卷材涂料配方设计及生产过程中常见问题处理

2011年8月第14卷第8期

Aug．2011Vol．14No

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技术与经验交流

卷材涂料配方设计及生产过程中常见问题处理

胡宗留1，汪波2

（1.常州市易涂化工有限公司，江苏常州213000；2.中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队实验室，合肥230022）

摘要：主要介绍了卷材涂料行业一些常见常用的配方设计方法，以及这些配方之间的优缺点，配方中比例的搭配，调整方法，在涂料的生产过程中可能出现的问题处理方法，对从事本行业的工程师和生产有一定的参考意义。关键词：卷材涂料；配方设计；生产中图分类号：TQ633

文献标识码：A

文章编号：1007－9548（2011）08-0031－05

CoilCoatingFormulaDesignandCommonProblemsTreatmentin

ProductionProcess

HUZong-liu1,WANGBo2

（1.ChangzhouTuyiPaintsCo.,Ltd.,ChangzhouJiangsu213000,China;2.ChinaBuildingMaterialIndustry

CenterofGeologicalExplorationAnhuiGeneralcorpslaboratory,Hefei230022,China）

Abstract:Somecommonformuladesignmethodincoilcoatingsindustry,theadvantagesanddisadvantagesoftheseformula,theproportioninformula,theadjustmentmethodincoating,thepossibleprobleminproductionprocessandthetreatmentmethodweremainlyintroducedinthispaper.Thispaperhascertainsignificantreferencevaluetoengineerandproductioninthisindustry.Keywords:coilcoatings;formuladesign;production

1引言

卷材涂料是涂镀行业最常见的一种涂料，其施工

20~25s，聚酯树脂的好坏决定了涂料最终的性能；

⑵氨基树脂：主要用做交联剂，有全甲醚化氨基树脂（HMMM）、部分醚化树脂、脲醛树脂，目前业内主要厂家有氰特、新华、奥斯等；

⑶聚氨酯树脂：封闭型聚氨酯树脂，主要产品有拜耳的3175、无锡阿克力的S-199、常州涂料化工研究院的CX树脂等；

⑷环氧树脂：主要为609树脂、604树脂、601树脂，主要厂家有三木、昆山国都、无锡蓝星等；

⑸钛白粉：金红石型（面漆）和锐钛型（底漆和背漆），主要厂家有杜邦、日本石原、攀钛、无锡镇钛、豪普、山东东佳、裕鑫、河南百利联；

⑹酞菁蓝：15∶0~15∶3为主，主要厂家有常州亚邦、江苏双乐等；

方便、环保、效率高等特点使其在日常生活中越来越广泛，卷材涂料体系经过几十年的发展已经形成了相对成熟的体系和配方，目前国内主要是低价竞争、配方混乱，与外资企业无任何竞争力，设计配方思路不明确、不科学等特点，导致卷材涂料最终的性能不稳定，不符合节能环保的特点。本文主要介绍了几类常见的卷材涂料配方体系的设计，以及一些常用的调整方式，科学合理地总结了国内外常见的配方应用体系。

2卷材涂料中常见的原料

⑴聚酯树脂：聚酯树脂是卷材涂料中最主要的树

脂，底、面、背均可使用，一般指标为：酸价3~5mgKOH/g，羟值65mgKOH/g，色号≤2#，黏度（格氏管）

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⑺分散剂：离子型和高分子型，离子型分散剂主要用于分散无机颜料，高分子型分散剂主要分散有机颜料。主要厂家有BYK、EFKA、AFCONA等；

⑻流平剂：丙烯酸型和氟碳改性丙烯酸型，丙烯酸型流平剂主要用于背漆或者低线速涂料；氟碳改性丙烯酸主要用于线速大于60m/min的涂料；

⑼催化剂：封闭对甲苯磺酸、封闭壬基奈磺酸、封底漆和背漆可用封闭对甲苯磺酸；面闭二壬基奈磺酸。

漆一般用封闭壬基奈磺酸或封闭二壬基奈磺酸。主要厂家有金氏、河北鑫恒、兴润、科润特；

⑽附着力促进剂：溶剂型树脂（含羟基、羧基、醚键等）、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂，主要有德谦的ADP和常州涂料院的ADP；

⑾抗划伤助剂：有机硅流平剂、蜡粉、蜡浆，目前以苏威和三叶为主；

⑿消光助剂：消光粉、填料，主要厂家为山西天一和北京航天赛德；

⒀溶剂：100#、150#、200#、二甲苯、环己酮、DBE、PMA、异丁醇、正丁醇、丁酮等。

⑸溶剂的搭配。溶剂为挥发成分，其主要作用是溶解和稀释，溶剂的设计以能溶解开树脂为主，同时考察溶剂的挥发曲线，合理搭配挥发区间，防止出现烘箱入口出现大量溢烟或烘箱内燃烧现象。3.1.2环氧改性聚酯底漆配方

