FEVE的工业化应用研究（一）--青岛润昊氟碳材料有限公司 技术部
FEVE的工业化应用研究（一）
青岛润昊氟碳材料有限公司 技术部
摘要：本文对FEVE氟碳涂料在配方设计、流水线应用、市场解析等角度作出较广泛的剖析，使FEVE成功应用工业化流水线。
关键字：氟碳涂料 FEVE PVDF
1.引言
有机氟材料因具有许多优异的性能而被广泛的应用，在涂料工业中具有相当重要的地位。氟碳涂料是以有机氟聚合物或有机氟改性聚合物为主要成膜物的涂料，具有优异的耐候性，耐化学性及绝缘性、耐沾污性等性能。其发展历程经过了热熔型→溶剂可溶型→交联型→水性∕高固体分→粉末涂料等几个阶段，目前已达到分子设计水平。
在这里本公司有一种观点，一种产品的推广应用的成功与否应体现在其实质的价值，而不是非要遵循某个公司的指标，如氟碳涂料，用户最终要的是涂层的性能，这涉及到生产运输、应用、检测等诸多的因素，而不是要必须使用某个类型的材料。
公司从事专业的氟碳涂料的研究应用多年，结合市场和技术方面多年积累，通过适当的改性在2007年成功研发出S400系列喷涂、辊涂用烘烤型FEVE氟碳涂料，成功应用于铝单板、型材、家电等领域，极大的拓展了FEVE的应用范围。
2. 固化机理
热固型S400 氟碳涂料，交联剂为封闭型多异氰酸或氨基树脂，相对于热塑性固化涂料具有更高的交联密度和耐化学性。
2.1采用封闭的异氰酸酯固化，其反应机理为：
R-NHC=OR'→ R-N=C=O+R'OH
R-H=C=O+R" ～OH→R-NHCO-CR"
2.2 采用氨基树脂固化，反应机理为：
＞NCH2OH+HO～R' = = NCH2O+H2O
＞NCH2OH+ R'～OH = = NCH2O～ R'+ROH
3 S400 氟碳涂料配方及涂层性能
|
原料名称 |
质量分数 |
|
2X（常熟三爱富中昊） |
55—60 |
|
封闭异氰酸酯 |
6—8 |
|
960（杜邦） |
20—22 |
|
防沉剂 |
0.5—1.0 |
|
流平剂 |
0.1—0.5 |
|
分散剂 |
0.5—1.0 |
|
抗紫外线助剂 |
0.1—0.3 |
|
消泡剂 |
0.05—0.1 |
|
混合溶剂 |
适量 |
3．1涂膜性能
|
检测项目 |
技术指标 |
实测结果 |
|
漆膜颜色及外观 |
符合标准样板，在色差范围内，漆膜平整、光滑 |
符合标准样板，漆膜平整、光滑 |
|
光泽，60℃ |
≥80 |
84.6 |
|
干燥时间，140℃，min |
30 |
30 |
|
铅笔硬度 |
≥H |
3H |
|
胶带附着力，级 |
≤1 |
0 |
|
冲击性，cm |
50 |
50 |
|
柔韧性，mm |
≤2 |
1 |
|
耐水性，常温120h |
漆膜不起泡，不脱落 |
漆膜不起泡，不脱落，铅笔硬度2H,附着力0级 |
|
耐120号汽油，常温24h |
漆膜不起泡，不脱落 |
漆膜不起泡，不脱落，铅笔硬度2H,附着力0级 |
|
耐5%H2SO4 15d |
漆膜不起泡，不脱落 |
90d漆膜不起泡，不脱落 |
|
耐5%NaOH 15d |
漆膜不起泡，不脱落 |
90d漆膜不起泡，不脱落 |
|
耐人工加速老化4000h |
≤1 |
4000h通过 |
|
粉化，级 |
|
≤1 |
|
变色，级 |
≤2 |
△E≤1.5 |
注：配套性底材为铬化处理的铝板，底漆为通用标准底漆
3．2在与PVDF相较
|
|
PVDE |
FEVE |
|
硬度 |
△ |
√ |
|
光泽 |
△ |
√ |
|
柔韧 |
√ |
△ |
|
能源 |
△ |
√ |
|
耐候 |
√ |
√ |
|
适用范围 |
○ |
√ |
|
耐盐雾 |
√ |
△ |
|
施工性 |
√ |
√ |
|
耐玷污 |
△ |
√ |
|
耐化学性 |
√ |
△ |
|
MEK |
√ |
√ |
|
返喷性能 |
√ |
√ |
|
涂装工艺 |
二涂或三涂 |
一涂 |
√代表优良
△代表一般
○代表不好
3．3 S400 FEVE 氟碳涂料与PVDF氟碳涂料涂层性能比较
|
项目 |
AAMA2605-02 |
3793-2005 |
PVDF
涂层性能 |
S400实测结果 |
|
干膜厚度/ūm，≥ |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
