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静电喷涂工艺对环氧粉末涂料的技术要求
时间: 2015-10-10 来源: 未知 作者: 邱鹤年 点击:
一、前言
近年来，粉末在我国的应用范围不断扩大，人们对粉末涂料和涂敷设备的要求也越来越高。当前除了环氧粉末外，又出现了聚酯改性的环氧粉末和聚酯粉末，这样大提高了粉末涂膜的耐户外性能；在色彩上，目前的粉末涂料已具有四十余种颜色，能满足不同的需要。因此，粉末涂料已从过去的厚涂膜高性能的防腐用途发展到当前的薄涂膜华丽的装饰用途。这是我国粉末涂料品种上的一个飞跃。
粉末涂料当前绝大部分采用静电喷涂工艺—粉末的冷涂敷技术热固化后成膜。粉末涂料的静电喷涂工艺，实质上包括两大部分：粉末涂料的性能和静电喷涂设备（包括喷涂工艺）。这两大部分是相互依存又是相互促进的，只有具有理想的（适合静电喷涂的）粉末涂料，又具备设备良好的静电喷涂设备，才能得到高质量的粉末涂膜，反之缺乏其中之一的良好性能，则都得不到高质量的涂膜，这已为多年来的粉末涂料喷涂实践所证实。为此，对粉末涂料和静电喷涂设备的深入研究，是当前的努力方向。我们在静电喷涂实验中，除对喷涂设备（静电喷粉枪、供粉器等）进行探索和改进外，还对适合静电喷涂的粉末涂料进行了分析，结论是明显的，用同样喷涂设备和相同的工艺条件，采用不同的粉末涂料，其得到的粉末涂料沉积率（吸附率）和吸附力是不相同的，反映在涂膜的质量上有差别。
二、 静电喷涂工艺对粉末涂料的技术要求
在实验粉末静电喷涂工艺施工时，往往对粉末涂料的特性不予重视，以至于当涂膜出现一些疵病时（如气泡、麻点、凹陷、缩孔、花斑，甚至涂不上粉等），无从着手，难以分析。实质上，对静电喷涂用的粉末涂料，应注意下述几个参数，才能保证静电喷涂工艺的顺利实施和得到高性能的涂膜。
1、粉末涂料的颗粒细度
粉末涂料和溶剂型涂料的显著区别是分散介质不同。在溶剂型涂料中，使用有机溶剂作为分散介质；而在粉末涂料中，则使用净化的压缩空气作为分散介质。粉末涂料在喷涂时呈分散状态，不能调节涂料的颗粒度。因此，适合静电喷涂的粉末颗粒细度是重要的。
适合静电喷涂的粉末涂料，其颗粒度最好在10微米到90微米之间（即>170目）。粒度小于10微米的粉末称超细粉末，它很容易损耗在大气中，超细粉的含量不能太多。这里值得注意的是，粉末的颗粒度和涂膜的厚度有关，对粉末涂料的颗粒度要有一定的分布范围（表1）才能得到厚度均匀的涂膜。如要求涂膜的厚度是25微米，则粉末涂料的最大颗粒不能超过65微米，（200目—240目），而大部分粉末都应通过35微米（350目—400目）。为了控制和调整粉末颗粒的大小在粉碎设备上应能加以调整。对我国的粉末制造厂来讲，当前还做不到这一点。
粉末的颗粒度超过90微米时，在静电喷涂时，颗粒所带的电荷与质量之比很小，大颗粒粉末的重力很快超过空气动力和静电力，因此，大颗粒粉末具有较大的动能，不容易吸附到工件上去。
2、粉末涂料的电阻率和介电常数
