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改善快干汽车漆漆膜外观效果
杨春雷，周晓红，冉紘宇
（西北永新涂料有限公司，兰州）
摘要：介绍了对快干汽车漆在大型自卸卡表面涂装效果差的原因分析，通过调整树脂的固体含量，选择不同分子量的湿润分散剂、不同极性的流平剂、不同空间结构防沉剂、不同挥发速率的稀释剂等多种有效手段，改善快干汽车漆漆膜的外观效果。
关键词：大型自卸卡车；涂装；树脂；分散剂；改善外观效果
0引言
快干汽车漆由高固体醇酸树脂作基料、助剂、颜料、有机溶剂等组成的单组分涂料。快干汽车漆硬度高、光泽好、干燥快、附着力好，具有保护功能好、装饰性好、丰满度好，有优良耐候性和施工性。因此快干汽车漆产品在大型自卸卡车上的应用越来越多，目前国内大型自卸卡车底盘涂装一般都采用底面合一的高氯化产品，车厢一般采用底漆加面漆的工艺进行涂装。由于以前大型自卸卡车车厢对涂装效果的要求不是太高，并且部分涂装还是在户外施工，所以导致快干汽车漆在施工过程中会出现干喷、流挂、橘皮、光泽低等一系列漆膜弊病，因此改善快干汽车漆的表面效果十分重要。
我公司快干汽车漆主要通过树脂、颜料、分散剂、防沉剂、二甲苯等组成。树脂是外购的高固体中短油醇酸树脂，其中干性植物油和脂肪酸分子中存在大量的双键，经过空气中的氧气反应交联固化，并且树脂中残留的羟基和羧基使漆膜具有良好的附着力。稀料为我公司专用稀料——快干汽车漆稀料，主要包括二甲苯和醋酸正丁酯。
国内工业用漆中很大一部分主要用于大型自卸卡车车厢的涂装，我公司快干汽车漆的年产量接近千t，近年来由于客户对漆膜外观要求的提高和产品本身适应性存在一定的问题，所以需要提高快干汽车漆漆膜外观效果以适应涂装现场和市场的需求。在原有快干汽车漆的基础上从施工过程、稀料的选择、配方等各方面进行优化调整。使得产品在户外涂装，用PQ-2型喷枪，0.5~0.6MPa的压力涂装施工，漆膜厚度达到60~80μm，不发生流挂、干喷、橘皮等现象，并且光泽要求在88%以上。
1原因分析
1.1人员方面
人员方面现场施工人员为包头分公司员工，主要从事大型自卸卡车的涂装，经过近10d的现场观察,虽然施工人员技术、施工水平有一定的基础，但是要达到施工成膜厚度60~80μm并保证良好效果，还是有一定的欠缺，并且该工程为涂装一体化工程，施工人员在涂装过程中有赶工期的情况，致使面漆厚度有些地方甚至在50μm以下的情况，没有达到设计的漆膜厚度，所以施工人员会影响到漆膜外观效果，为要因之一。
1.2检测仪器方面
我公司所使用的检测仪器由第三方检测机构鉴定，均在校准期内，确保了分析仪器正常使用，且每次检测使用人都会按仪器设备操作规程进行操作，并由经验丰富的客服人员进行现场技术服务，目视观测漆膜出现流挂、光泽低、橘皮等漆膜弊病，因此可以排除检测仪器异常，造成外观效果检测数据异常的情况。
1.3设备方面
涂料生产设备方面，我公司无论是砂磨还是搅拌都有专门的维修人员定期进行保养维护，能够确保设备正常运行，并且这些设备同时在生产其他品种，均正常，可以将其排除。涂装施工使用设备方面，施工现场使用3把不同口径的PQ-2型喷枪喷涂快干汽车漆，都出现了不同程度的漆膜弊病，但是现场涂装其他涂料，漆膜都无异常，所以设备方面没有任何问题。
1.4树脂、助剂方面
成膜树脂体系作为涂料的重要组成部分，对涂料的各项性能起到了至关重要的作用。快干汽车漆使用的树脂为外购高固体分树脂，高固体分树脂涂料虽然对漆膜的丰满度具有优势，但在施工过程中出现橘皮的可能性较大，所以树脂可能影响漆膜的表面效果。
分散剂能够降低液/固相之间的界面张力，提高颜料在树脂中的分散效率，良好的分散性可以使得漆膜表面更加平整。快干汽车漆中使用的是传统型低分子量润湿分散剂，对有机红颜料分散不是很稳定，可能会导致分散粒子产生絮凝和沉降，对漆膜外观有较大影响。
快干汽车漆加入硅油液来改善涂料的流变性，我公司使用的是甲基线型聚硅氧烷硅油液，虽然有很好的消泡、流平和化学稳定性，但是该硅油液有一定的吸湿性，可能影响漆膜表面的光泽和显影性。
防沉剂在涂料中引入了疏松网络触变性结构，能使颜、填料颗粒悬浮而不结块，防止颜料沉降，改善涂料性能，保持优良的流平性和流挂性等。但我公司快干汽车漆中加入的氯化石蜡随着温度的变化，有可能造成蜡析出，可能会影响到漆膜外观。
