摘　要 : 分析了烘烤温度和涂层厚度对氟碳彩板表面光泽与色差的影响。试验结果表明 : PMT 的影响较小 , 涂层厚度的影响较大。随着 PMT 降低和面漆涂层厚度的增加 , 氟碳彩板表面光泽总体上呈现上升的趋势 ; 对于浅色系的氟碳彩板 , 其表面光泽随着面涂层厚度增加而发生变化的程度要大于深色系发生变化的程度 ; PMT 和面涂层厚度对氟碳彩板表面色差 L 值的影响较大 , 对色差 a 和 b 值的影响较小。

关键词 : 氟碳涂料 ; 光泽 ; 色差 ; 烘烤温度 ; 涂层厚度

0 　引　言

随着彩色涂层钢板在国内外建筑行业的日益普及 , 我国彩涂卷钢的市场需求量不断上升 , 据统计仅 2006 年国内需求量就超过 500 万 t [ 1 ] 。氟碳彩板是彩涂钢板中的高端产品 , 与其他彩板相比 , 具有非常优异的性能 , 通常应用于较为重要的设施或标志性建筑物上 , 用户对氟碳彩板的各项性能和表面质量要求相对较高 ; 同时 , 为保证氟碳涂料优异的耐 UV 老化等性能 , 对助剂和颜料等有较高的要求 [ 2 - 3 ] , 与普通聚酯彩板相比 , 氟碳彩板生产工艺参数的控制更加严格 , 以确保表面光泽和色差符合用户要求。本试验研究了烘烤温度和面漆涂层厚度对氟碳彩板表面光泽及色差影响的变化趋势 , 通过选择深浅两种不同颜色的涂料进行对比试验 , 分析了这两个因素对氟碳彩板表面光泽和色差的影响程度 , 为氟碳彩板表面色差和光泽的精确控制提供理论依据。

1 　试验材料和试验方法

1.1 　试验材料

本试验采用尺寸为 220 mm × 160 mm × 0 .46 mm 的涂覆了底漆 (5 μ m) 的热镀锌基板 , 面漆涂料为白灰和群青两种颜色的氟碳涂料。

1. 2 　试验方法

将氟碳涂料涂敷于基板表面 , 至干膜厚度分别为 6 μ m 、 9 μ m 、 12 μ m 、 18 μ m 和 25 μ m, 然后利用 Blue - M 对流式烘烤炉在 PMT 为 237 ℃ 、 251 ℃ 和 260 ℃ 三个温度下对涂敷层进行烘烤固化 , 冷却后放入干燥器中≥ 24 h 后 , 用 BYK GardnerMod 3410 漆膜测厚仪、 XGP 60 °镜向光泽计和 X - rite SP62 积分球式色差仪进行涂层厚度、光泽和色差的检测。

2 　试验结果

不同的 PMT 、不同面漆涂层厚度对氟碳样板表面光泽和色差影响的检测结果见表 1 ～ 3 。

表 1 PMT 237 ℃ 时不同涂层厚度的表面光泽及色差

表 2 PMT 251 ℃ 时不同涂层厚度的表面光泽及色差

表 3 PMT 260 ℃ 时不同涂层厚度的表面光泽及色差

3 　结果与讨论

3 . 1 　对光泽的影响

图 1 是不同条件对不同色系氟碳面漆表面光泽的影响。

图 1 　不同条件对不同色系氟碳面漆表面光泽的影响

从图 1 可以看出 , 白灰色氟碳面漆随着面漆涂层厚度的增加 , 光泽呈现出先降低后升高的趋势 , 当面漆涂层厚度为 9 μ m 时 , 涂层表面的光泽最低 , 而随着 PMT 的降低 , 光泽呈现出上升的趋势 , 其中面漆涂层厚度对表面光泽的影响程度要大于 PMT 对表面光泽的影响程度 ; 对于群青色氟碳面漆涂料 , 随着面漆涂层厚度的增加 , 光泽呈现出升高的趋势 , 而 PMT 对表面光泽的影响趋势与白灰色相同。这主要是由于随着涂层厚度的增加 , 涂料中的树脂在固化过程中形成的漆膜能够更好地覆盖颜料微粒而使其表面更加平整、丰满 , 因而光泽上升幅度较大。而在固化过程中 , 随着固化温度的上升 , 涂料中的某些有机成分开始发生挥发、降解 , 产生热老化 , 而使其光泽小幅下降。另外在图 1 中还可以发现 : 对于浅色系的氟碳面漆而言 , 光泽随着面涂层厚度增加而发生变化的程度要大于深色系发生变化的程度 , 这是因为不同色系的氟碳涂料其树脂和颜料等的加入比例也有所不同 , 从而影响光泽的变化程度。