对于粉末静电喷涂工艺，重点要考虑的是粉末涂料颗粒接受电荷，保持电荷和电荷分布情况，这直接影响到粉末对工件的吸附力和沉积效率，此外，重要的是，未经固化的粉末涂层必须经得起传送机构的机械震动而不掉粉。实际上，影响粉末颗粒接受电荷和保持电荷的主要因素是粉末涂料的介电常数，粉末的介电常数越低，颗粒带电越容易，但丧失电荷也越容易，这反映粉末在工件上的吸咐力不牢，略受振动就掉粉，对于静电喷涂的粉末涂料，应尽可能的用高介电常数的，它将使粉末吸附力大大提高。涂膜更均匀。但是介电常数高的粉末涂料，带电较困难，这就需要在静电喷粉枪的结构上加以改进，采用多电极的强制带电的结构。
对于粉末涂料来讲，它均是高分子化合物组成的（如：环氧粉末、聚酯粉末等），它们对工件的吸附力主要有二个：库仑力（静电力）和Van de Waals力（分子力）。高分子化合物均有较高的电阻率，因此库仑力（静电力）是大而可靠的。粉末本身的电阻率，将决定粉末在一定的静电电场强度下的带电状态；如：当粉末的电阻率在1013欧姆时，静电电压只要30-50KV，就能使粉末良好的带电；而粉末的电阻率在108-109欧姆时，则要施加100-120KV的静电电压才能得到上述的带电效果。粉末的电阻率与静电电压的关系（图略）。能否自动限制粉末沉积岐的厚度，这与粉末本身的电阻率关系很大，实验证实，只有高电阻率的粉末才能得到合适的涂膜。
3、粉末的含水量的湿度
粉末涂料本身的吸湿性（含水量）直接影响粉末的自身电阻雍介电常数。如果粉末严重吸湿则将结团。这是无法进行静电喷涂的。一般的吸湿，除了影响其带电性能外，还将降低粉末的流动性和成膜性，从而使涂膜不平滑甚至难以在工件上吸附并且得到涂膜会产生气泡和针孔。
粉末涂料的吸湿除保存贮存时不注意引起外，还与喷涂时压缩空气净化程度有关。因为压缩空气中易产生冷凝水，在空气净化系统中一定要有过滤吸湿装置，使通向供粉器的空气中含水量降低到最小的程度。
另外，粉末喷涂现场的空气相对湿度也是要加以重视的。资料报导，相对湿度每变化30%，就相当于粉末的电阻率变化二个数量级（图略）。
4、粉末涂料的稳定性
粉末涂料的稳定性是指粉末在贮存或使用中是否会发生粉末结块，流平特性变差，带电效果变差，涂膜的桔纹明显，光泽减弱，针孔气泡的发生等等。
在试制粉末涂料时，一定要注意其存放的稳定性，只有具有一定稳定性的粉末涂料，才能让用户使用。国外在粉末涂料中常常加入一些助剂，来增强粉末涂料的稳定性，因此这类粉末涂料在一般的潮湿空气中或温度高达70-75℃也不会产生结块。
粉末涂料的稳定性是用粉末涂料在一定的温度下，处理一定时间后测定其流平性变化情况来确定的。因为粉末涂料的稳定性说明了粉末涂料在存放条件下分子发生交联反应的程度；粉末的交联反应发生越激烈，粉末的分子量变大，就反映在粉末在固化温度下的粘度增高，而流平特性变差。
三、结论
1、试验证实，作为粉末静电喷涂工艺两大组成部分之一的粉末涂料的性质是不容忽视的；在研制、探讨静电喷涂设备的同时，也应对粉末涂料的技术要求加以重视。这样两方面的共同研究，才能达到取得高质量粉末涂膜的目的。
2、在经过多次实验、分析、比较的基础上，得到，粉末涂料要达到静电喷涂工艺的要求，应注意这几个技术参数：粉末的细度、粉末的电阻率和介电常数、粉末的吸湿性和粉末的稳定性等。这几个技术参数直接影响到粉末的带电效率和吸附力，以及涂膜质量。当设计的静电喷粉枪具有良好的带电机构和扩散机构，而不重视粉末涂料的品质，是得不到高质量的粉末涂膜的。