金属表面预处理要求 |
转化膜重量
≥731mg/m² 40mg/ft2 |
转化膜重量
400～800mg/m² |
标准 |
标准 |
|
耐溶剂擦拭性次（丁酮） |
≥100 |
≥200 |
≥200 |
≥200 |
|
铅笔硬度，≥ |
F |
F |
H |
2H-3H |
|
划格附着力 |
干膜，湿膜和沸水100% |
干膜，湿膜和沸水100% |
1级 |
1级 |
|
耐冲击性 |
2.54mm，形变，容许微小裂纹，无脱落 |
3.0mm形变，容许微小裂纹，无脱落 |
3.0mm形变，容许微小裂纹，无脱落 |
3.0mm形变，容许微小裂纹，无脱落 |
|
耐磨性 |
ASTMD968 |
ASTMD968
≥2.8L/um |
无变化 |
无变化 |
|
耐10%盐酸性，点滴法 |
15min，无气泡和变色现象 |
15min，无气泡和变色现象 |
无变化 |
无变化 |
|
耐硝酸性 |
30min暴露，色差△
E≤5.0 |
30min暴露，色差△
E≤5.0 |
E=0.4（白漆）
△E≤0.9（金属色） |
E=0.6（白漆）
△E≤1.3（金属色） |
|
耐砂浆性 |
24h表面接触无附着和留 |
24h表面接触无附着和留 |
无异常 |
无异常 |
|
耐洗涤剂浸泡72h |
表面无变化，附着力不下降 |
表面无变化，附着力不下降 |
无异常 |
无异常 |
|
耐窗洗液性 |
24h点滴无可见变化 |
24h点滴无可见变化 |
无异常 |
无异常 |
|
耐湿热性
|
4000h，起泡大小“NO.8”以下 |
4000h，起泡大小“NO.8”以下 |
4000h通过
|
4000h通过
|
|
耐盐雾性，5%溶液，划叉法 |
4000h，划叉处不小于
“NO.7”，其他地方不小于“NO.8” |
4000h，划叉处不小于
“NO.7”，其他地方不小于“NO.8” |
4000h通过
|
4000h通过
|
|
耐候性 |
10年Florida暴晒，色差△E≤5.0，保光率不小于50%，漆膜损失量不大于10%，粉化不小于8级 |
耐人工气候老化性（4000）变色≤2级 失光≤2级白色粉化≤1级 其他色漆粉化≤2级无其他涂膜病态现象 |
氙灯老化6000h通过 |
氙灯老化4000h通过 |
通过上文不难看出，FEVE制得的涂层与PVDF相比较，在光泽、硬度等指标较有优势，而在烘烤和温度上较PVDF、固化的温度低一些，节省了大量的能源。
4.施工应用及控制
制得好的涂膜与下列要素息息相关。
4.1前处理
前处理过度及不足都会最终影响涂层的性能，严重者会导致直接脱落。
4.2施工工具
施工工具的不同会导致颜色、流平、光泽等性能不良，常见的施工工具有空气枪、静电枪、往复式的自动喷涂等，根据不同的施工工具来调整相应的施工工艺才能制得好的涂膜。
4.3 烘烤工艺的影响
烘烤工艺涉及到烘烤温度与烘烤时间，一般根据烘烤箱的参数来设定烘烤温度，此外还要考虑基板钢带、铝带厚度及宽度的变化，烘烤时间亦应做相应调整。但是不管它们的厚宽度有多大变化，烘烤温度（PMT）都必须达到使这些涂料固化的最低温度。当烘烤不足时，会导致涂层物理性能和化学性能的明显下降。当烘烤过度时，易造成涂层光泽变低，黄变，柔韧性和附着力下降。因此，要结合客户的条件和涂料的固化工艺，进行必要的检测和调整，以确定最佳的流水线烘烤工艺。
公司根据多年的实际流水线实践经验整理表格如下
流水线易出现的问题、引发原因及解决方法
|
出现问题 |
引起原因 |
解决方法 |
|
色差偏离标准
|
1、过度烘烤使颜色变化 |
1、调整烘烤温度和烘烤时间，采用示温纸严格控制板温（PMT） |
|
2、涂装设备清洁度不严，使颜色受到污染（尤其是更换颜色时） |
2、涂料启盖后用棒伸入桶底，如有沉淀物，应当把它撬起破碎，然后在进行搅拌均匀 |
|
3、涂料搅拌不均匀（尤其是长期放置的涂料） |
3、更换颜色时应严格清洗管道，泵等设备 |
|
4、涂层漆膜太厚或太薄（漆膜厚度没有控制好极较厚或较薄造成） |
4、校正涂层厚度及黏度进行涂装 |
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5、板温（PMT）过高或过低 |
5、使新旧批次交接时，应混合均一 |
