首页

铝单板用金属效果热固性粉末涂料的制备技巧探讨

发布时间：

2025-09-24

铝单板作为一种高档建筑装饰材料，广泛应用于幕墙、天花吊顶、室内外装饰等领域。其卓越的耐久性、轻量化和可塑性离不开高性能的表面涂层。金属效果粉末涂料不仅能提供丰富的色彩（银白、香槟金、古铜、黑色砂纹等），还能赋予表面独特的金属质感、闪烁效果和立体感，极大提升了铝单板的装饰价值和商业吸引力。制备此类涂料的核心挑战在于：如何在保证涂层机械性能、耐候性和耐腐蚀性的前提下，实现稳定、均匀、绚丽的金属视觉效果。

铝单板用金属效果热固性粉末涂料的制备技巧探讨

张光红陈多周雷（武汉银彩科技有限公司）

引言

铝单板作为一种高档建筑装饰材料，广泛应用于幕墙、天花吊顶、室内外装饰等领域。其卓越的耐久性、轻量化和可塑性离不开高性能的表面涂层。金属效果粉末涂料不仅能提供丰富的色彩（银白、香槟金、古铜、黑色砂纹等），还能赋予表面独特的金属质感、闪烁效果和立体感，极大提升了铝单板的装饰价值和商业吸引力。

制备此类涂料的核心挑战在于：如何在保证涂层机械性能、耐候性和耐腐蚀性的前提下，实现稳定、均匀、绚丽的金属视觉效果。

一、核心原材料的选择

1.1 树脂体系 (Resin System)

* 优选：耐候性聚酯树脂 (Weather Resistant Polyester Resin)

* 原因：铝单板长期暴露于户外，需要极强的耐紫外线（UV）、耐水解、耐温差变化性能。

*超耐候聚酯树脂（通常配合TGIC/HAA固化体系）能提供超过10年甚至15年的保光保色性，是户外应用的黄金标准。

*超耐候聚酯加PVDF氟碳树脂：现在比较流行的一种做法，生产底粉时加入5%～20%不同比例的热塑性氟碳树脂PVDF一起挤出制备，据说可以充当氟碳涂料耐候20年～30年，但笔者经实验得到的结果比单纯的超耐候体系差，究其原因笔者个人认为PVDF为热塑性树脂，与超耐候聚酯不相容，掺入后破坏涂膜一致性，同时熔融挤出时一部分树脂需要包裹PVDF颗粒，大部分PVDF颗粒杂乱分布在整个涂膜里，少部分在烘烤成膜时迁移至涂膜表面不能形成连续氟碳表面，失去对底层涂膜的防护（对涂膜横切面电镜显示，顶面氟元素比例差别不大）。当PVDF添加量到15%时涂膜外观呈严重橘皮粗糙外观，附着力和弯曲等机械性能很差，正冲10kg.cm开裂严重，UV老化结果也很差。相反，在金属邦定后期加入3%以内超细PVDF树脂，由于其低表面张力特性成膜时很好地迁移，涂膜表现出细腻滑爽的亚光效果和低表面张力特性，防止雨水污物附着有利于铝单板外墙后期清洁维护。

*超耐候聚酯加FEVF氟碳树脂：FEVF氟碳树脂提供无与伦比的优秀耐候性（20-30年）、极强的耐化学品性、自洁性和卓越的耐久度。但其成本极高，且粉末化的FEVE树脂对固化条件（温度、时间）通常要求更苛刻。超耐候聚酯树脂 (HAA/TGIC体系）: 成本远低于FEVE，具有优秀的机械性能（柔韧性、冲击强度）、成熟的加工工艺和良好的耐候性（10-15年）。但其耐候性上限仍不及FEVE。二者拼用获得比纯聚酯体系更优异的耐候性、保光保色性和耐腐蚀性，逼近纯FEVE的性能水平。显著降低纯FEVE体系的原材料成本，使产品具有更高的市场竞争力。改善纯FEVE体系可能存在的固化窗口窄、流平性稍差等问题，利用聚酯树脂的优势使配方更易于生产和应用。选择好FEVE的分子量和反应官能团等指标，5%～30%用量熔融挤出，涂膜表面状况和机械性能接近超耐候纯聚酯体系，涂膜横切面电镜显示氟元素连续富集于表面，氙灯老化4000+小时仍然表现很好。

1.2 金属颜料 (Metallic Pigments)