3、对粉末的特性有所了解时，则对粉末涂膜出现的某些疵病也可找到其形成的原因，并加以解决；同时，对静电喷粉枪和供粉器等的设计提供了现实的参数。(end)
近年来，粉末在我国的应用范围不断扩大，人们对粉末涂料和涂敷设备的要求也越来越高。当前除了环氧粉末外，又出现了聚酯改性的环氧粉末和聚酯粉末，这样大提高了粉末涂膜的耐户外性能；在色彩上，目前的粉末涂料已具有四十余种颜色，能满足不同的需要。因此，粉末涂料已从过去的厚涂膜高性能的防腐用途发展到当前的薄涂膜华丽的装饰用途。这是我国粉末涂料品种上的一个飞跃。
粉末涂料当前绝大部分采用静电喷涂工艺—粉末的冷涂敷技术热固化后成膜。粉末涂料的静电喷涂工艺，实质上包括两大部分：粉末涂料的性能和静电喷涂设备（包括喷涂工艺）。这两大部分是相互依存又是相互促进的，只有具有理想的（适合静电喷涂的）粉末涂料，又具备设备良好的静电喷涂设备，才能得到高质量的粉末涂膜，反之缺乏其中之一的良好性能，则都得不到高质量的涂膜，这已为多年来的粉末涂料喷涂实践所证实。为此，对粉末涂料和静电喷涂设备的深入研究，是当前的努力方向。我们在静电喷涂实验中，除对喷涂设备（静电喷粉枪、供粉器等）进行探索和改进外，还对适合静电喷涂的粉末涂料进行了分析，结论是明显的，用同样喷涂设备和相同的工艺条件，采用不同的粉末涂料，其得到的粉末涂料沉积率（吸附率）和吸附力是不相同的，反映在涂膜的质量上有差别。
二、 静电喷涂工艺对粉末涂料的技术要求
在实验粉末静电喷涂工艺施工时，往往对粉末涂料的特性不予重视，以至于当涂膜出现一些疵病时（如气泡、麻点、凹陷、缩孔、花斑，甚至涂不上粉等），无从着手，难以分析。实质上，对静电喷涂用的粉末涂料，应注意下述几个参数，才能保证静电喷涂工艺的顺利实施和得到高性能的涂膜。
1、粉末涂料的颗粒细度
粉末涂料和溶剂型涂料的显著区别是分散介质不同。在溶剂型涂料中，使用有机溶剂作为分散介质；而在粉末涂料中，则使用净化的压缩空气作为分散介质。粉末涂料在喷涂时呈分散状态，不能调节涂料的颗粒度。因此，适合静电喷涂的粉末颗粒细度是重要的。
适合静电喷涂的粉末涂料，其颗粒度最好在10微米到90微米之间（即>170目）。粒度小于10微米的粉末称超细粉末，它很容易损耗在大气中，超细粉的含量不能太多。这里值得注意的是，粉末的颗粒度和涂膜的厚度有关，对粉末涂料的颗粒度要有一定的分布范围（表1）才能得到厚度均匀的涂膜。如要求涂膜的厚度是25微米，则粉末涂料的最大颗粒不能超过65微米，（200目—240目），而大部分粉末都应通过35微米（350目—400目）。为了控制和调整粉末颗粒的大小在粉碎设备上应能加以调整。对我国的粉末制造厂来讲，当前还做不到这一点。
表1 对180目粉末涂料的粒度分布
粉末的颗粒度超过90微米时，在静电喷涂时，颗粒所带的电荷与质量之比很小，大颗粒粉末的重力很快超过空气动力和静电力，因此，大颗粒粉末具有较大的动能，不容易吸附到工件上去。
2、粉末涂料的电阻率和介电常数
对于粉末静电喷涂工艺，重点要考虑的是粉末涂料颗粒接受电荷，保持电荷和电荷分布情况，这直接影响到粉末对工件的吸附力和沉积效率，此外，重要的是，未经固化的粉末涂层必须经得起传送机构的机械震动而不掉粉。实际上，影响粉末颗粒接受电荷和保持电荷的主要因素是粉末涂料的介电常数，粉末的介电常数越低，颗粒带电越容易，但丧失电荷也越容易，这反映粉末在工件上的吸咐力不牢，略受振动就掉粉，对于静电喷涂的粉末涂料，应尽可能的用高介电常数的，它将使粉末吸附力大大提高。涂膜更均匀。但是介电常数高的粉末涂料，带电较困难，这就需要在静电喷粉枪的结构上加以改进，采用多电极的强制带电的结构。
