)性存在一定的問題，所以需要提高快干汽車漆漆膜外觀效果以適應(yīng)涂裝現(xiàn)場和市場的需求。在原有快干汽車漆的基礎(chǔ)上從施工過程、稀料的選擇、配方等各方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。使得產(chǎn)品在戶外涂裝，用PQ-2型噴槍，0.5 ~ 0.6 MPa的壓力涂裝施工，漆膜厚度達(dá)到60 ~ 80 μm，不發(fā)生流掛、干噴、橘皮等現(xiàn)象，并且光澤要求在88%以上。 1 原因分析 1.1 人員方面 人員方面現(xiàn)場施工人員為包頭分公司員工，主要從事大型自卸卡車的涂裝，經(jīng)過近10 d的現(xiàn)場觀察,雖然施工人員技術(shù)、施工水平有一定的基礎(chǔ)，但是要達(dá)到施工成膜厚度60 ~ 80 μm并保證良好效果，還是有一定的欠缺，并且該工程為涂裝一體化工程，施工人員在涂裝過程中有趕工期的情況，致使面漆厚度有些地方甚至在50 μm以下的情況，沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的漆膜厚度，所以施工人員會(huì)影響到漆膜外觀效果，為要因之一。 1.2 檢測(cè)儀器方面 我公司所使用的檢測(cè)儀器由第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)鑒定，均在校準(zhǔn)期內(nèi)，確保了分析儀器正常使用，且每次檢測(cè)使用人都會(huì)按儀器設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行操作，并由經(jīng)驗(yàn)豐富的客服人員進(jìn)行現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)，目視觀測(cè)漆膜出現(xiàn)流掛、光澤低、橘皮等漆膜弊病，因此可以排除檢測(cè)儀器異常，造成外觀效果檢測(cè)數(shù)據(jù)異常的情況。 1.3 設(shè)備方面 涂料生產(chǎn)設(shè)備方面，我公司無論是砂磨還是攪拌都有專門的維修人員定期進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，能夠確保設(shè)備正常運(yùn)行，并且這些設(shè)備同時(shí)在生產(chǎn)其他品種，均正常，可以將其排除。涂裝施工使用設(shè)備方面，施工現(xiàn)場使用3把不同口徑的PQ-2型噴槍噴涂快干汽車漆，都出現(xiàn)了不同程度的漆膜弊病，但是現(xiàn)場涂裝其他涂料，漆膜都無異常，所以設(shè)備方面沒有任何問題。 1.4 樹脂、助劑方面 成膜樹脂體系作為涂料的重要組成部分，對(duì)涂料的各項(xiàng)性能起到了至關(guān)重要的作用�？旄善嚻崾褂玫�6055樹脂為外購高固體分樹脂，高固體分樹脂涂料雖然對(duì)漆膜的豐滿度具有優(yōu)勢(shì)，但在施工過程中出現(xiàn)橘皮的可能性較大，所以6055樹脂可能影響漆膜的表面效果。 分散劑能夠降低液/固相之間的界面張力，提高顏料在樹脂中的分散效率，良好的分散性可以使得漆膜表面更加平整。快干汽車漆中使用的是傳統(tǒng)型低分子量潤濕分散劑，對(duì)有機(jī)紅顏料分散不是很穩(wěn)定，可能會(huì)導(dǎo)致分散粒子產(chǎn)生絮凝和沉降，對(duì)漆膜外觀有較大影響。 快干汽車漆加入硅油液來改善涂料的流變性，我公司使用的是甲基線型聚硅氧烷硅油液，雖然有很好的消泡、流平和化學(xué)穩(wěn)定性，但是該硅油液有一定的吸濕性，可能影響漆膜表面的光澤和顯影性。 防沉劑在涂料中引入了疏松網(wǎng)絡(luò)觸變性結(jié)構(gòu)，能使顏、填料顆粒懸浮而不結(jié)塊，防止顏料沉降，改善涂料性能，保持優(yōu)良的流平性和流掛性等。但我公司快干汽車漆中加入的氯化石蠟隨著溫度的變化，有可能造成蠟析出，可能會(huì)影響到漆膜外觀。 1.5 稀釋劑方面 現(xiàn)場使用稀料為我公司快干汽車漆專用稀料主要包括二甲苯和醋酸正丁酯，其中醋酸正丁酯的相對(duì)揮發(fā)速率為1，二甲苯的相對(duì)揮發(fā)速率為0.77。