* 类型：

* 非浮型铝银粉 (Non-floating Aluminum Pigment): 最常用。颜料均匀分布在涂层中，产生均匀的金属闪烁效果。需进行表面钝化处理（如二氧化硅等多层包覆）以防止在加工和使用中发生化学反应（产气、变黑）。

* 效应颜料 (Effect Pigments): 如珠光粉（云母钛、云母氧化铁）、铜金粉等，用于创造特殊色彩效果。

* 关键参数：

* 粒径与分布：粗细搭配。粗粒径提供强烈的闪烁感（Sparkle Effect），细粒径提供均匀的底纹和高金属亮度（Brightness）以及适当的遮盖性以及丰富的层次感。

* 形状：片状结构是产生金属效果的关键，其取向直接影响光泽和闪烁度。

1.3 助剂 (Additives)

* 流平剂 (Leveling Agent): 确保涂层在熔融流平时形成光滑、平整的表面。

* 除气剂 (Degassing Agent): 帮助排出粉末涂料自身及铝板前处理时可能残留的微量水分或固化反应产生的气体，防止针孔。

* 紫外线吸收剂及光稳定剂：两者分子具有特定的化学结构能够选择性地强烈吸收紫外光区域（波长290-400nm）的光子能量及捕获自由基，而几乎不吸收可见光（因此本身通常无色或浅色，不会影响涂层颜色）

* 邦定助剂 (Bonding Agent): 用于邦定工艺，帮助金属颜料与树脂颗粒暂时粘附。

1.4 填料 (Fillers)

* 如硫酸钡等，用于调节涂料的光泽（如消光）和物理性能，但用量需严格控制，过多会严重削弱金属效果。

二、制备工艺流程与关键技术

传统粉末涂料的生产工艺（配料 -> 预混合 -> 熔融挤出 -> 压片冷却 -> 粗碎 -> 研磨 -> 过筛）对于金属涂料而言存在严重问题：金属坯料在挤出和高速研磨环节会被破坏其片状结构，造成成品粉末金属效果不均甚至没有金属效果、稳定性差，除极少数锤纹效果外其余基本不予采用。

因此，邦定工艺 (Bonding Technology) 是制备高性能金属效果粉末涂料的关键核心技术。

邦定工艺步骤如下：

2.1 基粉制备： 按传统工艺生产出不含金属颜料的纯色基粉（Base Powder）。此步骤完成了树脂、填料、助剂等的充分分散和塑化。

配方举例：

超耐候高光		普通户外亚光		双组分超耐候亚光
超耐候树脂	60%～80%	聚酯树脂	60%～80%	超耐候树脂快组	60%～80%	超耐候树脂慢组	60%～80%
固化剂（B1530或TGIC/HAA）	4%～6%	固化剂（B1530或TGIC/HAA）	4%～6%	固化剂（B1530或TGIC/HAA）	6%～9%	固化剂（B1530或TGIC/HAA）	2.5%～3.5%
填料	适量	填料	适量	填料	适量	填料	适量
钛白粉	适量	钛白粉	适量	钛白粉	适量	钛白粉	适量
流平剂	0.8%	流平剂	0.8%	流平剂	0.8%	流平剂	0.8%
除气剂	0.4%	除气剂	0.4%	除气剂	0.4%	除气剂	0.4%
紫外线吸收剂	0%～1%	紫外线吸收剂	0%～1%	紫外线吸收剂	0%～1%	紫外线吸收剂	0%～1%
消光剂		消光剂	1%～5%
FEVE树脂	0%～30%			FEVE树脂	0%～30%	FEVE树脂	0%～30%
颜料及其它助剂	适量	颜料及其它助剂	适量	颜料及其它助剂	适量	颜料及其它助剂	适量

底粉控制要点：

a.金属粉底粉不建议树脂份太低

b.由于铝单板结构造型的复杂性，要求涂膜具有足够的遮盖力色彩效果要均匀一致，否则会出现花脸现象。除部分强烈金属效果有大添加量强遮盖金属粉产品外，底粉配方遮盖力不要设计成透明或半透明。

c.经紫外线老化测试，超耐候亚光强烈推荐双组分干混。强闪系列AB建议将A粉遮盖力大幅提高，颜色调成白色（闪银）或和表面金属色接近的彩色，B粉调成半透明或接近透明色，这样可以大量生产B粉备用，调色时就只需要调整A粉，省事很多。同时彩色的A粉颗粒在涂膜中充当多彩的色点提供丰富的多层次颜色效果，可以减少金属粉用量，同时解决了强闪烁效果底粉涂膜遮盖力矛盾（遮盖力太强会吃掉金属闪光，遮盖力太低会造成露底花脸）

