德国品赫漆
美涂士漆

低温固化粉末涂料在刨花板上的应用性能研究

http://www.coatings.hc360.com2015年05月15日09:03 来源:中国防腐涂料网T|T

    慧聪涂料网讯:

帅浩坤1,邱锋利1,张文标2,肖海湖2

    (1.浙江天松新材料股份有限公司,浙江临安311300;2.浙江农林大学,浙江临安311300)

    摘要:通过DSC差示扫描法,得出聚酯树脂TS4613制备的粉末涂料固化温度为145.5℃,利用该低温固化粉末涂料涂装经过不同方式处理的刨花板,发现经过801胶处理的刨花板的涂膜综合性能最佳。同时,研究发现,上粉量越多,对于粉末涂料固化转移印花的效果越好。

    关键词:低温固化;粉末涂料;刨花板;转移印花

    doi:10.13752/j.issn.1007-2217.2014.04.006

    刨花板作为一种用途广泛的人造板,具有广阔的发展前景。同其它人造板一样,刨花板具有节约木材、改善木材性能、劣材优用、提高木材综合利用率等优点[1]。随着人们环保意识的不断增强,对于刨花板的外表装饰性能也提出了更高的要求。粉末涂料因其符合“4E”原则[2],故利用粉末涂料涂装刨花板成了一种趋势。刨花板由于表面存在着各种沟槽、导管、管胞、木射线等,一方面会引起表面不平整,另一方面也会造成粉末涂料的流展性差且不均匀。因此,对刨花板的表面作粉末涂装要比对金属材料操作困难得多。本实验通过制备低温固化粉末涂料,优化粉末配方,对刨花板表面进行砂光、机械磨压和化学处理,研究了其应用性能。

    1·实验部分

    1.1 主要原材料

    低温固化聚酯树脂TS4613:浙江天松新材料股份有限公司;环氧树脂E-12:工业品,黄山锦峰实业有限公司;安息香(消泡剂):宁波南海化学有限公司;GLP588(流平剂):宁波南海化学有限公司;GLP701(光亮剂):宁波南海化学有限公司;刨花板(4cm×8cm):福建福人木业有限公司,120×75×12mm3,含水率为9.5%~11.0%;801胶:武汉霞光装饰涂料有限公司,主要成分为聚乙烯醇+缩聚尿醛树脂;600#砂纸:上海砂纸厂;X8126铣床(带磨压盘):自制;15%NaOH:自制;聚醋酸乙烯乳液胶(白胶):嘉善华涛助剂厂;石蜡:广州市科尼化工有限公司。

    1.2 试样的制备

    将聚酯树脂TS4613、环氧树脂(E-12)、颜料、填料、流平剂、脱气剂、固化促进剂等按配方量(见表1)加入配料容器中,充分搅拌均匀后,经挤出机熔融挤出、粉碎,过180目筛,即获得粉末涂料,将其静电喷涂于样板上,再将样板置于红外固化箱内得固化涂膜。

表1 粉末涂料配方

表1 粉末涂料配方

    1.3 仪器设备

    Q2000型DSC差热分析仪:美国TA仪器公司;KYKY-1000B型扫描电子显微镜:北京中科科仪。

    2·结果与讨论

    2.1 低温固化粉末涂料体系确定

    本实验通过DSC差热分析仪,以空样品盘作参比,氮气保护,扫描升温速率分别为5、10、15、20℃/min,以确定所制备粉末涂料为低温固化粉末涂料[3-4]。

图1 非等温固化DSC曲线不同升温速率下TS4613粉末涂料的DSC曲线

图1 非等温固化DSC曲线不同升温速率下TS4613粉末涂料的DSC曲线

    从图1可知,随着升温速率提高,粉末涂料的固化起始温度To、峰值温度Tp和峰值温度Tf均向高温方向移动,用β分别对To、Tp和Tf作图2。外推法到β=0,可基本得到该粉末体系的凝胶化温度To=95℃,固化温度Tp=145.5℃以及后固化温度Tf=175℃。说明TS4613所制备的粉末符合低温固化的要求。

图2 TS4613粉末涂料的固化温度-升温速率关系

图2 TS4613粉末涂料的固化温度-升温速率关系

    2.2 刨花板的表面处理及涂装研究

    2.2.1 各种方法处理的试件上粉情况

    ①用600#砂纸,砂光方向为纵向,砂光时间为3min,对刨花板进行砂光处理;②用磨压头转速为150rpm,进给量为36mm/min,弹簧压缩量为0.5mm,对刨花板进行机械磨压处理;③用棉花蘸取少量的15%NaOH溶液均匀地涂抹于刨花板试件上,然后把试件放入温度已达到180℃的干燥箱中烘约1~2min,取出后冷却备用;④用刷子取少量的白胶均匀地涂抹于刨花板试件上,然后把试件放入温度已达到180℃的干燥箱中烘约5min,取出后冷却备用;⑤把石蜡均匀地涂抹于刨花板试件上,大约涂抹1min以后,将试件放入100℃的烘箱中烘1min使石蜡熔融,然后取出冷却备用;⑥用刷子取少量的801胶均匀地涂抹于刨花板试件上,然后将试件放入100℃烘箱中烘1min,取出冷却备用。对上述各种方式处理的刨花板进行粉末涂料静电喷涂,各试件上粉情况如表2所示。