揮發(fā)較快導(dǎo)致漆膜流平時(shí)間較短，會(huì)出現(xiàn)干噴、橘皮的現(xiàn)象并且光澤降低，現(xiàn)場加入少量揮發(fā)速度比二甲苯低的DBE和PMA稀釋劑，漆膜表面效果確實(shí)有所提高，所以不同的稀釋劑確實(shí)影響漆膜的外觀。 1.6 環(huán)境方面 我公司驗(yàn)證產(chǎn)品一般都是在室內(nèi)、常壓（0.4 MPa）、平面施工，板面效果良好。而產(chǎn)品施工現(xiàn)場為戶外、高壓（0.5 ~ 0.6 MPa）、立面施工，板面效果差。雖然施工環(huán)境對(duì)外觀的影響比較大，但是施工現(xiàn)場的環(huán)境是無法改變的，所以只能調(diào)整產(chǎn)品適應(yīng)現(xiàn)場施工工藝。 1.7 主要原因 綜上所述，通過分析驗(yàn)證，我們認(rèn)為快干汽車漆在現(xiàn)場涂裝過程中出現(xiàn)流掛、橘皮、干噴、光澤低等漆膜弊病的主要因素有：1)使用的樹體系不當(dāng)；2)分散劑、流平劑、防沉劑選擇不當(dāng)；3)稀釋劑選擇不當(dāng)；4)面漆漆膜厚度太低；5)施工人員涂料施工技能欠缺。 2 解決方案 原因分析確認(rèn)后，制定了一系列的對(duì)策，見表1。 表1 原因分析及對(duì)策 序號(hào) | 要因 | 對(duì)策 | 1 | 基料的選擇 | 通過多方驗(yàn)證，選擇合適的基料 | 2 | 所使用的分散劑的選擇 | 通過多方驗(yàn)證，選擇合適的分散劑 防沉劑） | 3 | 所使用的流平劑的選擇 | 通過多方驗(yàn)證，選擇合適的流平劑、 | 4 | 所使用的防沉劑的選擇 | 通過多方驗(yàn)證，選擇合適的防沉劑、 | 5 | 稀釋劑的選擇 | 對(duì)溶劑成分和配比做進(jìn)一步調(diào)整 | 6 | 加大施工人員的培訓(xùn) | 漆膜厚度達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn) |
在提出相應(yīng)的對(duì)策后，我們對(duì)這些對(duì)策逐一進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，并得出相關(guān)結(jié)論。 2.1 樹脂基料的選擇 通過分析討論，根據(jù)各樹脂體系的性價(jià)比，我們?nèi)匀徊捎么妓針渲鳛闃渲w系，并根據(jù)性能要求選取6055改性醇酸樹脂（外購）和636快干醇酸樹脂（自制）進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。636快干醇酸樹脂油度適中，搭配季戊四醇使樹脂具有較高的聚合度，使漆膜快干，漆膜豐滿，保光、保色性好。6055樹脂為外購聚酯樹脂，干性較好，漆膜豐滿，顯影性好。最后在相同施工參數(shù)下對(duì)漆膜性能、外觀和施工性進(jìn)行考察，見表2。 表2 不同樹脂漆膜檢驗(yàn)結(jié)果 項(xiàng)目 | 光澤/% | 表干時(shí)間 /min | 實(shí)干時(shí)間 /h | 板面效果 | 指標(biāo) | ≥85 | ≤30 | ≤24 |
| 6055改性醇酸樹脂 | 75~81 | 25 | 14 | 失光嚴(yán)重，顯影性和豐滿度差 | 6055樹脂∶順酐樹脂=3∶1 | 77`83 | 20 | 22 | 失光嚴(yán)重，顯影性和豐滿度差 | 6055樹脂∶順酐樹脂=4∶1 | 77`83 | 20 | 23 | 失光嚴(yán)重，顯影性和豐滿度差 | 6055樹脂∶ XA-81（通用樹脂）=3∶1 | 86`88 | 10 | 22 | 失光嚴(yán)重，顯影性和豐滿度差 | 636快干醇酸樹脂 | 80`86 | 20 | 17 | 光澤稍低，顯影性和豐滿度差 | 636快干醇酸樹脂∶順酐樹脂=3∶1 | 88`92 | 15 | 16 | 光澤好，顯影性和豐滿度較好 | 636快干醇酸樹脂∶順酐樹脂=4∶1 | 88`91 | 15 | 14 | 光澤好，顯影性和豐滿度好，但漆膜脆 | 636快干醇酸樹脂∶石油樹脂=4∶1 | 90`92 | 20 | 18 | 板面效果好，光澤高，后期考察，板面有開裂現(xiàn)象 | 636快干醇酸樹脂∶582氨基樹脂=5∶1 | 81`85 | 25 | 22 | 光澤稍低，顯影性和豐滿度差 | 636快干醇酸樹脂∶XA-81（通用樹脂）=4∶1 | 88`92 | 18 | 20 | 光澤高，顯影性和豐滿度好，價(jià)格高 |
