摘　要 : 分析了烘烤溫度和塗層厚度對氟碳彩板表面光澤與色差的影響。試驗結果表明 : PMT 的影響較小 , 塗層厚度的影響較大。隨着 PMT 降低和麵漆塗層厚度的增加 , 氟碳彩板表面光澤總體上呈現上升的趨勢 ; 對於淺色系的氟碳彩板 , 其表面光澤隨着面塗層厚度增加而發生變化的程度要大於深色系發生變化的程度 ; PMT 和麵塗層厚度對氟碳彩板表面色差 L 值的影響較大 , 對色差 a 和 b 值的影響較小。

關鍵詞 : 氟碳塗料 ; 光澤 ; 色差 ; 烘烤溫度 ; 塗層厚度

0 　引　言

隨着彩色塗層鋼板在國內外建築行業的日益普及 , 我國彩塗卷鋼的市場需求量不斷上升 , 據統計僅 2006 年國內需求量就超過 500 萬 t [ 1 ] 。氟碳彩板是彩塗鋼板中的高端產品 , 與其他彩板相比 , 具有非常優異的性能 , 通常應用於較為重要的設施或標誌性建築物上 , 用戶對氟碳彩板的各項性能和表面質量要求相對較高 ; 同時 , 為保証氟碳塗料優異的耐 UV 老化等性能 , 對助劑和顏料等有較高的要求 [ 2 - 3 ] , 與普通聚酯彩板相比 , 氟碳彩板生產工藝參數的控制更加嚴格 , 以確保表面光澤和色差符合用戶要求。本試驗研究了烘烤溫度和麵漆塗層厚度對氟碳彩板表面光澤及色差影響的變化趨勢 , 通過選擇深淺兩種不同顏色的塗料進行對比試驗 , 分析了這兩個因素對氟碳彩板表面光澤和色差的影響程度 , 為氟碳彩板表面色差和光澤的精確控制提供理論依據。

1 　試驗材料和試驗方法

1.1 　試驗材料

本試驗採用尺寸為 220 mm × 160 mm × 0 .46 mm 的塗覆了底漆 (5 μ m) 的熱鍍鋅基板 , 面漆塗料為白灰和群青兩種顏色的氟碳塗料。

1. 2 　試驗方法

將氟碳塗料塗敷于基板表面 , 至干膜厚度分別為 6 μ m 、 9 μ m 、 12 μ m 、 18 μ m 和 25 μ m, 然後利用 Blue - M 對流式烘烤爐在 PMT 為 237 ℃ 、 251 ℃ 和 260 ℃ 三個溫度下對塗敷層進行烘烤固化 , 冷卻后放入乾燥器中≥ 24 h 后 , 用 BYK GardnerMod 3410 漆膜測厚儀、 XGP 60 °鏡向光澤計和 X - rite SP62 積分球式色差儀進行塗層厚度、光澤和色差的檢測。

2 　試驗結果

不同的 PMT 、不同面漆塗層厚度對氟碳樣板表面光澤和色差影響的檢測結果見表 1 ～ 3 。

表 1 PMT 237 ℃ 時不同塗層厚度的表面光澤及色差

表 2 PMT 251 ℃ 時不同塗層厚度的表面光澤及色差

表 3 PMT 260 ℃ 時不同塗層厚度的表面光澤及色差

3 　結果與討論

3 . 1 　對光澤的影響

圖 1 是不同條件對不同色系氟碳面漆表面光澤的影響。

圖 1 　不同條件對不同色系氟碳面漆表面光澤的影響

從圖 1 可以看出 , 白灰色氟碳面漆隨着面漆塗層厚度的增加 , 光澤呈現出先降低后升高的趨勢 , 當面漆塗層厚度為 9 μ m 時 , 塗層表面的光澤最低 , 而隨着 PMT 的降低 , 光澤呈現出上升的趨勢 , 其中面漆塗層厚度對表面光澤的影響程度要大於 PMT 對表面光澤的影響程度 ; 對於群青色氟碳面漆塗料 , 隨着面漆塗層厚度的增加 , 光澤呈現出升高的趨勢 , 而 PMT 對表面光澤的影響趨勢與白灰色相同。這主要是由於隨着塗層厚度的增加 , 塗料中的樹脂在固化過程中形成的漆膜能夠更好地覆蓋顏料微粒而使其表面更加平整、豐滿 , 因而光澤上升幅度較大。而在固化過程中 , 隨着固化溫度的上升 , 塗料中的某些有機成分開始發生揮發、降解 , 產生熱老化 , 而使其光澤小幅下降。另外在圖 1 中還可以發現 : 對於淺色系的氟碳面漆而言 , 光澤隨着面塗層厚度增加而發生變化的程度要大於深色系發生變化的程度 , 這是因為不同色系的氟碳塗料其樹脂和顏料等的加入比例也有所不同 , 從而影響光澤的變化程度。