|
6、批次间的颜色差异 |
6、供方和用户应当做好测色仪型号一致。如果型号各异，双方应当校正相差对应的L、a、b值 |
|
7、新旧涂覆辊的差异 |
|
|
8、色差仪之间的差异 |
|
|
厚边引起的微泡 |
1、涂层太厚 |
1、保证规定涂层厚度 |
|
2、流平性不好 |
2、使用沸点较高的溶剂 |
|
3、温度上升太快 |
3、降低进入炉内加热区的温度 |
|
4、涂料本身需要调整 |
4、调整涂料配方（例如选择有效的消泡剂） |
|
5、炉内气流尚未调好 |
5、调整炉内气流挡板 |
|
6、流水线速度太快 |
6、降低机组速度 |
|
起泡 |
1、漆膜过厚 |
1、调整漆膜厚度 |
|
2、辊速太快 |
2、调整辊速的速度 |
|
3、涂覆辊和基板之间距离没有调好 |
3、调整基板和涂覆棍的压力 |
|
4、涂料和溶剂（挥发太快）有问题 |
4、调整溶剂挥发速度 |
|
5、底漆烘烤不够，一旦涂面漆后，底漆中气体释放而导致起泡 |
5、调整底漆板温 |
|
6、黏度太厚 |
6、调整黏度 |
|
7、I区域温度过高 |
7、调整I区域温度 |
|
附着力差 |
1、预处理问题 |
1、检查预处理是否存在问题 |
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2、基板和底漆问题 |
2、检查基板是否沾污，采用合适基板的底漆 |
|
3、底漆和面漆匹配问题 |
3、选择合适的底漆或面漆的匹配 |
|
4、固化不良 |
4、调整PMT固化温度 |
|
5、漆膜厚度不够 |
5、提整规定的漆膜厚度 |
|
|
6、调整涂料配方 |
|
耐溶剂性差（MEK通不过） |
1、PMT太低 |
1、调整PMT |
|
2、底漆和面漆匹配问题 |
2、选择匹配兼容的底漆和面漆 |
|
3、基板问题 |
3、解决和选择质量好的基板 |
|
4、烘道污染 |
4、清理烘道污染 |
|
5、涂料问题 |
5、调整涂料配方 |
|
柔韧性差（T弯通不过） |
1、过度烘烤 |
1、调整烘烤温度和时间 |
|
2、底漆或面漆不良 |
2、选择匹配的底漆和面漆 |
|
3、基板问题 |
3、检查基板 |
|
4、预处理问题 |
4、验证预处理 |
|
5、涂料问题 |
5、调整涂料配方 |
|
光泽问题 |
1、漆膜涂层厚薄问题 |
1、调整涂层规定的厚度 |
|
2、PMT问题 |
2、调整PMT |
|
3、涂料表面不够平整 |
3、解决表面平整问题（例：使用有效流平助剂和溶剂等） |
|
4、涂料配方问题 |
4、调整涂料配方 |
|
铅笔硬度差 |
1、基板问题 |
1、选择符合要求的基板 |
|
2、底漆和面漆问题 |
2、检查底面涂料问题及匹配问题 |
|
3、PMT太低 |
3、确定合理PMT，调整PMT |
|
4、涂料问题 |
4、调整涂料配方 |
|
5、铅笔的规格问题 |
5、用户和供货单位铅笔的规格和型号一定要统一 |
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涂层溶剂挥发太快引起微泡 |
1、溶剂混入太快 |
1、缓慢混入溶剂 |
|
2、温度上升太快 |
2、调整上升温度 |
|
3、机组速度太快 |
3、降低机组速度 |
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4、涂层太厚 |
4、减少低沸点溶剂用量，保证规定涂层厚度 |
|
5、炉内气流尚未调好 |
5、调整炉内气流挡板 |
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6、I区域炉温太高 |
6、降低进入炉温区域温度 |
|
7、涂料配方问题 |
7、调整涂料配方（如溶剂和助剂） |
5结语
PVDF涂料与FEVE相较各有千秋。FEVE涂料在柔韧、流水线应用以及耐候性方面同PVDF相比还有一定的差距，在涂层光泽，硬度，修补性以及配套工艺的简便性方面具有一定的优势。S400 FEVE 氟碳涂料涂层能达到或超过国家标准，绝大部分指标可达到AAMA2605的标准，在PVDF氟碳树脂，氟碳涂料迅速的国产化以及市场份额显著增长的情况下，S400 FEVE 氟碳涂料可成为其很好的补充。 |