由表2可得出結(jié)論：636快干醇酸樹脂拼加順酐樹脂制備快干汽車漆，在干燥性、光澤、板面效果上都優(yōu)于原6055改性醇酸樹脂制備的快干汽車漆，在性能上可滿足快干汽車漆的性能指標(biāo)要求，因此636快干醇酸樹脂∶順酐樹脂=3∶1確定為效果最佳體系。 2.2 助劑的選擇 在基料確定之后，為了使產(chǎn)品穩(wěn)定、性能優(yōu)異，我們對(duì)所需要的助劑及其用量進(jìn)行分析驗(yàn)證，見表3 ~ 5。 表3 潤濕分散劑選擇結(jié)果 分散劑 | 用量/% | 光澤/% | 淋膜指搽效果 | 噴涂板面效果 | 923S | 0.2 | 80~86 | 分散不均勻，漆膜浮色 | 35%兌稀出現(xiàn)橘皮現(xiàn)象 | 923S | 0.5 | 80~86 | 分散不均勻，漆膜浮色 | 35%兌稀出現(xiàn)輕微橘皮現(xiàn)象 | BYK190 | 0.2 | 78~86 | 分散不均勻，漆膜浮色 | 豐滿度較差 | BYK190 | 0.5 | 78~86 | 分散不均勻，漆膜浮色， | 豐滿度較差 | LW-110 | 0.1~0.2 | 87~88 | 分散均勻，漆膜輕微浮色， | 板面良好 | LW-110 | 0.3~0.4 | 87~88 | 分散均勻，漆膜顏色一致， | 板面良好 | 結(jié)論 | 使用LW-110 分散劑，加量 0.3%~0.4%，分散效果最好 |
表4 流平劑選擇結(jié)果 流平劑 | 用量/% | 板面效果 | 硅油液 | 0.2 | 有橘皮現(xiàn)象 | 硅油液 | 0.5 | 有橘皮現(xiàn)象 | 837流平劑 | 0.2 | 有輕微橘皮現(xiàn)象 | 837流平劑 | 0.5 | 有輕微橘皮現(xiàn)象 | BYK-306 | 0.2 | 有輕微橘皮現(xiàn)象 | BYK-306 | 0.4 | 板面良好 | 結(jié)論 | 選擇流平劑為BYK-306，用量0.4%，流平效果最好 |
適用于醇酸體系可選擇的防沉劑主要包括有機(jī)膨潤土、氣相二氧化硅、229蠟，SUPER蠟等。在多次試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)SUPER蠟與樹脂的相容性最好，既不會(huì)影響漆膜的光澤，防流掛性能也最佳，而且對(duì)防止涂料中顏料的沉淀也有較好的作用，因此，本試驗(yàn)中選用SUPER蠟為防流掛助劑。 表5 防塵劑選擇結(jié)果 防沉劑型號(hào) | 用量/% | 板面效果 | 229防沉劑 | 1 | 豐滿度一般，60~80 μm流掛 | 229防沉劑 | 2 | 豐滿度一般，60~80 μm輕微流掛 | 229防沉劑 | 3 | 60~80 μm流掛性好，板面有輕微橘皮現(xiàn)象 | SUPER蠟 | 1 | 板面良好，80~100 μm輕微流掛 | SUPER蠟 | 2 | 板面良好，60~80 μm流掛性好 | 氣相二氧化硅 | 3 | 2遍涂裝，60~80 μm流掛嚴(yán)重 | 801-A有機(jī)噴潤土膏 | 6 | 60~80 μm, 輕微流掛，顯影性差 | 結(jié)論 | 選擇防沉劑為SUPER蠟，用量2%，效果最好 |
