粉末涂料中颜填料的调色方法及配方设计

孙永泰

（辽宁省辽中县水利化工设备厂，辽宁 辽中 110200）

0 引言

粉末涂料是一种不含挥发组分的成膜物质(常称无溶剂涂料),是以空气为分散介质进行涂装的粉体物质。因其具有节约资源、减少污染、施工工艺简单、涂膜性能优良等优点,受到了人们的重视。由于粉末涂料在组分、生产工艺、施工工艺等方面与溶剂型涂料截然不同[1],加上固体组分分散的困难和施工时的高温烘烤,使得颜色调配问题在粉末涂料中显得特别重要。据一些厂家反映,粉末涂料生产中的调色问题,是厂家及时向客户交货、延误生产工期的一大阻障。因此,本文就怎样准确、快速地根据客户提供的色板或色卡来调配其颜色及在粉末涂料配方中合理经济地使用颜填料提出一些处理办法。

1 调色及调色方法

颜色具有三种主要性质,即色调、亮度和纯度或称饱和度,并以此来准确确定颜色[2]。两种颜色,如果色调、亮度和纯度相同,则其颜色完全一样；如果这三种参数中稍有不同,颜色就不一样。所有的颜色可分为两类,即消色与彩色。白色和所有的中性灰直到黑色属于消色。消色类的区别在于亮度,即反射的光量。消色以外的其余颜色都属彩色。同样色调的物体被不同亮度的白光照射时,颜色就显得不同,这种区别不在色调而在于颜色的亮度上。一定色调的彩色有强弱之分,从强到弱可以看作同种颜色,若用不同数量的消色类颜色，白色或中性灰色以至黑色予以冲淡,则形成的系列颜色纯度或称饱和度便有区别。凡与中性灰色差别小的颜色称为弱饱和的,凡差别大即很少或不含消色的色彩则称为饱和的。

就配色而言,生产涂料进行的配色,一般是采用减色配色法，即在几种颜料混合而得到新颜色颜料的过程中,混合料中的每一种颜料都会从照射到这个混合颜料的白色光线中减去一定波长范围的光线和一定数量的光能。可见光线的波长稍有不同,颜色便不一样，人眼对它们的感觉也会不一样。

红、黄、蓝称为三原色,是形成各种颜色的基础。如黄加蓝成绿，红加蓝成紫，红加黄成橙,而橙、绿、紫又称为间色。如用间色与间色相混配,或原色、间色、再间色之间混配,则能调配出十分丰富的色彩。图1是减色法配色的示意图，圆心相对的两种颜料属于互补色。以适当的比例来混合互补颜色的颜料并不能得到白色,而实际得到的是深灰色,这是由于反射不出足够的光能。图1减色法配色图圆圈的四周列出了许多颜料,将两种不是互补色的颜料混合,得到的颜色将介于这两种颜料之间,这种相应的混合色可以从连结两者较短的圆弧上找到。如果将两种颜料连以直线,则直线离圆心越近,得到的颜色越暗。当按照用户提供的色板或色卡来配制颜色时，通常可采用以下步骤来进行。

（1）对色板的观察与分析

对色板仔细观察,弄清楚该色板的颜色中含有几种单色(主色和辅色)及颜色的鲜艳或暗淡程度。弄清楚该色板是粉末涂料,还是溶剂型涂料,及用户所提供样板的制造时间、保存情况等影响涂膜颜色的诸多因素。

图1 减色法配色示意图

（2）调配颜色

根据对色板主、辅色的观察,初步拟出各种颜料的配比用量,取少许比例的混合颜色植物油进行配色,在平滑的白瓷板上将配色涂膜与客户色板进行仔细比较(在色调、亮度、饱和度上),发现差异再定量地调整配比，继续调色,反复多次进行,直到与客户色板颜色完全相同为止,记录下各种颜料的配比。再按颜料的遮盖力强弱和颜料的PVC值定出该色的粉末涂料的配方,并将其打制成粉末涂料小样色板,验正颜色的可靠性。若还存在差异,则判别颜色在哪种性质上存在差异,再进行微调色,直至达到客户的要求。

在配色过程中,有两点需注意：一是使用遮盖力强的颜料时,特别是调配浅复色时,不要将着色力强的颜料一次加入量过多,并在比色前一定要充分搅拌均匀;二是要估计到烘烤后产生的色差及树脂本身所带的黄色相产生的影响,要找出其间的规律,准确判断并加以消除。

2 配方中颜填料的设计

粉末涂料的品种虽然很多,但其涂膜性能的外观要求通常为颜色、遮盖力、光泽度和平整状态等，其中涂膜的颜色、遮盖力和光泽度等与涂料中所采用的颜填料有着密切的关系。颜料能赋予涂膜各种美丽鲜艳的色彩,填料可降低粉末涂料成本,增强涂膜机械性能。 因此,在设计各色粉末涂料配方时,除了正确使用好树脂、颜填料和助剂的比例关系外，还要十分注意颜料的选取,尽量使用那些粒度细、分散性能好、着色力高、耐高温的颜料[3]。一般认为，粉末涂料中颜料的粒度小、含量低,它所形成的涂膜装饰性好、颜色鲜艳、光泽高、涂膜平整光滑;反之,如果颜料含量高、粒度大,那么所形成的涂膜粗糙,呈半光或无光状态。

在设计粉末涂料配方的颜填料用量时，有两个很重要的参数，一是颜填料/基料，简称颜基比，由颜填料的重量百分数对树脂重量百分数的重量比来表示；二是颜填料体积浓度(简称PVC值)，可按下式计算。

选择适当的颜基比,对确定粉末涂料的原始配方是非常有用的。例如,就一般高光泽粉末涂料而言,颜基比以0.5～4之间为宜。粉末涂料中的PVC值与涂膜的光泽有一定的关系,大体可划分如下：①无光涂料,PVC值在40%以上;②半光涂料,PVC值在20%～40%之间;③高光涂料,PVC值在20%以下。但是这个幅度并不能代表所有类型的产品,其之间也无明显界线。选用不同树脂，其临界PVC值也不同,如就聚酯、环氧、丙烯酸树脂三种粉末涂料而言,其临界PVC值为聚酯树脂＞环氧＞丙烯酸。以钛白颜料为例,在聚酯中可高达40%,在丙烯酸树脂中只有20%,但从光泽来看,丙烯酸＞聚酯＞环氧。涂膜中颜填料的PVC值必须低于临界体积浓度,这样才能使涂膜的机械性、耐候性等性能得到满足。若颜填料用量过高,通过曝晒和其它作用会造成涂膜早期破坏,而颜填料用量过低,对机械性能和耐光性能也不利。因此,就粉末涂料来说,不能完全依赖增加PVC值来实现消光。因为这样做不仅会使涂膜性能下降,而且涂膜的熔融流动性差,以使涂膜难以形成完整的连续膜。因此要得到经济、理想的无光或半光粉末涂料,除在粉末涂料配方中考虑PVC值外,还必须加入少量消光剂。表1列出了常用各色粉末涂料中树脂与颜料的比例,表2列出了一些高光、半光、无光粉末涂料的配方。

表1 常用各色粉末涂料中树脂与颜料的比例

表2 常用粉末涂料配方

[1]陈安迪，陈振发.粉末涂料与涂装技术［M］.安徽：安徽科学技术出版社,2002.

[2]黄子新.涂料结构学［M］.北京：北航大学出版社, 2003.

[3]徐针器.涂料配方［M］.上海：上海科学技术文献出版社，2005.