1.5稀释剂方面
现场使用稀料为我公司快干汽车漆专用稀料主要包括二甲苯和醋酸正丁酯，其中醋酸正丁酯的相对挥发速率为1，二甲苯的相对挥发速率为0.77。挥发较快导致漆膜流平时间较短，会出现干喷、橘皮的现象并且光泽降低，现场加入少量挥发速度比二甲苯低的DBE和PMA稀释剂，漆膜表面效果确实有所提高，所以不同的稀释剂确实影响漆膜的外观。
1.6环境方面
我公司验证产品一般都是在室内、常压（0.4MPa）、平面施工，板面效果良好。而产品施工现场为户外、高压（0.5~0.6MPa）、立面施工，板面效果差。虽然施工环境对外观的影响比较大，但是施工现场的环境是无法改变的，所以只能调整产品适应现场施工工艺。
1.7主要原因
综上所述，通过分析验证，我们认为快干汽车漆在现场涂装过程中出现流挂、橘皮、干喷、光泽低等漆膜弊病的主要因素有：1)使用的树体系不当；2)分散剂、流平剂、防沉剂选择不当；3)稀释剂选择不当；4)面漆漆膜厚度太低；5)施工人员涂料施工技能欠缺。
2解决方案
原因分析确认后，制定了一系列的对策，见表1。
表1原因分析及对策
序号
要因
对策
1
基料的选择
通过多方验证，选择合适的基料
2
所使用的分散剂的选择
通过多方验证，选择合适的分散剂
防沉剂）
3
所使用的流平剂的选择
通过多方验证，选择合适的流平剂、
4
所使用的防沉剂的选择
通过多方验证，选择合适的防沉剂、
5
稀释剂的选择
对溶剂成分和配比做进一步调整
6
加大施工人员的培训
漆膜厚度达到规定的标准
在提出相应的对策后，我们对这些对策逐一进行试验验证，并得出相关结论。
2.1树脂基料的选择
通过分析讨论，根据各树脂体系的性价比，我们仍然采用醇酸树脂作为树脂体系，并根据性能要求选取改性醇酸树脂（外购）和快干醇酸树脂（自制）进行验证试验。快干醇酸树脂油度适中，搭配季戊四醇使树脂具有较高的聚合度，使漆膜快干，漆膜丰满，保光、保色性好。树脂为外购聚酯树脂，干性较好，漆膜丰满，显影性好。最后在相同施工参数下对漆膜性能、外观和施工性进行考察，见表2。
表2不同树脂漆膜检验结果
项目
光泽/%
表干时间
/min
实干时间
/h
板面效果
指标
≥85
≤30
≤24
改性醇酸树脂
75~81
25
14
失光严重，显影性和丰满度差
树脂∶顺酐树脂=3∶1
77`83
20
22
失光严重，显影性和丰满度差
树脂∶顺酐树脂=4∶1
77`83
20
23
失光严重，显影性和丰满度差
树脂∶XA-81（通用树脂）=3∶1
86`88
10
22
失光严重，显影性和丰满度差
快干醇酸树脂
80`86
20
17
光泽稍低，显影性和丰满度差
快干醇酸树脂∶顺酐树脂=3∶1
88`92
15
16
光泽好，显影性和丰满度较好
快干醇酸树脂∶顺酐树脂=4∶1
88`91
15
14
光泽好，显影性和丰满度好，但漆膜脆
快干醇酸树脂∶石油树脂=4∶1
90`92
20
18
板面效果好，光泽高，后期考察，板面有开裂现象
快干醇酸树脂∶氨基树脂=5∶1
81`85
25
22
光泽稍低，显影性和丰满度差
快干醇酸树脂∶XA-81（通用树脂）=4∶1
88`92
18
20
光泽高，显影性和丰满度好，价格高
由表2可得出结论：快干醇酸树脂拼加顺酐树脂制备快干汽车漆，在干燥性、光泽、板面效果上都优于原改性醇酸树脂制备的快干汽车漆，在性能上可满足快干汽车漆的性能指标要求，因此快干醇酸树脂∶顺酐树脂=3∶1确定为效果最佳体系。
2.2助剂的选择
在基料确定之后，为了使产品稳定、性能优异，我们对所需要的助剂及其用量进行分析验证，见表3~5。
表3润湿分散剂选择结果
分散剂
用量/%
光泽/%
淋膜指搽效果
喷涂板面效果
S
0.2
80~86
分散不均匀，漆膜浮色
35%兑稀出现橘皮现象
S
0.5
80~86
分散不均匀，漆膜浮色
35%兑稀出现轻微橘皮现象
BYK
0.2
78~86
分散不均匀，漆膜浮色
丰满度较差
BYK
0.5
78~86
分散不均匀，漆膜浮色，
丰满度较差
LW-
0.1~0.2
87~88
分散均匀，漆膜轻微浮色，
板面良好
LW-
0.3~0.4
87~88
分散均匀，漆膜颜色一致，