2.3 稀釋劑的選擇 通過對(duì)溶劑的配制試驗(yàn)，綜合考慮溶劑的溶解力、揮發(fā)速率及干燥速度、漆膜光澤、外觀等，我們制定了如下方案，見表6。 表6 稀釋劑劑選擇結(jié)果 項(xiàng)目 | 表干時(shí)間/min | 光澤/% | 效果 | 專用稀料 | 10 | 79~84 | 干燥太快，有干噴的現(xiàn)象 | 專用稀料+1%DBE | 12 | 82~86 | 干燥稍快，有橘皮 | 專用稀料+3%~5%DBE | 20 | 85~91 | 板面良好，40 μm不流掛，光澤91% | 專用稀料+1%PMA | 12 | 82~86 | 干燥稍快，有橘皮 | 二甲苯+5%DBE | 20 | 89~91 | 板面良好，60~80 μm不流掛，光澤91% | 二甲苯 | 18 | 85~90 | 板面良好，40 μm不流掛，光澤90% | 二甲苯∶丁醇=3∶1 | 20 | 85~91 | 板面良好，40 μm厚度光澤91% |
結(jié)論：分別考察溶劑對(duì)快干汽車漆外觀，光澤、流平性、流掛性的影響，進(jìn)行綜合性能考評(píng)后，對(duì)二甲苯+5%DBE比較滿意，稀釋劑兌稀噴板外觀效果好，光澤≥88%，表干時(shí)間為20 min，附著力1級(jí)，60~80μm不流掛，達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)。 3 結(jié)果分析 通過對(duì)基料、分散劑、流平劑、防沉劑等助劑、顏料、稀釋劑的選擇，最終確定了快干汽車漆的配方，并將該配方與原配方的各項(xiàng)性能指標(biāo)做了一系列的驗(yàn)證對(duì)比，得到最優(yōu)結(jié)果，見表7 ~ 10。 表7 基礎(chǔ)性能對(duì)比檢測(cè)結(jié)果 檢驗(yàn)項(xiàng)目 | 技術(shù)指標(biāo) | 優(yōu)化配方 | 原配方 | 漆膜顏色和外觀 | 平整光滑 | 符合 | 符合 | 細(xì)度/μm | ≤20 | 20 | 20 | 黏度（涂-4杯）/s | 60-80 | 80 | 78 | 漆膜外觀 | 平整光滑 | 平整光滑 | 橘皮、光澤低，60μm有流掛現(xiàn)象 | 容器中狀態(tài) | 攪拌后均勻，無硬塊 | 符合 | 符合 | 表干時(shí)間/min | ≤30 | 20 | 10 | 實(shí)干時(shí)間/h | ≤24 | 20 | 16 | 光澤/% | ≥85% | 91 | 85 | 附著力/級(jí) | ≤1 | 1 | 1 |
表8 戶外曝曬對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果 項(xiàng)目 | 原配方 | 優(yōu)化配方 | 戶外曝曬 | 6個(gè)月 | 漆膜有變色、失光現(xiàn)象 | 漆膜無失光、變色現(xiàn)象，保光、保色性好。 | 12個(gè)月 | 無開裂 | 無開裂 | 冷熱循環(huán) | 20個(gè)周期開裂 | 20個(gè)周期無開裂 |
表9 大生產(chǎn)產(chǎn)品戶外施工結(jié)果 項(xiàng)目 | 檢測(cè)結(jié)果 | 漆膜外觀 | 平整光滑，無橘皮現(xiàn)象、顯影性好 | 表干時(shí)間/min | 20 | 光澤/% | 88~91 | 流掛性 | 80~100 μm無流掛現(xiàn)象 |
優(yōu)化項(xiàng)目 | 最優(yōu)搭配 | 樹脂體系 | 636樹脂：順酐樹脂液=3:1 | 分散劑體系 | 0.3%~0.4%的LW-110分散體系 | 流平劑體系 | 0.3%~0.4%的BYK306流平體系 | 防沉體系 | 2%的SUPER蠟 | 稀料體系 | 二甲苯+DBE |
4 結(jié)語 快干汽車漆從2017進(jìn)行了體系切換，截止到2019年3月累計(jì)生產(chǎn)產(chǎn)品幾百t，總產(chǎn)值近千萬元，該產(chǎn)品用PQ-2型噴槍0.5 ~ 0.6 MPa壓力下進(jìn)行戶外涂裝施工，厚度60 ~ 80 μm沒有流掛、干噴、橘皮等現(xiàn)象，并且光澤在88% ` 91%，客戶使用穩(wěn)定，無不良反應(yīng)，改進(jìn)后的產(chǎn)品經(jīng)市場驗(yàn)證，能夠滿足需求。
（詳見《現(xiàn)代涂料與涂裝》2019-7期）
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