永基实业：建材用粉末涂料改善膜印应用研究
日期: 2020-09-16 15:40 点击: 次
摘要：建材行业对铝型材表面进行贴膜保护，有效避免了粉尘污染，机械划伤，刮痕等，使产品表面保留原来的较高光洁度，提高了二次加工成品率。
但是在使用过程中经常会遇到保护膜脱胶、残胶的情况，那么粉末涂层表面就容易留下暗斑、花斑甚至褪色效果，影响涂层的装饰效果。
通过技术分析，保护膜粘胶脱落在型材表面的主要影响因素有保护膜、粉末涂层、型材存储环境、保护膜在型材表面停留时间。
本文着重介绍建材用粉末涂料涂层贴保护膜后出现的膜印问题分析并研究解决方案。
1、概述
中国铝材工业起步于50年代，经历了将近70年的发展，已经成为全球产铝大国和铝材消费大国。
保护膜是铝材上贴有的一层塑料保护膜，目的是保护生产好的铝材在搬运、库存、运输、加工、安装等一系列过程中不受损伤，在铝材安装完成之后，由安装工程队撕去，从而使铝材表面光洁如新，起到应有的装饰效果。
目前市场上的铝材产品种类繁多，铝材表面处理技术也不断的改进。
各种铝材表面处理技术包括：机械抛光、化学抛光、阳极氧化着色、电泳涂漆、化学着色、氟碳喷涂、静电粉末喷涂、表面图纹处理等，不同的铝材表面需要选用不同的粘性保护膜。
本文着重介绍建材用粉末涂料涂层贴保护膜后出现的膜印问题分析并研究解决方案。
2、保护膜简介
保护膜是建材行业对压敏性保护膜的一种简称叫法，也是压敏胶(PSA)中最重要的产品之一。
保护膜通常是以聚烯烃（PE\PVB）塑料膜为基材，以丙烯酸酯类聚合物为压敏胶的基体树脂，配以几种特定的助胶剂经涂布加工制成。
保护膜一般为聚丙烯酸酯型，分为溶剂型和水溶型聚丙烯酸酯胶。
2.1 溶剂型聚丙烯酸酯胶
溶剂型聚丙烯酸酯胶是用有机溶剂作为介质来溶解丙烯酸单体的，胶体非常透明，初粘性比较低，非常耐老化，可长达10年。
2.2 水溶型聚丙烯酸酯胶
水溶型聚丙烯酸酯胶是用水作为介质来溶解丙烯酸单体的，基本上也具备溶剂型聚丙烯酸酯胶的特点，但该胶体要避免、减少与水汽接触，以避免残胶。
由于水溶型聚丙烯酸酯胶比较环保，不需要溶剂回收装置，因此目前多数采用该胶体来生产保护膜。
聚丙烯酸酯型保护膜的基本结构（图一）：从上到下依次：隔离层；印刷层；薄膜；胶粘层。
3、粉末涂料涂层贴保护膜后容易出现膜印现象及分析
3.1 膜印现象描述
保护膜起到的只是一种临时的保护措施，型材在运输、切割、安装施工完以后还是需要撕掉保护膜。
但是在使用过程中经常会遇到保护膜脱胶、残胶的情况，那么粉末涂层表面就容易留下暗斑、花斑甚至褪色效果，影响涂层的装饰效果。
3.2 膜印形成原因分析
通过技术分析，保护膜粘胶脱落在型材表面的膜印现象主要影响因素有保护膜、粉末涂层、型材存储环境、保护膜在型材表面停留时间。
3.2.1 保护膜因素
保护膜造成粘胶脱落形成膜印主要有五个原因：a）原材料质量波动；b）胶层固化不充分；c）胶层未烘干；d)保护膜粘力相对偏高；e）电晕处理不到位。
3.2.2 粉末涂层因素
粉末涂料在一定的温度下融熔，并发生交联反应形成致密的涂层，因此对建筑用型材有很好的保护作用。
但涂层中存在一些小分子助剂，并没有参与网状结构的形成，只是被成膜物质给包覆，在外界一定的粘结力下容易脱离或粘结其他浮沉物。
或者与保护膜中的压敏胶丙烯酸脂类物质发生作用，从而导致粘胶脱落，从外观看形成了膜印。
3.2.3 保护膜在型材上停留时间因素
保护膜在型材表面停留时间过长，会受到以下因素影响：
a）板材表面具有氧化性；
b）板材表面对胶层有降解催化性；
c）板材含有的小分子物质向胶层渗透而制胶内聚偏弱。保护膜粘胶脱落的概率，随保护膜在型材表面停留时间的延长而增大。
3.2.4 保护膜和型材储存的环境因素