对于粉末涂料来讲，它均是高分子化合物组成的（如：环氧粉末、聚酯粉末等），它们对工件的吸附力主要有二个：库仑力（静电力）和Van de Waals力（分子力）。高分子化合物均有较高的电阻率，因此库仑力（静电力）是大而可靠的。粉末本身的电阻率，将决定粉末在一定的静电电场强度下的带电状态；如：当粉末的电阻率在1013欧姆时，静电电压只要30-50KV，就能使粉末良好的带电；而粉末的电阻率在108-109欧姆时，则要施加100-120KV的静电电压才能得到上述的带电效果。粉末的电阻率与静电电压的关系（图略）。能否自动限制粉末沉积岐的厚度，这与粉末本身的电阻率关系很大，实验证实，只有高电阻率的粉末才能得到合适的涂膜。
3、粉末的含水量的湿度
粉末涂料本身的吸湿性（含水量）直接影响粉末的自身电阻雍介电常数。如果粉末严重吸湿则将结团。这是无法进行静电喷涂的。一般的吸湿，除了影响其带电性能外，还将降低粉末的流动性和成膜性，从而使涂膜不平滑甚至难以在工件上吸附并且得到涂膜会产生气泡和针孔。
粉末涂料的吸湿除保存贮存时不注意引起外，还与喷涂时压缩空气净化程度有关。因为压缩空气中易产生冷凝水，在空气净化系统中一定要有过滤吸湿装置，使通向供粉器的空气中含水量降低到最小的程度。
另外，粉末喷涂现场的空气相对湿度也是要加以重视的。资料报导，相对湿度每变化30%，就相当于粉末的电阻率变化二个数量级（图略）。
4、粉末涂料的稳定性
粉末涂料的稳定性是指粉末在贮存或使用中是否会发生粉末结块，流平特性变差，带电效果变差，涂膜的桔纹明显，光泽减弱，针孔气泡的发生等等。
在试制粉末涂料时，一定要注意其存放的稳定性，只有具有一定稳定性的粉末涂料，才能让用户使用。国外在粉末涂料中常常加入一些助剂，来增强粉末涂料的稳定性，因此这类粉末涂料在一般的潮湿空气中或温度高达70-75℃也不会产生结块。
粉末涂料的稳定性是用粉末涂料在一定的温度下，处理一定时间后测定其流平性变化情况来确定的。因为粉末涂料的稳定性说明了粉末涂料在存放条件下分子发生交联反应的程度；粉末的交联反应发生越激烈，粉末的分子量变大，就反映在粉末在固化温度下的粘度增高，而流平特性变差。
三、结论
1、试验证实，作为粉末静电喷涂工艺两大组成部分之一的粉末涂料的性质是不容忽视的；在研制、探讨静电喷涂设备的同时，也应对粉末涂料的技术要求加以重视。这样两方面的共同研究，才能达到取得高质量粉末涂膜的目的。
2、在经过多次实验、分析、比较的基础上，得到，粉末涂料要达到静电喷涂工艺的要求，应注意这几个技术参数：粉末的细度、粉末的电阻率和介电常数、粉末的吸湿性和粉末的稳定性等。这几个技术参数直接影响到粉末的带电效率和吸附力，以及涂膜质量。当设计的静电喷粉枪具有良好的带电机构和扩散机构，而不重视粉末涂料的品质，是得不到高质量的粉末涂膜的。
3、对粉末的特性有所了解时，则对粉末涂膜出现的某些疵病也可找到其形成的原因，并加以解决；同时，对静电喷粉枪和供粉器等的设计提供了现实的参数。(end)