环氧改性聚酯底漆配方见表1。

表1环氧改性聚酯底漆配方

成分聚酯树脂氨基树脂脲醛树脂环氧树脂钛白粉硫酸钡滑石粉锌黄锶黄分散剂消泡剂催化剂附着力促进剂S-100DBE环己酮总量

规格60%98%65%40%工业级1250目1250目工业级工业级

添加量/%40.8604.1701.0008.12516.2003.2503.2505.7504.0000.3250.1000.2001.5005.6102.8102.810100.000

3

3.1

卷材涂料底漆设计方案

环氧改性聚酯底漆设计方法

⑴确定颜基比。卷材底漆的P/B为0.8~1.2，P/B

3.1.1

越低，涂料的光泽度、附着力越好，P/B越高，涂料的遮盖越好，但附着力、内应力差，综合起来选择，一般情况P/B为1.0。

⑵主体树脂和氨基比例的确定。聚酯体系中，聚酯/氨基为1/5~1/8，底漆中树脂不能完全反应，留出部分羟基和面漆氨基反应，增加层间附着力；环氧体系中，环氧/氨基（或封闭聚氨酯）为1/3~1/5，环氧底漆对前处理和炉温的要求很高，配方设计和彩涂线生产尤其要注意控制好炉温。

⑶粉料的搭配。粉料的搭配主要考虑遮盖力和耐盐雾性能，耐盐雾性能主要以锌黄、锶黄为主，涉及到出口或环保要求较高的产品，采用磷酸锌或者三聚磷酸铝等环保型颜料；遮盖力主要依靠钛白粉来提升，有时可适当增加颜基比来改善遮盖力，增加涂布量。

⑷助剂的选择。分散流平类助剂选择要搭配好树脂和粉料，增加树脂和粉料之间的结合力和润湿性，增加研磨性和涂料上机状态。

性能：T弯2T~3T，硬度3H，耐MEK擦拭5~10次，冲击强度5J，耐盐雾500h；该配方的颜基比为1.0，聚酯树脂和氨基的比例为6∶1；脲醛树脂∶环氧树脂（40%）为1∶5；环氧树脂占总基料的11%；该配方上机的适应性很强，抗刮伤和硬度一般，属于通用型配方，适合各生产线使用。3.23.2.1

环氧氨基底漆设计原理

⑴环氧树脂属于比较脆、硬度比较高的树脂，氨基树脂也属于较脆较硬的树脂，两类树脂反应后柔韧性很差，但抗刮伤性能很好，所以环氧树脂要选择相对分子质量较大的树脂为主（如609），氨基树脂选择脲醛树脂，这样设计出来的配方T弯很差，一般在4T以上，且由于其柔韧性差，脲醛活性较高，造成彩板成品T弯下降，容易出现压瓦爆裂或爆漆现象，在设计配方的时候，适当拼加一部分604或者601树脂，可改善其脆性，但同时又存在一个问题，可能出现黏辊，所以炉

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温设计很关键，出口温度不能太高。设计这样的配方以609∶604∶5265为6.0∶2.5∶1.5。

⑵由于其上述特点，设计配方的时候将P/B适当下降，设计P/B为0.8，遮盖力适当下降，涂布量下降，抗刮伤性能提高。

⑶环氧树脂和脲醛树脂具有优秀的湿附着性能，其耐盐雾性能相对来说提高了很多，所以锶黄和锌黄的量可适当降低。

⑷环氧氨基体系因为其脲醛树脂的活性高，对生产线的炉温要求很高，炉温波动不能太大，否则将出现T弯不稳定的现象。3.2.2

环氧氨基底漆配方环氧氨基底漆配方见表2。

表2环氧氨基底漆配方

成分6095265604钛白粉硫酸钡滑石粉锌黄锶黄分散剂消泡剂催化剂附着力促进剂S-100DBE环己酮总量

规格40%65%50%工业级1250目1250目工业级工业级

添加量/%41.676.4113.8911．112．202．203．303．300．220．100．201．506．893．443．44100.00

聚氨酯底漆很好地弥补了环氧体系脆的弱点,封闭型聚氨酯是在TDI或者HDI的基础上进行聚醚改性,同时用苯酚或者己内酰胺对两端进行封闭,其封闭物在160℃解封和环氧树脂的环氧基团反应，增加了环氧底漆的柔韧性，根据试验和生产经验,环氧树脂和封闭聚氨酯为1∶（2~6），可根据生产线要求进行调整。

