龟纹粉末涂料创新与发展（修正版）
Innovation and Development of Moire powder coatings
河南创绮涂料有限公司商新学
1、前言
龟纹粉末涂料顾名思义其涂层外观是一种类似龟壳外观效果的粉末涂料类型，具有强烈的触感与视感，这种效果粉末涂料特别是在当今的欧美非常流行，目前仍具有向全球蓬勃蔓延流行发展的趋势。
其实，龟纹粉末涂料已有十多年的研究、发展与应用的历史，然而令人遗憾的是至今为止仅有为数不多的粉末涂料制造商能制备与应用非常稳定的龟纹粉末涂料。本篇文章将深入探讨此类粉末涂料。
2、龟纹粉末涂料的基料类型
对于优秀的配方设计师而言，非常清楚特殊纹理效果的粉末涂料往往与特种基料或助剂密不可分，比如雪花纹粉末涂料、皱纹（或称绵绵纹、水纹、布纹、皮纹等，这里统称皱纹，以下同）粉末涂料、点花纹或孔雀纹粉末涂料。对于龟纹粉末涂料更是如此，大致能形成龟纹粉末涂料的基料类型主要有以下几种：
⑴ 环氧-双氰胺型
此类龟纹粉末涂料是在皱纹粉末涂料基础上，外添加少量龟纹剂所形成，其配方中往往含有少量的聚酯树脂来调整产品稳定性、机械性能或光泽性能等。所形成的龟纹效果取决于环氧树脂品质、基料含量、催化剂、涂膜色彩、龟纹剂颗粒大小及用量等，特别是要求龟纹剂粒度较粗，因此受影响因素较多，产品稳定性极差。
同时，由于产品中使用了一种叫乙酰丙酮铝的催化剂，这种催化剂对人眼睛具有强烈的刺激性副作用，易造成操作人员红眼病等反应，严重时甚至丰在导致视网膜脱落的危险。因此，不建议推广与使用。
特别指出的是，由于产品中大量使用了环氧树脂，此类龟纹粉末涂料耐候性特别差不适合户外应用的场合。
⑵ 环氧-聚酯型
笔者通过试验，偶然发现在正常40/60型环氧-聚酯型粉末涂料配方中添加适量的乙酰丙酮铝催化剂，外添加少量龟纹剂能产生非常稳定的龟纹效果，通过反复测试与验证，此类龟纹粉末涂料的生产与喷涂应用稳定性较佳。然而，更换其它牌号或品牌的聚酯树脂后，并不能如预期那样龟纹效果。因此，此类龟纹粉末涂料还待于研究与开发相应的聚酯树脂。
⑶聚酯-丙烯酸型
通常，采用聚酯-丙烯酸型基料用来设计户外应用的极无光型粉末涂料，具有非常低的光泽度。然而，在采用低酸值的聚酯树脂与丙烯酸聚酯搭配设计配方时，经常会发现涂层表面产品细小的花纹，若将此种花纹经特别设计稳定下来外添加适量龟纹剂就形成了龟纹粉末涂料。
然而，这种龟纹粉末涂料是的特殊聚酯/丙烯酸配比之下实现的，这对基料品质的稳定性提出了极高的要求，对生产设备与工艺也具有较大的依赖性。因此，在实际应用中，实现大批量、长期稳定的生产供应都存在较大的障碍。
⑷ 聚酯-氨基树脂型
对于聚酯－氨基树脂型粉末涂料，或许对于国内绝大多数粉末涂料制造商而言，此类粉末涂料还是非常陌生的。但是却掩盖不了此类粉末涂料在应用市场上以高端粉末涂料应用类型而居，中型及大型粉末涂料制造商都或多或少有此类粉末涂料的市场上销售（产品类型单一、目标市场面窄的制造商除外）。
此类型龟纹粉末涂料同时适用于户内外的应用环境，具有非常好的应用前景。目前随此类低羟值的聚酯树脂、氨基树脂、TronQi®WL系列纹理催化剂等配套原料的广泛深入地开发与价格的逐步降低，此类粉末涂料逐步被广大用户所接受。此篇文章也将着重探讨此类产品。
⑸ 其它类型
能做出龟纹粉末涂料的基料类型很多，除以上类型之外新型基料类型还在开发与研究之中，相信不久的将来有更多基料类型的产品研发出来。
3、用于聚酯-氨基型粉末涂料催化剂的开发与研究
在龟纹粉末涂料助剂的应用中，常用的一款助剂就是龟纹剂，而其只能是辅助龟纹成型或调整纹效果的作用。经研究，这种龟纹剂是一种特殊蜡类物质，这种蜡粉具备低熔点、低黏度等特殊性能。而真正能促使形成龟纹效果的关键助剂，最重要的就是纹理催化剂，其是纹理成型剂。