3 .2 　对色差的影响

在实际的产品生产和供货中 , 彩色涂层产品的色差是最受关注和最容易出现性能不合格的指标 , 特别是对于大型建筑工程和高端终端产品 , 该指标更是起着决定性的作用。国际照明委员会 (CIE) 规定并建立了颜色空间的概念 [ 4 ] , HunterL 、 a 、 b 色空间是现在使用比较广泛的颜色空间 , 由其推导出色差△ E 的计算公式 , 见式 (1) 。

由该式可以知道 : 控制好 L 、 a 、 b 值的变化 , 对于控制彩色涂层产品表面的色差具有重要的意义 , 只要控制住涂层厚度的波动范围 , 色差△ E 值就会减小 , 进而满足产品表面质量的控制要求。图 2 ～ 7 分别是白灰和群青两种氟碳面漆的不同条件对漆膜表面色差 L 、 a 、 b值的影响。

图 2 　不同条件对色差 L 的影响 ( 白灰 )

图 3 　不同条件对色差 L 的影响 ( 群青 )

图 4 　不同条件对色差 a 的影响 ( 白灰 )

从图 2 和图 3 中可以看到 : 随着面漆涂层厚度的增加 , 白 __ 灰和群青色的色差 L 值均呈现下降的趋势 , 但是对于群青色系 , 当面漆涂层厚度达到一定厚度时 , 色差 L 值呈现出稳定的趋势 , 而 PMT 对色差 L 值的影响较小。从图 4 ～ 7 中可以看到 : 随着面涂层厚度的增加 , 白灰和群青色的色差 a 、 b 值出现了不同的变化 , 但当面漆涂层厚度的增加到一定程度时 , △ a 、△ b 的变化幅度很小 , PMT 对色差 a 、b 值影响也较小。据分析 , PMT 对色差各值影响较小的原因是氟碳涂料采用高耐候、高稳定性的无机颜料 , 不会随温度的变化而发生明显改变 , 因此 , PMT 不是影响色差的主要因素。面涂层厚度对色差 L 值的影响较大 , 对 a 、 b 值的影响较小 , 这是因为氟碳涂料较一般聚酯涂料颜基比稍低 , 当面涂层厚度过薄时 , 漆膜的遮盖力

图 5 　不同条件对色差 a 的影响 ( 群青 )

图 6 　不同条件对色差 b 的影响 ( 白灰 )

图 7 　不同条件对色差 b 的影响 ( 群青 )

低 , 所对应的 L 值是包括镀锌基板和底漆在内的综合明度值 , 随着面漆涂层厚度的增加 , 遮盖力上升 , 彩板表面的色彩饱和度增大使色差 L值呈下降趋势 ; 而决定物体表面颜色的主要因素是物体表面的光谱反射比 , 即在整个可见光谱范围内反射光线与入射光线的强度比值 , 当面漆涂层厚度增加到一定程度时 , 彩板表面的光谱反射比趋于稳定 , 因此 , 色差 a 、 b 值的波动变小。综上所述 , 为了有效控制氟碳彩板的光泽和色差指标 , 在大生产前对所用的氟碳涂料进行实验室小样试验具有十分重要的意义。通过实验室小样试验 , 可以确定不同工艺条件对联密度提高 , 并且由于残存溶剂、低分子物质的挥发导致的高聚物聚集态结构的变化 , 涂膜变得更加致密。当温度进一步提高到 150 ℃ 时 , 漆膜的拉伸性能变化很小 , 聚集态结构趋于稳定。当温度达到 200 ℃ 时 , 分子链结构发生剧烈变化 , 过渡交联使得涂膜断裂伸长率明显下降 , 相比较 2 # 、 5 # 力学性能维持最好。

表 5 　氟碳涂膜热空气老化后的拉伸强度

表 6 　氟碳涂膜受热后的断裂伸长率

3 　结　语

由于化学组成和分子链结构的差异 , 不同 FEVE 氟碳涂料在耐热性方面呈现一定的差异性 : 四氟乙烯单体比三氟氯乙烯单体、醚类单体比酯类单体具有更好的耐热性 , 氟单体含量提高、引发剂残留量降低、相对分子质量分布较窄均会对提高热稳定性有利。一般地 , 三氟氯乙烯 - 醋酸乙烯酯共聚物长期使用温度上限在 120 ～ 140 ℃ ; 三氟乙烯 - 乙烯基醚共聚物、四氟乙烯共聚物长期使用温度上限在 140 ～ 160 ℃。