3 .2 　對色差的影響

在實際的產品生產和供貨中 , 彩色塗層產品的色差是最受關注和最容易出現性能不合格的指標 , 特別是對於大型建築工程和高端終端產品 , 該指標更是起着決定性的作用。國際照明委員會 (CIE) 規定並建立了顏色空間的概念 [ 4 ] , HunterL 、 a 、 b 色空間是現在使用比較廣氾的顏色空間 , 由其推導出色差△ E 的計算公式 , 見式 (1) 。

由該式可以知道 : 控制好 L 、 a 、 b 值的變化 , 對於控制彩色塗層產品表面的色差具有重要的意義 , 只要控制住塗層厚度的波動範圍 , 色差△ E 值就會減小 , 進而滿足產品表面質量的控制要求。圖 2 ～ 7 分別是白灰和群青兩種氟碳面漆的不同條件對漆膜表面色差 L 、 a 、 b值的影響。

圖 2 　不同條件對色差 L 的影響 ( 白灰 )

圖 3 　不同條件對色差 L 的影響 ( 群青 )

圖 4 　不同條件對色差 a 的影響 ( 白灰 )

從圖 2 和圖 3 中可以看到 : 隨着面漆塗層厚度的增加 , 白 __ 灰和群青色的色差 L 值均呈現下降的趨勢 , 但是對於群青色系 , 當面漆塗層厚度達到一定厚度時 , 色差 L 值呈現出穩定的趨勢 , 而 PMT 對色差 L 值的影響較小。從圖 4 ～ 7 中可以看到 : 隨着面塗層厚度的增加 , 白灰和群青色的色差 a 、 b 值出現了不同的變化 , 但當面漆塗層厚度的增加到一定程度時 , △ a 、△ b 的變化幅度很小 , PMT 對色差 a 、b 值影響也較小。據分析 , PMT 對色差各值影響較小的原因是氟碳塗料採用高耐候、高穩定性的無機顏料 , 不會隨溫度的變化而發生明顯改變 , 因此 , PMT 不是影響色差的主要因素。面塗層厚度對色差 L 值的影響較大 , 對 a 、 b 值的影響較小 , 這是因為氟碳塗料較一般聚酯塗料顏基比稍低 , 當面塗層厚度過薄時 , 漆膜的遮蓋力

圖 5 　不同條件對色差 a 的影響 ( 群青 )

圖 6 　不同條件對色差 b 的影響 ( 白灰 )

圖 7 　不同條件對色差 b 的影響 ( 群青 )

低 , 所對應的 L 值是包括鍍鋅基板和底漆在內的綜合明度值 , 隨着面漆塗層厚度的增加 , 遮蓋力上升 , 彩板表面的色彩飽和度增大使色差 L值呈下降趨勢 ; 而決定物體表面顏色的主要因素是物體表面的光譜反射比 , 即在整個可見光譜範圍內反射光線與入射光線的強度比值 , 當面漆塗層厚度增加到一定程度時 , 彩板表面的光譜反射比趨於穩定 , 因此 , 色差 a 、 b 值的波動變小。綜上所述 , 為了有效控制氟碳彩板的光澤和色差指標 , 在大生產前對所用的氟碳塗料進行實驗室小樣試驗具有十分重要的意義。通過實驗室小樣試驗 , 可以確定不同工藝條件對聯密度提高 , 並且由於殘存溶劑、低分子物質的揮發導致的高聚物聚集態結構的變化 , 塗膜變得更加緻密。當溫度進一步提高到 150 ℃ 時 , 漆膜的拉伸性能變化很小 , 聚集態結構趨於穩定。當溫度達到 200 ℃ 時 , 分子鏈結構發生劇烈變化 , 過渡交聯使得塗膜斷裂伸長率明顯下降 , 相比較 2 # 、 5 # 力學性能維持最好。

表 5 　氟碳塗膜熱空氣老化后的拉伸強度

表 6 　氟碳塗膜受熱后的斷裂伸長率

3 　結　語

由於化學組成和分子鏈結構的差異 , 不同 FEVE 氟碳塗料在耐熱性方面呈現一定的差異性 : 四氟乙烯單體比三氟氯乙烯單體、醚類單體比酯類單體具有更好的耐熱性 , 氟單體含量提高、引發劑殘留量降低、相對分子質量分布較窄均會對提高熱穩定性有利。一般地 , 三氟氯乙烯 - 醋酸乙烯酯共聚物長期使用溫度上限在 120 ～ 140 ℃ ; 三氟乙烯 - 乙烯基醚共聚物、四氟乙烯共聚物長期使用溫度上限在 140 ～ 160 ℃。