在户内环氧树脂型或环氧-聚酯型应用较广的催化剂是乙酰丙酮铝，也就是行业熟知的绵绵剂或称水纹剂。但此类催化剂有一个无法避免的缺陷——容易导致操作员工得“红眼病”，严重时甚至导致操作员工视网膜脱落。有良好社会责任意识的粉末涂料制造商已意识到了其的危害性，目前已逐步淘汰其在粉末涂料中的使用。并且因此类粉末涂料由于户外应用耐候性极差，产品批次生产与应用不稳定原因，国内用量呈逐年降低之趋势。
另一类催化剂就是特种纹理催化剂，主要用于聚酯-氨基树脂型皱纹（或称绵绵漆、水纹、皮纹、布纹，以下统称皱纹）、网纹、龟纹以及孔雀纹等纹理类型的粉末涂料中，针对四甲氧基甲基甘脲树脂进行催化作用。此类催化剂在2010年之前完全依赖进口，在2010年随商新学将此类催化剂成功开发与推广，经十多年的发展此类催化剂已完全实现国产，目前已在了国内市场得到广泛应用并早已远销到了国外。随纹理催化剂的进一步深入开发，已形成了TronQi®WL3218A、TronQi®WL6496A、TronQi®WL5298A、TronQi®WL5260A四款产品，同时在国内进行推广与销售。TronQi®WL系列每一款纹理催化剂化学成分不尽相同，所应用范围及特性也不一样，因此有必要在这里做统一比较，以示区别，其对比如表1。
表1 TronQi®WL系列纹理催化剂比较
产品类型⑴ 项目 |
TronQi®WL318A |
TronQi®WL6496A |
TronQi®WL5298A |
TronQi®WL5260A |
载体⑵ |
优质沉淀白炭黑 |
优质沉淀白炭黑 |
优质沉淀白炭黑 |
优质沉淀白炭黑 |
活性成分⑶含量 |
60% |
60% |
50% |
60% |
推荐应用产品类型 |
皱纹、网纹、孔雀纹 |
皱纹、网纹 |
无光龟纹 |
低光龟纹 |
产品配方推荐用量/% |
0.8～1.6 |
0.4～0.8 |
0.2～0.4 |
0.4～0.8 |
推荐固化条件 |
200℃×15′ |
200℃×15′ |
200℃×15′ |
200℃×15′ |
涂层光泽度 |
低-高，可调 |
低，可调整范围宽 |
极低，可调整范围窄 |
低，可调整范围窄 |
涂层机械力学性能 |
差→优 |
良→优 |
良→优 |
|
涂层表面纹理效果 |
立体感较好，适宜做普通水纹、网纹及龟纹粉末涂料，为通用型纹理催化剂。 |
立体感一般，较为适合做绵绵纹、网纹等，机械性能优异，适合进行木纹转印。 |
立体感强，光泽度极低，不需要添加龟纹辅助成型剂，即可形成龟纹效果，较适宜做薄涂龟纹粉末涂料。 |
立体感强，光泽相比TronQi®WL5298A高，较适宜做低光龟纹粉末涂料，但不适用薄涂龟纹粉末涂料 |
⑴不同的产品类型适用产品对象不同，请谨慎选择使用；
⑵用于此类催化剂的载体可以为沉淀型白炭黑，可以为低羟基值的聚酯树脂羟基值35±10mgKOH/g，也可以为优质硫酸钡；
⑶活性成分，即纹理催化剂，自制，常温下为液体、半固态或固体，为国内首创，部分产品为全球首创。
表2 TronQi®WL系列纹理催化剂推荐应用配方
涂层类型 原料名称 |
配方用量/% |
||||
皱纹（绵绵漆） |
网纹(水纹) |
龟纹（皮纹） |
孔雀纹（多色花） |
||
PE-OH |
羟基封端聚酯树脂⑴ |
56.00 |
60.00 |
64.00 |
68.00 |
BL-1174 |
四甲氧基甲基甘脲⑵ |
3.30 |
3.60 |
3.90 |
4.20 |
BL-1400 |
3.20 |
3.20 |