存储环境造成膜印的因素，主要是存储环境不符合要求造成以下问题：
a)型材表面有水份；
b)型材表面有油污；
c)存储温度过高；
d）负压过重。
这些问题的存在将大幅度增加保护膜粘胶脱落的概率。
4、涂料配方测试与结果讨论
4.1 涂膜交联密度的影响
分别选用96/4聚酯和93/7聚酯，通过添加催化剂调整反应速度并促进充分反应。从表1可以看出，树脂的酸值越高，涂膜交联密度越大，对改善膜印有帮助。
通过加入催化剂，反应更完全，涂膜致密性更好。保护膜中的小分子不容易渗透到涂膜之中。
4.2 蜡粉的影响
分别添加0，0.5％，1％，1.5％，3％聚乙烯蜡粉和纯聚四氟乙烯蜡在配方中，测试影响膜印效果。
从表2的实验可以得出以下结论，在保证反应完全的情况下，0-1.5％的蜡粉对膜印影响不大，但是超过1.5%会增加形成清晰膜印的概率。
高熔点的聚四氟乙烯蜡能够降低涂膜的表面张力，能够降低压敏胶中未反应的丙烯酸单体及小分子物质渗透。同时PTFE与丙烯酸类物质兼容性差，因此加入PTFE蜡粉对消除膜印有帮助。
4.3 不同填料的影响
分别采用硫酸钡、霞石粉、氢氧化铝做填料对膜印的影响.
从表3可以得出结论，在固化完全的前提下，不同填料对膜印没有影响。
4.4 不同流平剂的影响
分别采用醚类流平剂、丙烯酸流平剂或者之间的混拼做4组配方测试对膜印的影响。
从表4可以得出以下结论，非丙烯酸醚类流平剂不容易产生膜印，但影响流平，需要加入更多比例的流平剂，增加了配方成本。
丙烯酸脂类流平剂，是丙烯酸丁酯小分子均聚物，与压敏胶的丙烯酸物质存在着相似相溶原理，因此压敏胶更容易渗透到涂膜表面，留下清晰膜印。另外高温贴膜很难避免完全没有膜印。
5、总结及分析
5.1 涂膜反应不完全容易造成粘胶脱落，形成膜印。涂膜中未反应的小分子物质与保护膜上的压敏胶粘结在一起，形成很强的粘结力，粘结力一旦超过压敏胶与PE膜本身的剥离力时，粘胶即脱落，掉在涂膜表面，形成膜印。
5.2 蜡粉含量低于1.5%对膜印几乎没有影响，分析原因是蜡粉在含量低的涂膜中，致密的成膜物能将其包裹住，少量浮在表层的蜡粉，因其表面张力低、光滑，影响甚微。
只有当包裹不住时，开始对膜印有影响。而纯的聚四氟乙烯蜡粉，因其熔点高，在涂膜中相当于填料被树脂包覆，同时具有普通聚乙烯蜡粉的滑爽性，对消除膜印有帮助。
5.3 不同填料，虽然有微细的结构差异，但因粉末用填料粒度一般比较细，在融熔挤出和固化成膜过程中已经钡树脂死死包覆，不容易对表面物质起作用，故填料对膜印的产生无影响。
5.4 醚类流平剂可有效避免膜印，但影响流平。用醚类流平剂和丙烯酸脂类流平剂混拼可减少流平损失，并降低膜印的形成，基本无明显膜印。
丙烯酸脂类流平剂，是丙烯酸丁酯小分子均聚物，与压敏胶的丙烯酸物质存在着相似相溶原理，因此压敏胶更容易渗透到涂膜表面，留下清晰膜印。
5.5 在负压过重、温度高、潮湿有水汽等特殊储存情况下，无法从粉末配方上彻底解决膜印问题。随着温度的升高，负重挤压加强了涂膜与胶之间的粘结力。
6、结语
影响膜印现象的因素有保护膜质量、粉末涂料质量、型材存储环境等，保护膜和粉末涂料在铝材行业所占的价值比重很小，只是建材行业的辅料。
但是如果两者不兼容其危害是不仅不能起到保护作用，反而有可能破坏产品的表面质量，给使用者带来有形的物质损失和无形的品牌形象损失，从而最终影响产品生产商的价格地位和商品销售。
因此我们在建材用粉末涂料在配方设计时就需要考虑到铝型材在生产和存放中不良环境诱发的膜印现象，尽量规避和减少膜印问题的产生。永基实业有限公司位于“中国涂料之乡”——广东顺德，占地面积近万平方米，是一家集研发、经营于一体的高科技外向型粉末涂料生产企业。
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