与其他涂装方法使用的溶剂型和水性涂料不同,粉末涂装使用的是粉末状无溶剂型涂料。粉末涂装是使用特定的工艺方法,使粉末涂料黏附到工件表面,经加热、烘烤后固化成膜。粉末涂料本身不能流动,只有在固化过程中才发生熔融流动。
1.粉末涂装的特点
1)涂料利用率高。由于粉末涂料是100%的固体,因此其利用率可大于90%。
2)安全无害。粉末涂装无挥发,无溶剂毒雾产生,无“三废”排放污染环境的问题。而且粉末不易燃,储存、运输和使用时都有较大的安全性。
3)能耗低、效率高。与油漆喷涂相比,粉末涂装工序简单,能耗低;适于自动化生产;可一次性形成所需的涂膜,生产率高。
4)可获得厚膜。一次涂装的涂膜厚度可达100~300μm。
5)涂膜性能好。涂装时无流挂现象,涂膜有良好的化学、绝缘和耐蚀性。
6)操作方便,投资小。对喷枪、涂装室的清理工作比油漆容易,设备投资较小。
7)设备专用性强。涂装设备是专用的,换色困难。
8)涂膜易变色。由于烘烤温度较高,一般超过了200℃,故涂膜易变色。
9)附着力外观不理想。涂膜的附着力较差,流平性及光泽不如溶剂型漆膜。
2.粉末涂料的种类、组成及制备
(1)粉末涂料的种类 粉末涂料一般分为热固性粉末涂料和热塑性粉末涂料两大类,按照主要成膜物质又可将它们分为若干类。与热塑性粉末涂料相比,热固性粉末涂料的熔融温度及熔体黏度较低,涂膜的附着力和平整度较好。
(2)粉末涂料的组成 粉末涂料的组成与溶剂型和水性涂料大致相同,一般也是由树脂、颜料、填料和助剂组成。对热固性粉末涂料而言,还需要加入固化剂与树脂反应才能成膜,所以固化剂是热固性粉末涂料中必不可少的组分。
(3)粉末涂料的制备 粉末涂料的制备方法有多种,大致可分为干法和湿法两大类。目前,常用的粉末涂料制造方法是熔融挤出混合法,其步骤为:原料预混合→熔融挤出混合→冷却和造粒→破碎→细粉碎→分级过筛→包装入库。
3.粉末静电涂装
粉末静电涂装是利用静电感应使工件和粉末分别带相反电荷,将粉末涂料吸附到工件表面,经过熔融流平、烘烤固化形成涂膜的工艺方法。
(1)粉末静电涂装的原理 根据粉末静电涂装原理分为高压静电粉末涂装法和摩擦静电粉末涂装法。
1)高压静电粉末涂装法是将喷枪与高压静电发生器相连,喷枪电极与工件(正极)之间产生了高压静电场,在喷枪口形成电晕放电。当粉末从喷枪喷进电晕区时,就捕获负电荷成为带电微粒,在静电作用下飞向工件并吸附,经过熔融流平、固化后形成了平滑、均匀的涂膜。但由于法拉第效应,粉末涂料不能在工件凹槽内表面处附着形成涂膜。
2)摩擦静电粉末涂装法是在压缩空气作用下,粉末涂料与摩擦喷枪内壁产生强烈的摩擦而携带正电荷,喷出枪口的荷电粉末在空气流和静电的作用下飞向带负电的工件并附着在表面,经固化后成膜。由于摩擦静电喷涂无需外电场,不存在法拉第屏蔽效应,故可以在形状、结构复杂的工件表面形成涂膜。
(2)粉末静电涂装的特点(www.daowen.com)
1)粉末品种全,几乎所有种类的粉末涂料都能使用。
2)膜厚可调,涂膜厚度可以在几十至几百微米调整,可以进行薄膜及厚膜的涂装。当涂膜厚度大于150μm后,需要将工件加热到涂料的熔融温度以上。
3)工件无需预热,只要预处理后即可涂装,多种材质、多种形状的工件都能形成涂膜。
4)涂料利用率高,粉末涂料可回收使用,利用率超过98%。
5)设备投资大,需专用的涂装和回收装置,投资较大。
6)膜均匀性差,加热涂装时难以控制膜厚的均匀性,且厚膜易流挂。
(3)粉末静电涂装设备 粉末静电涂装的设备主要由供粉装置、高压静电发生器、静电粉末喷枪、喷粉室、压缩空气系统、粉末回收装置和烘烤炉等组成。
1)高压静电发生器由高频变压器和升压电路组成,功能是形成高压静电场,而且不发生火花放电现象。
2)静电粉末喷枪的作用是既要使粉末涂料带电,又要能够将荷电粉末涂料送到工件表面。
3)供粉装置是通过粉桶、粉泵和送粉管等将粉末涂料供给喷枪,供粉量的控制精度直接影响了涂膜的外观和使用性能。
4)喷粉室是工件进行粉末涂装的工作间,主要作用是阻止粉末污染环境、起火或爆炸,保证涂膜质量及回收粉末等。
(4)粉末静电涂装工艺及影响因素 粉末静电涂装的工艺流程为:预处理→粉末静电涂装→熔融流平和交联固化→冷却→检验,涂装时必须严格控制工艺参数,以获得良好的工艺性能和理想的涂膜。
1)静电电压和电流。电压与电流过低时,粉末带电量小、涂覆效率低;电压过高会导致粉末反弹及涂层边缘出现麻点,电压和电流过高时都容易导致放电击穿涂层。
2)流速和雾化压力。涂层的厚度随流速压力加大而增加,厚度均匀性则随雾化压力的加大而提高,但两个压力值过大时都会加大喷枪的磨损量。过高的流速压力还会增加粉末用量,过低的雾化压力会堵塞送粉部件。
3)喷枪与工件的距离。距离过大,不仅会增加粉末用量,还降低了喷涂效率及减小了涂层厚度;距离过小,易放电击穿膜层。
4)输送链速率。速率过低,生产效率低;速率过高,粉末涂层厚度均匀性差。
5)粉末粒度。一般,涂层厚度的上限值、粉末荷电数、受重力场和电场的影响程度都随粉末粒度的加大而增加。
6)粉末电阻率。粉末电阻率较低时,有利于荷电,但吸附到工件表面时容易失去电荷导致粉末散落。粉末电阻率较高时,虽然粉末荷电困难,上粉率低,但在工件表面却不易失去电荷,对后面的荷电粉末有明显的静电排斥作用,涂层不会太厚。
7)喷粉量。喷涂开始时,涂层厚度随喷粉量的加大而增加;到喷涂后期,喷粉量对厚度的影响明显减小,大的喷粉量还会降低上粉率。
8)烘干装置。应根据生产及工艺的需求选择合适的固化设备,以维持成膜所需的温度和时间。一般,采取的加热方式有热风对流式和远红外辐射式等。固化设备通常有烘道通过式和烘箱式等,以适应连续或间歇式生产。
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