d.消光剂消光的涂膜更细腻，金属质感更细腻丝滑。如武汉银彩新推出的G600-1丙烯酸消光树脂流平很好，消光柔和表面丰满细嫩同时有抗指纹效果，邦定金属后有仿肌肤效果。

e.粉末粒径控制很重要：金属粉细的底粉适当细点有利于邦定时金属粉分散，金属粉粗的底粉粒径适当粗点更有利于金属粉黏贴。

f.选择Tg点高一些的树脂更有利。

2.2 干混：将冷却破碎后的基粉颗粒与精确计量的金属颜料在专用的邦定机（如Henschel混合机）中进行低速预混合。

2.3 邦定 (Bonding）：在精确控制的温度（通常利用摩擦热，升温至略低于树脂玻璃化转变温度Tg）和转速下，金属颜料片通过静电力和物理作用温和地附着、镶嵌到柔软的基粉颗粒表面。

* 温度控制是关键：温度太低，邦定不牢，颜料易脱落；温度太高，会导致粉末结块甚至预固化。

* 邦定转速太低升温太慢，邦定时间延长，金属粉分散不好，缸壁粘料。转速太高，金属粉剪切失去金属质感，特别是云母珠光更为严重。建议细金属粉和底粉一起分散并辅助夹套热水升温，粗金属粉在粘贴阶段转速降低时加入。

* 邦定时间太短金属粉粘贴不牢，喷涂时分离。时间太长金属粉受到剪切更严重，团聚物太多影响成品率。

* 检测邦定效率，方法有：1.取少量粉末轻柔摊平在白纸上，用150倍显微镜观察散落在纸上的游离金属粉。2.用透明塑料袋摇晃粉末，观察内壁金属粉粘附情况。3.用不同喷枪高低电压喷涂，观察枪头有无金属粉聚积及烘烤后的涂膜颜色差别。4.用旋风分离测试观察涂膜颜色。

2.4 冷却与过筛： 邦定后的物料迅速冷却，使树脂变硬，将金属颜料“锁”在基粉颗粒上。最后过筛除去可能产生的少量团聚物。

2.5 邦定工艺的优势：

* 完美保护金属颜料：避免了挤出研磨破坏，保持了颜料完整的片状结构和光学效果。

* 出色的稳定性：金属颜料与基粉颗粒紧密结合，解决了运输、储存和使用过程中的分离问题，粉末利用率高。

* 卓越的涂装效果：喷涂时带电性好，上粉均匀，涂膜金属效应绚丽、一致。

三、涂装与固化对金属效果的影响

即使粉末制备完美，涂装工艺也至关重要。

3.1 静电喷涂 (Electrostatic Spray): 是标准方法。

3.2 膜厚控制：膜厚需均匀且控制在合理范围（通常60-80μm）。过薄会导致金属感弱、露底；过厚会导致金属片取向紊乱，光泽不均，甚至流挂。

3.3 固化过程 (Curing):

* 升温速率：快速升温有利于熔融的涂料树脂粘度迅速降低，使金属片在表面张力作用下有序排列，平行于基材表面，从而获得最高的金属亮度和均匀度。

* 固化温度与时间：必须严格按照粉末供应商提供的技术参数执行，以确保完全交联固化，获得最佳性能。

四、常见问题与对策

问题现象	可能原因	解决对策
金属效果不均	邦定工艺不佳，颜料分离	优化邦定转速、温度、时间
表面发花	喷涂不均	检查喷枪、气压和出粉量
流平不好	固化升温过快、固化炉温度不均、粉末树脂份太低	调整固化曲线，增加预热区、校验固化炉流场和温度、优化配方
针孔	铝板前处理水分残留；粉末受潮	确保前处理烘干；妥善储存粉末
附着力差	前处理（铬化/无铬转化）不合格、固化不足	检查转化膜质量；确保固化温度和时间
耐候性不足	树脂体系选择错误（如误用环氧）、紫外线吸收剂不足	户外必须使用超耐候聚酯体系、优化配方
色差/发黑	铝粉未做钝化处理、邦定转速过高导致金属颜料破坏	使用合格包膜铝粉、用云母珠光代替；严格控制邦定工艺