3.20 |
3.20 |
|
0.30 |
0.30 |
0.30 |
0.30 |
||
FL-88 |
流平剂⑷ |
0.8 |
0.80 |
0.80 |
0.00 |
TronQi®WL |
纹理催化剂⑸ |
0.80 |
0.80 |
0.20-0.80 |
0.80 |
TW-820 |
蜡粉 |
0.80 |
0.80 |
0.80 |
0.80 |
Ti-** |
34.80 |
30.50 |
26.40 |
22.7 |
|
LB-160 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
0.00 |
|
⑴羟基封端聚酯树脂，不同厂家、不同牌号的聚酯树脂，所做出的涂层纹理差别较大，须通过实验来确定选择；
⑵国产，通过试验确定与树脂配比，推荐与聚酯比例为7：93；
⑶封闭型异氰酸酯，用于调整配方综合性能，如纹理、光泽、固化条件等；
⑷以白炭黑为载体的聚丙烯酸酯类流平剂，有效成分含量约为60%，不同涂层外观效果酌情使用流平剂；
⑸不同涂层外观效果，选择相应的催化剂，通过实验来确定最佳类型催化剂，不同催化剂配方用量不同；
⑹超细硫酸钡，要求为低碳酸钙含量的天然硫酸钡，也可以选择使用沉淀型硫酸钡，避免选择使用弱碱性的填充料。
⑺钛白粉，通过试验选择使用，仅有部分牌号钛白粉适用。
4、龟纹粉末涂料创新与研究
对于龟纹粉末涂料的开发创新一直都没有停止过，特别是国内配套基料部分，如树脂、交联固化剂等陆续出现了许多制造商提供产品，且质量趋于稳定。对于催化剂与助剂的开发，多年来并未实现实质性的突破，直至TronQi®WL系列产品陆续投入中国及中国以外的市场，使龟纹粉末涂料的开发进入另一种高度。TronQi®WL系列产品包括TronQi®WL3218A、TronQi®WL6496A、TronQi®WL5298A、TronQi®WL5260A，其中TronQi®WL3218A在国内应用较广，主要应用普通皱纹（或称水纹、网纹、布纹等）粉末涂料，TronQi®WL6496A应用于特殊耐候水纹、网纹及转印木纹、高机械性能绵绵纹粉末涂料，TronQi®WL5298A与TronQi®WL5260A则完全用于龟纹粉末涂料。下面将综合测试对比。
4.1测试TronQi®WL用量对网纹粉末涂料性能的影响
为了考查TronQi®WL系列催化剂用量对粉末涂料性能的影响，首先测试TronQi®WL6496A,配方及结果见表3。通过表3可以看出，在基料配比固定的情况下，不同的TronQi®WL6496A用量对涂层的花纹及机械力学性能影响较大，在配方中有一个最佳用量。通过多次综合考查，确定TronQi®WL6496A最佳用量范围应用控制在0.4%～0.8%，其用量将比TronQi®WL3218A微量减少。
同样，在固定基料配比的情况下，测试出TronQi®WL5298A的最佳用量在0.1%～0.2%。因此，TronQi®WL5298A的用量将会更少，过多的用量反而会造成起砂而无龟纹的效果。
4.2测试不同基料含量对龟纹效果的影响
在TronQi®WL催化剂用量固定的情况下，调整基料含量来考查其对龟纹效果的影响，见表4。
表3 测试TronQi®WL6496A不同用量对网纹粉末涂料性能的影响
原料型号 |
原料名称 |
配方A |
配方B |
配方C |
PE-OH |
羟基封端聚酯树脂⑴ |
60.00 |
60.00 |
60.00 |
BL-1174 |
四甲氧基甲基甘脲⑵ |
3.80 |
3.8 |
3.8 |
BL-1400 |
封闭型异氰酸酯⑶ |
2.50 |
2.50 |
2.50 |