表2 各种方法处理的试件上粉情况

表2 各种方法处理的试件上粉情况

    刷子取少量的白胶均匀地涂抹于刨花板试件上,然后把试件放入温度已达到180℃的干燥箱中烘约5min,取出后冷却备用;⑤把石蜡均匀地涂抹于刨花板试件上,大约涂抹1min以后,将试件放入100℃的烘箱中烘1min使石蜡熔融,然后取出冷却备用;⑥用刷子取少量的801胶均匀地涂抹于刨花板试件上,然后将试件放入100℃烘箱中烘1min,取出冷却备用。对上述各种方式处理的刨花板进行粉末涂料静电喷涂,各试件上粉情况如表2所示。

    从涂膜质量上看,用801胶处理的刨花板涂膜综合性能最好。刨花板表层的801胶膜,降低了刨花板和静电喷枪之间的导电效率,它的上粉量与机械磨压和砂光相比稍差。机械磨压和砂光虽然上粉效果好,但是涂膜质量差,不适合采用。用NaOH溶液、石蜡和白胶处理的刨花板不仅上粉率低,而且涂膜质量也差,

    2.2.2 刨花板粉末涂装涂膜性能的分析

    耐水性测试:按照GB/T1733-1993标准测试。划格法附着力测试:按照GB/T9286-1998标准测试。

    漆膜硬度测试:按照GB/T6739-2006标准测试。

表3 表面处理对涂膜性能的影响

表3 表面处理对涂膜性能的影响

表3 表面处理对涂膜性能的影响

    由表3可知,刨花板基材表面涂15%NaOH溶液的试件,在羧基型聚酯粉末固化过程中,残留了一部分的NaOH,残留的羟基与聚酯所带的羧基发生了反应,使得整个粉末体系出现了不同的固化速度,导致涂膜粗糙,再加上其亲水基团存在较多,导致15%NaOH溶液处理的试件经过常温浸泡24h后有起泡现象,耐水性差。

    由表3还可以看出,所有处理方法的硬度都较高,其中涂石蜡的试件表面硬度最低,这是由于蜡的表面张力很低,在涂膜固化过程中,蜡会迁移至涂膜表面,导致涂膜变软,硬度降低。

    从漆膜质量上看:涂801胶的涂层针孔极少,表面质量要明显好于其他处理方式,这是由于刨花板表面是个不平整的平面,旋切时,存在各类细胞如导管、大毛细管、纤维被分离形成的凹凸不平,涂801胶时将胶填入这些缝隙中,将之封闭,使粉末涂料在固化时有很好的流平性,因此能获得良好的涂膜。

    2.2.3 样品电子扫描电镜观察

图3 样品的扫描电子显微图

图3 样品的扫描电子显微图

图3 样品的扫描电子显微图

图3 样品的扫描电子显微图

图3 样品的扫描电子显微图

图3 样品的扫描电子显微图

    由图3可见,未处理试件的表面具有极大的空隙,且凹凸不平。而其它的各种处理都在一定程度上封闭了部分空隙,表面明显比未处理的平整。从空隙度来看,801胶处理<砂光处理<磨压处理<石蜡处理<未处理。因此,涂801胶的表面平整度是最好的。

    3·涂膜上粉量对试件印花效果的影响

    将刨花板经801胶涂膜后,烘干,再对其进行粉末喷涂,经过一定时间的预固化之后,对其进行转移印花处理。涂膜的上粉量对转移印花的效果如表4所示。

表4 上粉量对转移印花的影响

表4 上粉量对转移印花的影响

    从表4可知,上粉量多的试件一般印花后的图案较清晰,印花整体效果好的概率高;而上粉量少的试件其印花效果几乎都不理想。

    4·结论

    (1)通过DSC差示扫描量热法,计算出了TS4613的固化温度为145.5℃,其固化温度要远远低于聚酯-环氧普通型180℃的固化温度,可以确定TS4613制备的粉末涂料为低温固化粉末涂料。

    (2)通过对刨花板进行不同的处理方式的研究,发现经过801胶处理的刨花板空隙度最低,表面涂装综合性能最佳。

    (3)通过对801胶处理的刨花板进行转移印花的研究,发现上粉量对转移印花的效果影响很大,上粉量多,印花效果越好。

    参考文献

    [1]张德荣,林静,张双保.中国刨花板工业的回顾与展望[J].木材加工机械,2001,(1):24-29.

    [2]陈红.粉末涂料发展展望[J].涂料工业,2001,(11):5-9.

    [3]刘宏,单国荣,潘鹏举.聚酯树脂粉末涂料的固化行为[J].化工学报,2012,63(4):1315-1320.

    [4]韩俊华,吕建,徐晓.环氧粉末涂料的固化动力学和固化工艺的研究[J].热固性树脂,2010,25(3):1-5.

责任编辑:谭蓉

一品迪邦漆

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

慧聪市场华隆漆

一周话题人物 [人物关注排行榜]

[杨泽生] 把客户有效需求放第一位
在这么多年的发展过程中,鸿昌化工产品在技术升级上,产品更新上从未停滞。[详细]
[何伟] 涂料草根英雄创业路
因为何伟要在涂料行业建立自己的民族品牌,而“皇朝”比较传统、古典,但是又不失庄严与霸气。[详细]