⑵该配方体系中封闭聚氨酯的质量很重要,对原TDI或HDI在常温下均可与环氧树脂料的要求较高，

反应，封闭不完全的情况下,环氧聚氨酯底漆可出现胶化现象。

⑶P/B为1.0时，防锈性能和遮盖性均非常好。3.3.2

环氧聚氨酯底漆配方环氧聚氨酯底漆配方见表3。

表3环氧聚氨酯底漆配方

成分609封闭聚氨酯钛白粉硫酸钡滑石粉锌黄锶黄分散剂消泡剂催化剂S-100DBE环己酮总量

规格40%60%工业级1250目1250目工业级工业级

添加量/%50.008.3312.502.502.505.005.000.250.100.208.064.034.03100.00

性能：T弯2T~3T，硬度4H，耐MEK擦拭5~10次，冲击强度5J，耐盐雾700h。该配方的颜基比为1.0，聚氨酯和环氧树脂的比例为1∶4；配方中通过聚氨酯来改善环氧的脆性，提高了对基板的附着力，缓解了内应力，常规性能很好，T弯可以达到2T~3T，硬度4H以上，抗划伤和耐盐雾性能优异。3.43.4.1

聚酯聚氨酯底漆设计原理

⑴在家电板体系中，因为涉及到部分结构出现对折，要求彩板能实现T弯为0T，所以要设计出高相对分子质量的聚酯树脂，同时配合一定量的低相对分子质量的改性环氧，增加其附着力和硬度。

⑵聚酯聚氨酯底漆主要应用于家电体系，对环保

性能：T弯3T~4T，硬度4H，耐MEK擦拭3~5次，冲击强度5J，耐盐雾700h。该配方的氨基∶环氧树脂为1.0∶5.5；颜基比为0.8，粉料比树脂少，通过增加树脂的量来提高其柔韧性，但仍然不能改变环氧和氨基的硬、脆特点，加入部分604来提高漆膜的柔韧性，可使T弯达到3T，不过不能完全保证。脲醛树脂的活性很高，炉温很难控制，在基板处理不干净的情况下，很容易出现压瓦爆漆，所以在使用过程中要特别注意。3.33.3.1

环氧聚氨酯底漆设计原理

⑴由于上述环氧氨基底漆的众多缺点,所以环氧

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要求很高，要求颜料无铬，符合出口标准等，所以选用环保型的磷酸锌和三聚磷酸铝作为防锈颜料，适当加一部分防锈助剂改善防锈效果。

⑶聚酯聚氨酯因其具有非常好的柔韧性，适当增加些氨基以提高其烘烤性。3.4.2

聚酯聚氨酯涂料配方聚酯聚氨酯涂料配方见表4。

表4聚酯聚氨酯涂料配方

成分

聚酯树脂（直链型）封闭聚氨酯改性601氨基树脂钛白粉硫酸钡滑石粉磷酸锌三聚磷酸铝分散剂消泡剂催化剂S-100DBE环己酮总量

规格50%60%60%98%工业级1250目1250目工业级工业级

添加量/%39.007．505.003.0015.003.003.004．504．500．300．100．207．453．733．73100.00

单瓦还是复合板，单瓦以聚酯为主，复合板以环氧为主，但在选择聚酯树脂的时候要注意，最好选择羟值在60mgKOH/g以上的聚酯，羟值太低，可能会出现黏胶不良现象。背漆的配方和底漆的配方类似，主要以调整氨基比例或树脂的活性来提高耐MEK擦拭和附着力。

表54类底漆性能比较

性能T弯耐MEK擦拭抗刮伤耐盐雾对基板要求对炉温要求成本

底漆类型

聚酯聚氨酯环氧改性聚酯环氧聚氨酯环氧氨基

优好一般一般低低高

好优一般一般低低低

好一般好好中中高

一般一般优优高高中

根据不同的使用环境对配方进行微调，即可达到要求，环氧改性聚酯背漆配方见表6。

表6环氧改性聚酯背漆配方

成分聚酯树脂氨基树脂氨基树脂环氧树脂钛白粉分散剂消泡剂催化剂附着力促进剂S-100DBE环己酮总量

规格60%98%65%40%工业级

添加量/%31．323．763.0020.0032．500．330．100．201.503．651．821．82100.00

性能：T弯0T~1T，硬度2H，耐MEK擦拭5~10次，冲击强度5J，耐盐雾400h。该配方颜基比为1.0，并且辅助一定量的改性氨基和聚酯比例为1.00∶4.33，

环氧和氨基，提高附着力和干燥效率，这里的聚酯树脂以直链为主，相对分子质量偏高，可实现T弯0T，硬度2H。该配方主要用于家电板涂料底漆和氟碳涂料底漆。3.5

总结

卷材涂料中底漆主要为上述4类，各有各自的优势和缺点，须综合其特点以适应客户的要求，4类底漆具体情况比较见表5。

性能：T弯3T~4T，硬度4H，耐MEK擦拭80次，冲击强度9J，耐盐雾400h，黏胶性能良好，贮存稳定性很好。该配方的颜基比为1.0，氨基∶聚酯树脂为1∶5，拼加25%的环氧609，可保证黏胶。