Benzoin |
安息香 |
0.40 |
0.40 |
0.40 |
FL-88 |
流平剂⑷ |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
TronQi®WL6496A |
纹理催化剂⑸ |
0.40 |
0.60 |
0.80 |
TW-820 |
蜡粉 |
0.60 |
0.60 |
0.60 |
Ti-** |
钛白粉 |
31.00 |
30.60 |
30.20 |
200目过筛，外混0.2%BBM浮花剂（自制）；烧烤条件：200℃×15′。测试结果如下： |
||||
纹路清晰度 |
优 |
优 |
不良 |
|
机械力学性能 |
好 |
优 |
好 |
|
光泽度 |
低 |
低 |
极低 |
|
表4 测试不同基料含量对龟纹
原料型号 |
原料名称 |
配方A |
配方B |
配方C |
配方D |
配方E |
|
PE-OH |
羟基封端聚酯树脂⑴ |
60.00 |
64.00 |
68.00 |
60.00 |
64.00 |
68.00 |
BL-1174 |
四甲氧基甲基甘脲⑵ |
3.40 |
3.70 |
4.00 |
3.40 |
3.70 |
4.00 |
BL-1400 |
封闭型异氰酸酯⑶ |
3.60 |
3.60 |
3.60 |
3.60 |
3.60 |
3.60 |
Benzoin |
安息香 |
0.30 |
0.30 |
0.30 |
0.30 |
0.30 |
0.30 |
FL-88 |
流平剂⑷ |
0.80 |
0.80 |
0.80 |
0.80 |
0.80 |
0.80 |
TronQi®WL5260A |
纹理催化剂⑸ |
—— |
—— |
—— |
0.60 |
0.60 |
0.60 |
TronQi®WL5298A |
纹理催化剂⑸ |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
—— |
—— |
—— |
TW-820 |
蜡粉 |
0.60 |
0.60 |
0.60 |
0.60 |
0.60 |
0.60 |
Ti-** |
钛白粉 |
31.15 |
26.85 |
22.55 |
30.70 |
26.40 |
22.1 |
200目过筛，外混0.1%MCC龟纹剂；烧烤条件：200℃×15′。测试结果如下： |
|||||||
纹理效果 |
一般 |
优 |
好 |
好 |
优 |
优 |
|
纹理清晰度 |
优 |
优 |
优 |
优 |
优 |
优 |
|
纹路立体感 |
强 |
强 |
强 |
强 |
强 |
强 |
|
纹理大小 |
小 |
小 |
小 |
小 |
中 |
大 |
|
机械力学性能 |
好 |
好 |
好 |
优 |
优 |
优 |
|
光泽度 |
极低 |
极低 |
低 |
低 |
低 |
低 |
|
从表4可以看出，通过对基料用量的调整，明显影响最终涂层的纹理效果、纹理大小，而对于纹理清晰度、纹理立体感、机械力学性能在此次测试中没有明显区别。因此，在设计龟纹粉末涂料配方时，针对不同的纹路大小及效果，选择恰当的基料用量及TronQi®WL催化剂用量特别重要。
5、总结
由于影响龟纹最终外观效果、机械力学性能、光泽度等因素较多，如不同树脂制造商的聚酯树脂、不同牌号聚酯树脂、粉末涂料配方设计师设计思路、粉末涂料研制设备及工艺等。因此，给业界留下了许多创新的机会，相信龟纹粉末涂料会进一步获得长远的发展。
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