板面良好
结论
使用LW-分散剂，加量0.3%~0.4%，分散效果最好
表4流平剂选择结果
流平剂
用量/%
板面效果
硅油液
0.2
有橘皮现象
硅油液
0.5
有橘皮现象
流平剂
0.2
有轻微橘皮现象
流平剂
0.5
有轻微橘皮现象
BYK-
0.2
有轻微橘皮现象
BYK-
0.4
板面良好
结论
选择流平剂为BYK-，用量0.4%，流平效果最好
适用于醇酸体系可选择的防沉剂主要包括有机膨润土、气相二氧化硅、蜡，SUPER蜡等。在多次试验中发现SUPER蜡与树脂的相容性最好，既不会影响漆膜的光泽，防流挂性能也最佳，而且对防止涂料中颜料的沉淀也有较好的作用，因此，本试验中选用SUPER蜡为防流挂助剂。
表5防尘剂选择结果
防沉剂型号
用量/%
板面效果
防沉剂
1
丰满度一般，60~80μm流挂
防沉剂
2
丰满度一般，60~80μm轻微流挂
防沉剂
3
60~80μm流挂性好，板面有轻微橘皮现象
SUPER蜡
1
板面良好，80~μm轻微流挂
SUPER蜡
2
板面良好，60~80μm流挂性好
气相二氧化硅
3
2遍涂装，60~80μm流挂严重
-A有机喷润土膏
6
60~80μm,轻微流挂，显影性差
结论
选择防沉剂为SUPER蜡，用量2%，效果最好
2.3稀释剂的选择
通过对溶剂的配制试验，综合考虑溶剂的溶解力、挥发速率及干燥速度、漆膜光泽、外观等，我们制定了如下方案，见表6。
表6稀释剂剂选择结果
项目
表干时间/min
光泽/%
效果
专用稀料
10
79~84
干燥太快，有干喷的现象
专用稀料+1%DBE
12
82~86
干燥稍快，有橘皮
专用稀料+3%~5%DBE
20
85~91
板面良好，40μm不流挂，光泽91%
专用稀料+1%PMA
12
82~86
干燥稍快，有橘皮
二甲苯+5%DBE
20
89~91
板面良好，60~80μm不流挂，光泽91%
二甲苯
18
85~90
板面良好，40μm不流挂，光泽90%
二甲苯∶丁醇=3∶1
20
85~91
板面良好，40μm厚度光泽91%
结论：分别考察溶剂对快干汽车漆外观，光泽、流平性、流挂性的影响，进行综合性能考评后，对二甲苯+5%DBE比较满意，稀释剂兑稀喷板外观效果好，光泽≥88%，表干时间为20min，附着力1级，60~80μm不流挂，达到了预期指标。
3结果分析
通过对基料、分散剂、流平剂、防沉剂等助剂、颜料、稀释剂的选择，最终确定了快干汽车漆的配方，并将该配方与原配方的各项性能指标做了一系列的验证对比，得到最优结果，见表7~10。
表7基础性能对比检测结果检验项目
技术指标
优化配方
原配方
漆膜颜色和外观
平整光滑
符合
符合
细度/μm
≤20
20
20
黏度（涂-4杯）/s
60-80
80
78
漆膜外观
平整光滑
平整光滑
橘皮、光泽低，60μm有流挂现象
容器中状态
搅拌后均匀，无硬块
符合
符合
表干时间/min
≤30
20
10
实干时间/h
≤24
20
16
光泽/%
≥85%
91
85
附着力/级
≤1
1
1
表8户外曝晒对比试验结果项目
原配方
优化配方
户外曝晒
6个月
漆膜有变色、失光现象
漆膜无失光、变色现象，保光、保色性好。
12个月
无开裂
无开裂
冷热循环
20个周期开裂
20个周期无开裂
表9大生产产品户外施工结果项目
检测结果
漆膜外观
平整光滑，无橘皮现象、显影性好
表干时间/min
20
光泽/%
88~91
流挂性
80~μm无流挂现象
表10最优结果优化项目
最优搭配
树脂体系
树脂：顺酐树脂液=3:1
分散剂体系
0.3%~0.4%的LW-分散体系
流平剂体系
0.3%~0.4%的BYK流平体系
防沉体系
2%的SUPER蜡
稀料体系
二甲苯+DBE
4结语
快干汽车漆从进行了体系切换，截止到年3月累计生产产品几百t，总产值近千万元，该产品用PQ-2型喷枪0.5~0.6MPa压力下进行户外涂装施工，厚度60~80μm没有流挂、干喷、橘皮等现象，并且光泽在88%`91%，客户使用稳定，无不良反应，改进后的产品经市场验证，能够满足需求。
（详见《现代涂料与涂装》-7期）
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