4卷材涂料背面漆

背面漆的主要作用是在背面起防护作用，背漆大

5

5.1

聚酯面漆

设计原理

⑴配方分成2类，高温固化体系和低温固化体系。高温固化体系以聚酯树脂和六甲氧基甲基三聚氰

多采用单涂层，要求较高时也有采用带底背漆的二涂层体系的。背漆一般涂膜较薄，在装饰性和户外耐久性方面要求不高，但要求具有良好的抗划伤性、抗黏连性和加工性，较好的耐MEK擦拭和耐盐雾性能。

背漆和底漆有很多类似之处，背漆主要考虑是做

胺（HMMM）为主体树脂，辅助一定的催化剂，其氨基和聚酯的比例一般为20/80~15/85；低温体系以聚酯树脂、HMMM、部分醚化氨基树脂为主，通过部分醚化

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氨基树脂的高活性，提高反应速率，其氨基和聚酯的比例一般为1/3~1/4。高温固化体系的的优点是耐老化，彩板贮存后的稳定性强；低温固化体系的优点是硬度较好，降低生产成本。

⑵聚酯面漆主要以白灰、海蓝、绯红为主，其颜基比分别为1.0、0.5、0.4。5.2

聚酯面漆配方

聚酯面漆配方见表7、表8。

表7白灰聚酯面漆配方

成分聚酯树脂HMMM部分醚化氨基分散剂消泡剂防浮色发花助剂流平剂催化剂钛白粉溶剂总量

规格60%98%80%

0.350.200.200.500.5035.009.44100.00高温体系配方/%

46.677.14

低温体系配方/%

45.374.763.890.350.200.200.500.5035.009.23100.00

⑸粉料中含水量太高；测量粉料的含水量；⑹砂磨机中玻璃珠或锆珠比例、用量不对或受到磨损；换珠子或调整用量。6.2

涂料增稠或假稠

⑴颜料具有触变性，形成假稠；选择合适的颜料；⑵分散剂选择不对；选择合适的分散剂；⑶吸油量大的填料过多；适当降低；⑷体系的溶解力太弱；适当增加强溶剂；⑸颜填料水分太高；树脂的润湿性太差。6.3

涂料沉淀

⑴颜填料的密度太大；选择密度合适的进行搭配；⑵所选择的颜料没有进行表面处理；⑶没有使用防沉剂或选用不合适的防沉剂；⑷涂料黏度太低；

⑸树脂润湿性太差，不能包裹颜填料；⑹分散剂搭配不对。6.4

浮色、发花

⑴树脂的润湿性不够；⑵溶剂溶解力太强；⑶分散剂选择不合适；

⑷添加一定量的防浮色发花助剂；

⑸调整黏度时，稀料不是在涂料搅拌状态下加入。6.5

生产过程中气泡多⑴加入一定量的消泡剂；⑵加入一定量的异丁醇；⑶生产过程中避免激烈搅拌；⑷减少低表面活性助剂的用量。6.6

成品常规性能不合格

⑴T弯大：是否烤干；是否过烘；氨基比例是否正确；基板是否干净；钝化液是否太薄或太厚；

⑵耐MEK擦拭不合格：是否烤干；是否过烘；基板是否干净；氨基比例是否正确；催化剂量是否足够；

⑶色差：膜厚是否正确；色浆是否加错；温度是否稳定；

⑷流平不好：流平剂是否加入；树脂之间的相容性如何；溶剂搭配是否合理；

⑸涂料无光泽：吸油量大的填料过多；树脂不相容；溶剂太弱；烘烤过度。

———————————————————收稿日期：2011-04-26

注：板温要求分别为210~232℃和199~210℃；性能：T弯为3T，耐MEK擦拭100次，下同。

表8海蓝聚酯面漆配方

成分聚酯树脂HMMM部分醚化氨基分散剂消泡剂防浮色发花助剂流平剂催化剂酞菁蓝钛白粉溶剂总量

规格60%98%80%

0.500.200.200.500.504．0016．0016.77100．00高温体系配方/%

53.338．00

低温体系配方/%

51.854.535.550.500.200.200.500.504．0016．0016.17100．00

6

6.1

卷材涂料生产过程中常见问题处理方案

细度达不到或返粗

⑴粉料自身细度达不到要求；换合适细度的粉料；⑵分散剂选择不对；选择合适的分散剂；⑶树脂的润湿性不够；增加树脂的润湿性；⑷研磨浆的颜基比不对；改善颜基比；

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